FOTOSINTESIS DITINJAU DARI ILMU BIOLOGI, FISIKA, DAN KIMIA

FOTOSINTESIS DITINJAU DARI ILMU BIOLOGI, FISIKA, DAN KIMIA

Di dalam tubuh makhluk hidup terjadi proses metabolisme, yaitu seluruh proses biokimia yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup. Metabolisme terbagi 2 yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme merupakan reaksi pembentukan senyawa-senyawa kompleks sedangkan katabolisme merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks. Salah satu contoh anabolisme adalah fotosintesis.

Kehidupan di bumi digerakkan oleh energi matahari. Kloroplas tumbuhan menangkap energi cahaya yang dikeluarkan oleh matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia yang disimpan dalam gula dan molekul organik lainnya.proses seperti ini disebut fotosintesis. Fotosintesis sangat penting karena hampir semua makhluk hidup tergantung pada proses ini.

Daun merupakan tempat utama berlangsungnya fotosintesis. Terdapat kira-kira setengah juta kloroplas tiap millimeter persegi permukaan daun. Warna daun berasal dari klorofil yaitu pigmen warna hijau daun yang terdapat di dalam kloropas. Fotosintesis hanya dapat terjadi jika ada cahaya dan kloroplas. Dengan keberadaan cahaya bagian-bagian tumbuhan yang berwarna hijau akan menghasilkan bahan organic dan oksigen dari karbondioksida dan air. Dengan menggunakan rumus molekul proses fotosintesis dirangkum dalam persamaan berikut:

6 CO₂ + 6 H₂O + energi cahayaà C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

(Campbell Reece & Mitchell, 1974: 181)

1.    Tinjauan proses fotosintesis dari ilmu Biologi

Proses fotosintesis terjadi pada mahluk hidup yang memiliki klorofil, meliputi tumbuhan, beberapa jenis alga, dan beberapa jenis bakteri. Seperti yang dinyatakan di atas, fotosintesis merupakan proses analobisme, yaitu pembentukan senyawa kompleks dari senyawa sederhana. Senayawa kompleks yang akan terbentuk adalah karbohidrat, sedangkan senyawa sederhana adalah karbondioksida, uap air, dan klorofil.

Proses fotosintesis terjadi dalam rangka pembentukan karbohidrat yang merupakan zat yang paling penting bagi manusia dan hewan. Fotosintesis juga terjadi untuk menghasilkan oksigen yang penting bagi proses pernafasan makhluk hidup lainnya.

Proses fotosintesis sebagian besar terjadi di dalam daun. Daun memiliki kloroplas yang mengandung klorofil. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian dalam daun. Sel mesofil memiliki 30 sampai 40 kloroplas. Satu kloroplas mendung tilakoid. Klorofil sendiri terletak di dalam tilakoid. Tumpukan tilakoid yang berbentuk kolom disebut grana.

Karbondioksida masuk ke dalam daun, dan oksigen keluar, melalui pori mikroskopik yang disebut stomata. Air yang diserap oleh akar dialirkan ke daun melalui berkas pembuluh. Daun juga menggunakan berkas pembuluh untuk mengirimkan gula ke akar dan bagian tumbuhan yang tidak berfotosintesis.

2.    Tinjauan proses fotosintesis dari ilmu Fisika

a.    Sifat-sifat cahaya matahari

Cahaya merupakan energy dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jarak Antara puncak-puncak gelombang elektromagnetik disebut panjang gelombang. Panjang gelombnag berkisar antara kurang dari 1 nm sampai 1 km. keseluruhan kisaran radiasi ini dikenal sebagai spektrum elektromagnetik. Walaupun matahari meradiasikan spektrum penuh dari energy elektromagnetik, atmosfer menyaring sebagian besar radiasi untuk tidak sampai ke bumi. Cahaya tampak merupakan spektrum matahari yang sampai ke bumi dan berperan dalam proses fotosintesis. Cahaya tampak yang mempunyai panjang gelombang 680 nm dan 700 nm akan diserap oleh klorofil dan berperan dalam reaksi terang.

Cahaya dapat diserap, dipantulkan, dan diteruskan. Di dalam fotosintesis bahan-bahan yang menyerap cahaya disebut pigmen. Pigmen yang berbeda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda, dan panjang gelombang yang diserap akan menghilang. Sebagai contoh, klorofil akan menyerap spektrum yang berwarna merah dan biru, kemudian memantulkan spektrum berwarna hijau sehingga kita melihat daun berwarna hijau.

