Stoikiometri dan Problematikanya dalam Pembelajaran

Stoikiometri dan Problematikanya dalam Pembelajaran

Stoikiometri berasal dari bahasa Greek stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti pengukuran. Bidang bahasan stoikiometri menyangkut studi kuantitatif atau pengukuran, yang berhubungan dengan banyaknya unsur dalam senyawa (dalam beberapa pustaka disebut stoikiometri komposisi) dan banyaknya zat dalam reaksi kimia (stoikiometri reaksi) (Brady & Rusell, 2000). Okanlawon (2010:2) menyatakan stoikiometri merupakan cabang dari ilmu kimia yang menyediakan informasi secara kuantitatif tentang reaksi kimia termasuk menyelesaikan perhitungan kimia pada reaktan dan produk yang terlibat dalam reaksi kimia. Secara sederhana, stoikiometri merujuk pada perbandingan unsur dalam molekul dan perbandingan zat dalam reaksi-reaksi kimia.

Stoikiometri merupakan salah satu materi yang dibelajarkan dalam mata kuliah Kimia Dasar. Karakteristik kajian stoikiometri yaitu terdapat perhitungan yang memerlukan penguasaan matematika. Selain itu stoikiometri mengandung konsep-konsep yang bersifat abstrak dan berjenjang, dari konsep yang sederhana menuju konsep-konsep yang lebih kompleks (Schimd dan Jigneus: 2003:306). Stoikiometri mengandung banyak konsep penting, konsep-konsep tersebut cukup mendasar untuk mendukung pemahaman konsep kimia yang lebih tinggi. Pengetahuan konsep yang tidak memadai dan tidak tepat (inadequate and incorrect) akan menghalangi penyelesaian masalah dalam konsep-konsep kimia berikutnya (Baujaode & Barakat, 2003). Konsep-konsep penting dalam stoikiometri meliputi : massa atom, satuan massa atom, massa molekul, massa atom rata-rata, konsep mol, bilangan Avogadro, massa molar unsur, massa molar molekul, kesetaraan reaksi, persamaan reaksi kimia, reaksi berantai, koefisien reaksi, perbandingan mol, rumus kimia, rumus empiris, rumus molekul, persen komposisi, pereaksi pembatas, pereaksi berlebih, hasil teoritis, persen hasil (yield reaction ) (Chang, 2003).

Berdasarkan pemaparan cakupan materi diatas, sifat materi stoikiometri dapat ditinjau dari aspek konseptual dan algoritmik (perhitungan matematis). Menurut Nakhleh (1993) aspek konseptual ialah aspek yang didasarkan pada teks atau gambaran mikroskopis, sedangkan aspek algoritmik ialah aspek yang memerlukan serangkaian pemahaman tentang prosedur pemecahannya termasuk penggunaan rumus matematika. Aspek konseptual pada materi stoikiometri antara lain konsep massa atom dan molekul, serta konsep mol, massa molar, perbandingan molar, kesetaraan reaksi, perekasi pembatas. Untuk menguasai konsep stoikiometri dengan benar maka perlu didukung dengan pemahaman algoritmik. Pemahaman algoritmik berkaitan dengan operasi atau perhitungan matematika, seperti menghitung massa atom rata-rata, menghitung jumlah produk yang terbentuk dan reaktan yang dibutuhkan dalam suatu reaksi kimia, menghitung persen komposisi untuk menentukan rumus empiris dan rumus molekul, menghitung persen hasil dan hasil teoritis. Kedua hal tersebut sangat diperlukan pada saat mempelajari materi stoikiometri agar mahasiswa dapat memahami materi stoikiometri dengan baik.

Pentingnya kedua aspek tersebut karena perhitungan stoikiometri membutuhkan rumus-rumus kimia yang mewakili konsep-konsep kimia, dan pebelajar dituntut mampu menentukan rumus yang digunakan dalam pemecahan masalah serta mampu menghubungkan data-data antar konsep yang mendasarinya (Jong (1995), dalam Hudle, Margaret dan Rogers, 2000:104). Namun demikian berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Nurwikandari dan Suagiarto (2004:68) ditemukan fakta rendahnya kemampuan pebelajar dalam menyelesaikan soal-soal pemahaman algortimik. Hal ini kemungkinan disebabkan pebelajar tidak memahami konsep yang mendasarinya sehingga pebelajar kebingungan untuk menentukan rumus matematika yang harus digunakan. Selain kesulitan pebelajar dalam menentukan rumus matematika, Boujaude dan Barakat (2003) mengungkapkan bahwa kesulitan juga terjadi pada operasi matematika dalam menyelesaikan persoalan stoikiometri. Kemampuan secara matematika memberi kontribusi kepada penyelesaian masalah konsep mol, karena mahasiswa tidak dapat memanipulasi angka secara baik dan benar.