Dalam hal ini berlaku hukum kekekalan energi, bahwa energi tidak bisa diciptakan, juga tidak bisa dimusnahkan. Walaupun warna dari spektrum yang diserap oleh klorofil menghilang, energinya tidak hilang. Energi dari foton yang diserap diubah menjadi energi potensial elektron yang dinaikkan dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Apabila pigmen kembali menyerap cahaya maka elektron akan kembali jatuh ke keadaan dasar dan melepaskan kembalu energi dalam bentuk panas dan cahaya (fluoresensi).

b.    Hukum kekekalan energi

Energi radiasi sinar matahari ditangkap oleh klorofil kemudian diubah menjadi energy kimia melalui proses fotosintesis. Dalam hal ini tidak ada energi yang musnah. Energy kimia tersebut digunakan untuk mensintesis CO₂ dan H₂O menjadi glukosa dan senyawa kompleks lainnya yang tersimpan dalam bentuk senyawa karbohidrat (bahan makanan). Bahan makanan bila dikonsumsi oleh makhluk hidup lainnya akan diubah menjadi energi kinetik, dan begitu seterusnya sebab energy tidak bisa diciptakan juga tidak bisa dimusnahkan.

3.    Tinjauan proses fotosintesis dari ilmu Kimia

Dalam fotosintesis berlangsung beberapa reaksi kimia. Prinsip reaksi kimia adalah massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi. Secara sederhananya, jumlah suatu atom sebelum reaksi sama dengan jumlahnya setelah reaksi, contih:

a.    Penguraian air

Air yang diserap oleh akar tumbuhan akan diuraikan oleh kloroplas menjadi hydrogen dan oksigen dengan reaksi sebagai berikut:

H₂Oà H⁺ + ½ O₂

b.    Pembentukan uap air dan karbohidrat

Uap air terbentuk dari penggabungan atom H⁺ (produk penguraian air) dengan atom O dari CO₂ yang diserap oleh tumbuhan. Sedangkan atom C dari CO₂ akan membentuk karbohidrat.

Secara ringkas reaksi penggabungan dari penguraian air dengan penyerapan CO₂ dapat dituliskan sebagai berikut:

6 CO₂ + 12 H₂O + energi cahayaà C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O

Dengan menghitung selisih molekul uap air yang dibutuhkan, reaksi di atas dapt juga ditulis:

6 CO₂ + 6 H₂O + energi cahayaà C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Dari reaksi di atas kita kita dapat melihat berlakunya hukum kekekalan massa, yaitu massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi.

c.    Reaksi redoks

Di dalam proses fotosintesis berlaku proses redoks (reduksi oksidasi). Ketika air terurai, elektron ditransfer bersama dengan ion hidrogen dari air ke karbondioksida dan mereduksinya menjadi gula. Elektron bertabah energi potensialnya ketika berpindah dari air ke gula, kebutuhan energi ini disediakan oleh cahaya.

d.    Sifat elektron

Elektron bisa keluar dari orbitalnya jika diberikan energi. Ketika molekul menyerap suatu foton salah satu elektron molekul dinaikkan ke suatu orbital dimana elektron tersebut memiliki energi potensial yang lebih tinggi. Ketika elektron berada pada orbital normalnya molekul pigmen dikatakan berada dalam keadaan dasarnya. Setelah penyerapan foton mendorong elektron ke orbital yang energinya lebih tinggi, molekul pigmen dikatakan dalam keadaaan tereksitasi. 

sumber Rani Oktavia, mahasiswi pasca sarjana upi

Read More

MESIN PENDINGIN

tinjauan kimia

Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi. Refrigeran merupakan komponen terpenting siklus refrigerasi karena refrigeran yang menimbulkan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin refrigerasi. ASHRAE (2005) mendefinisikan refrigeran sebagai fluida kerja di dalam mesin refrigerasi, pengkondisian udara, dan sistem pompa kalor. Refrigeran menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi.

Calm (2002) membagi perkembangan refrigeran dalam 3 periode: Periode pertama, 1830-an hingga 1930-an, dengan kriteria refrigeran "apa pun yang bekerja di dalam mesin refrigerasi". Refrigeran yang digunakan dalam periode ini adalah ether, CO₂, NH₃, SO₂, hidrokarbon, H₂O, CCl₄, CHCs. Periode ke-dua, 1930-an hingga 1990-an menggunakan kriteria refrigeran: aman dan tahan lama (durable). Refrigeran pada periode ini adalah CFCs (Chloro Fluoro Carbons), HCFCs (Hydro Chloro Fluoro Carbons), HFCs (Hydro Fluoro Carbons), NH₃, H₂O. CFC merupakan refrigeran yang paling banyak digunakan karena stabil, tidak mudah terbakar, mudah disimpan, dan murah harganya. Tetapi di sisi lain, aspek lingkungan yang kronis tidak dipertimbangkan di awal-awal penggunaannya. CFC belakangan ini diketahui bertanggung jawab terhadap penipisan lapisan ozon yaitu dengan dilepaskannya atom klorin ke atmosfer. CFC merupakan salah satu gas rumah kaca yang melepas emisi secara langsung maupun tidak langsung yang menjadi masalah lingkungan yang menjadi perhatian bersama.

CFC adalah singkatan dari  Chloroflourocarbon yang terbentuk dari atom chlor, flour, dan carbon. Ketiga atom ini termasuk atom yang memiliki jumlah elektron valensi yang relatif kurang stabil atau mudah terikat oleh atom lainnya. Saat CFC telah menyebar ke lapisan ozon dan  sangat mudah dipecah dan kemudian bereaksi dengan ozon yang terbentuk dari tiga atom O (oksigen) yang juga akan terpecah bila ada daya tarik yang lebih kuat dari atom lain di luarnya. Reaksi kimia di antara atom-atom inilah yang akan menghasilkan molekul-molekul baru, mulai dari O₂, O, CO, CO₂, dan lain-lain. Jika 0₃ sudah terpecah, fungsinya sebagai filter radiasi matahari akan hilang.

Dua CFC yang umum adalah CFC-11 (Trichloromonofluoromethane atau freon 11) dan CFC-12 (Dichlorodifluoromethane). CFC merupakan zat-zat yang tidak mudah terbakar dan tidak terlalu toksik. Satu buah molekul CFC memiliki masa hidup 50 hingga 100 tahun dalam atmosfer sebelum hilang dari atmosfer.

Sifat stabil dari CFC yang sangat bermanfaat di bumi ini memberikan peluang baginya untuk merusak lapisan ozon. CFC yang terdifusi ke stratosfer akan mengalami pemutusan ikatan kimianya oleh radiasi UV-C menghasilkan khlor-khlor bebas yang bersifat sangat reaktif, kemudian mengikat sebuah atom oksigen dari molekul ozon (O₃) sehingga mengubah ozon tersebut menjadi molekul oksigen (O₂). Reaksi perubahan ozon menjadi molekul oksigen adalah sebagai berikut:

CFCl₃ +  uv                 –>       CFCl₂ +  Cl^-

Cl^- +  O₃                      –>       ClO  +  O₂

O₂ +  uv energi            –>     2O

ClO  +  2O                  –>       O₂ + Cl^-

Cl^- +  O₃ à                    –>        ClO  +  O₂

(kembali ke step 2 dan reaksi berlanjut terus)

Senyawa CFC sangat membahayakan karena berumur panjang. Dampak dari penggunaan CFC akan berjalan dalam waktu yang panjang. Di bawah ini rata-rata umur dari beberapa senyawa CFC dan halon.

Jenis CFC	Rata-Rata umur di atmosfer
CFC-11 CFC-12 CFC-13 Halon-1301	17 tahun 111 tahun 90 tahun 110 tahun

Masuknya CFC ke atmosfer menimbulkan proses reduksi-oksidasi (redoks) antara ozon dengan unsur-unsur halogen dari senyawa CFC dan yang sejenisnya. Setiap molekul CFC mampu merusak 100 ribu molekul ozon. Sedangkan senyawa halon (berasal dari unsur halogen) mampu merusak 10 kali lebih efektif dibandingkan dengan CFC. CFC mengurai ozon menjadi oksigen dan sebuah oksigen bebas radikal yang menimbulkan suatu lapisan oksigen sehingga lapisan ozon menjadi semakin tipis yang mudah tertembus sinar ultraviolet dari matahari. Semakin menipisnya lapisan ozon di atmosfer, bahkan sampai berlubang, dapat menimbulkan bencana. Karena manusia akan bermandikan sinar ultraviolet dengan intensitas tinggi yang dapat mengundang penyakit kanker kulit, katarak, serta penurunan sistem kekebalan tubuh.

Ketika freon (CFC) terlepas ke atmosfer, maka molekul CFC akan terurai menjadi atom C sendiri yang sangat reaktif terhadap atom O (rumus molekul ozon adalah O₃). Ketika atom C dari pecahan freon bertemu dengan molekul O₃, maka atom C akan menarik satu atom O dari ozon, yang akan mengakibatkan  timbulnya karbon monoksida (CO) dan ozon menjadi oksigen biasa (O₂) karena kehilangan satu atom O-nya, ditambah lagi, ketika CO terbentuk, maka mereka akan menarik lagi satu atom O dari ozon-ozon (O₃) lain sehingga menciptakan CO₂, oleh karena itu ozon sebagai pelindung bumi dari sinar ultraviolet menjadi rusak, sementara CO₂ memiliki efek rumah kaca yang dapat menahan panas di bumi. Dengan demikian bumi akan menjadi semakin panas.