Terjadinya ketidakseimbangan antara pemahaman konseptual dan pemahaman algoritmik menunjukkan bahwa proses pembelajaran selama ini belum memfasilitasi konstruksi kedua pemahaman tersebut secara seimbang. Tullberg (1994) dalam Istiqomah, (2013) mengemukakan bahwa ketika pembelajaran berlangsung, guru sering tidak menghadirkan konsep-konsep penting karena diasumsikan siswa sudah memahami konsep-konsep tersebut. Misalnya dalam mengajarkan perhitungan zat yang terlibat dalam reaksi (reaktan dan produk) langsung mengekspresikan massa atau volume dengan mol, tanpa memulai dengan menghubungkan jumlah partikel yang terlibat dalam reaksi. Selanjutnya Furio, Azcona and Guisasola (2000) mengungkapkan bahwa kebiasaan dalam pembelajaran di kelas yang tidak menanamkan konsep tentang hubungan kuantitatif antara jumlah suatu zat sebagai massa atau volum pada suatu persamaan reaksi akan berdampak pada pemahaman tentang reaksi pembatas. Hal yang sama dilaporkan oleh Boujoude dan Barokat (2003) bahwa dalam menentukan reaksi pembatas pebelajar melakukan dengan cara acak tanpa mempertimbangkan harga koefisien dan jumlah mol. Huddle dan Pillary (1996) juga menyatakan bahwa pebelajar menentukan reaksi pembatas dengan jumlah koefisien reaksi paling kecil, sebagian pebelajar yang lain dengan jumlah massa yang paling kecil.

Berdasarkan fakta-fakta tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam penyampaian materi stoikiometri, porsi pemahaman algoritmik lebih dominan dibandingkan dengan pemahaman konseptual. Kesulitan siswa dalam memahami hubungan antar konsep dalam stoikiometri akan mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan matematikanya, disisi lain siswa dapat mengerjakan soal perhitungan kimia dengan benar tetapi tidak menjamin bahwa siswa tersebut memiliki konsep yang benar. Proses pembelajaran yang kurang tepat menyebabkan rendahnya hasil belajar siswa. Oleh karena itu harus dilakukan perubahan dalam strategi pembelajaran dimana dalam penyajiannya perlu memperhatikan dan memberi penekanan baik aspek pemahaman konseptual maupun algoritmik secara proporsional. Pengintegrasian pemahaman konseptual algoritmik pada pembelajaran kimia seorang dapat membuat kimia lebih menarik bagi siswa dan mahasiswa (Nakhleh, 1993:55).



Referensi

Brady. J. E.,& Russell, J.W & Holum, J.R.2000. Chemistry Matter and Its Changes. 4 ^th Ed. New York: John willey & Sos’ Inc.

Okanlawon, F.2010. Constructing A framework For teaching reaction stoichiometry using Pedagogical content. Chemistry education, 19(2).

Schmitd, J.H., Jigneus, C. 2003. Student Strategies in Solving Algorithmic Stoichiometry Problems. Chemistry Education Reasearch And Practice 4(3): 305-317.

BouJaode, S.,& Barakat, H. 2003. Students’ Problem Solving Strategies in Stoichiometry and their Relationship to Conceptual Understanding an Learning Approaches. Electronic Journal of Science Education, 7(3):21-42.

Chang, R. 2003. Chemistry, 10^th edition. Mc. Graw Hill Higher Education. USA: New York

Nakhleh, M.B. 1993. Are Our Students Conceptual Thinker or Algorithmik Problem Solvers? Indentifying Conceptual Students in General Chemistry. Journal of Chemical Educational, 70(1): 52-55.

Nur, M., Wikandari, P.R.,& Sugiarto, B. 1998. Teori Pembelajaran Kognitif. Surabaya: IKIP Surabaya.

Huddle, A.P.,& White, D.M. 2000. Using aTeaching Model to Correct Known Misconceptions in Electrochemistry. Journal of Chemical Education, 77(1).

Istiqomah. 2012. Diagnosis Kesulitan Belajar Siswa pada Materi Stoikiometri dan Upaya Pemecahanya dengan Pembelajaran Contextual Problem Solving. Tesis tidak diterbitkan. Malang: Universitas Negeri Malang.

FuriÓ,C., Azcona,R.,& Guisasola, J.2002. The Learning and Teaching of The Concept Amount of Substance and Mole: a Review of The Literature. Chemistry Eduaction: Reaserch and Practice Europe, 3(3):277-293.