Pada tahun 1987, ditandatangani Protokol Montreal, suatu perjanjian untuk perlindungan terhadap lapisan ozon. Protokol ini kemudian diratifikasi oleh 36 negara termasuk Amerika Serikat. Pelarangan total terhadap penggunaan CFC sejak 1990 diusulkan oleh Komunitas Eropa (sekarang Uni Eropa) pada tahun 1989, yang juga disetujui oleh Presiden AS George Bush. Pada Desember 1995, lebih dari 100 negara setuju untuk secara bertahap menghentikan produksi pestisida metil bromida di negara-negara maju. Bahan ini diperkirakan dapat menyebabkan pengurangan lapisan ozon hingga 15 persen pada tahun 2000. CFC tidak diproduksi lagi di negara maju pada akhir tahun 1995 dan dihentikan secara bertahap di negara berkembang hingga tahun 2010. Hidrofluorokarbon atau HCFC, yang lebih sedikit menyebabkan kerusakan lapisan ozon bila dibandingkan CFC, digunakan sementara sebagai pengganti CFC, hingga 2020 pada negara maju dan 2016 di negara berkembang. Untuk memonitor berkurangnya ozon secara global, pada tahun 1991, National Aeronautics and Space Administration (NASA) meluncurkan Satelit Peneliti Atmosfer. Satelit dengan berat 7 ton ini mengorbit pada ketinggian 600 km (372 mil) untuk mengukur variasi ozon pada berbagai ketinggian dan menyediakan gambaran jelas pertama tentang kimiawi atmosfer di atas.

Pada bulan Desember 1995 diadakan Vienna conference yang merupakan kelanjutan dari Montreal Protocol. Pada konferensi tersebut ditetapkan skenario penghentian pemakaian CFC dan HCFC dan pencarian atas refrigeran-refrigeran alternatif yang ramah lingkungan. Hidrokarbon sebagai salah satu refrigeran alternatif memiliki banyak keuntungan, antara lain tidak diperlukan perubahan peralatan utama yang sudah ada atau pembelian peralatan baru, hidrokarbon biasa dipakai dengan pelumas mineral maupun sintetis serta tidak menyebabkan kerusakan ozon dan pemanasan global karena ODP yang dimiliki nol dan GWP- nya kecil. Kebutuhan pengisian hidrokarbon dalam mesin pendingin kurang dari separuh (+40%) dibandingkan CFC.

Salah satu refrigeran hidrokarbon yang diproduksi oleh Pertamina Unit pengolahan III Plaju adalah MUSICOOL. Sifat fisika refrigeran hidrokarbon MUSICOOL berdasarkan pengujian laboratorium Pertamina ditampilkan pada Tabel 1, yang menunjukkan bahwa hidrokarbon MUSICOOL (MC) mampu menggantikan refrigeran sintetik (CFC, HCFC, HFC) secara langsung tanpa penggantian komponen sistem refrigerasi. MC-12 menggantikan R-12, MC-22 menggantikan R-22 dan MC-134 menggantikan R-134a.  Sifat fisika dan termodinamik hidrokarbon MUSICOOL memberikan kinerja sistem refrigerasi yang lebih baik, keawetan umur kompresor, dan hemat energi. Beberapa parameter perbandingan kinerja MUSICOOL terhadap refrigeran sintetik pada system refrigerasi dengan beban  1 TR pada suhu kondensasi 100 ^oF dan suhu evaporator 40 ^oF. 

Read More

ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN

KELOMPOK 1

1.      Agi Dahtiar

2.      Deti Lotaningrat

3.      Gia Juniar Nur Wahidah

4.      Rani Oktavia

5.      Tantri Mayasari

TEMA 4 : ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN

1.      Semakin besar energi cahaya atau intensitas cahaya, maka aliran elektron akan semakin cepat karena elektron yang tereksitasi semakin banyak.

2.      Syarat lampu menyala :

a.       Terjadi dalam rangkaian tertutup. Rangkaian DSSC seperti pada gambar merupakan rangkaian tertutup, yaitu berupa siklus transport elektron.

b.      Ada perbedaan potensial.

Rada rangkaian DSSC,terjadinya eksitasi elektron dari orbital HOMO ke orbital LUMO menyebabkan terjadinya hole pada orbital HOMO. Hole ini kemudian diregenerasi kembali oleh pembe-rian elektron dari larutan elektrolit. Akibatnya, pada sisi counter electrode akan lebih bermuatan positif dan mempunyai potensial positif. Sedangkan pada sisi TCO yang terlapisi TiO2 akan mempunyai poten- sial negatif. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan beda potensial antara kedua elektroda tersebut, sehingga menimbulkan terjadinya aliran listrik jika antara kedua elektroda tersebut diberi beban (Grätzel, 2001). Secara teori, beda potensial maksi-mum antara kedua elektroda adalah selisih antara Fermi level semikonduktor TiO2 dan potensial redoks pada elektrolit (Grätzel, 2003).

3.      Prinsip kerja DSSC adalah sebagai berikut.

a)      Proses diawali dengan terjadinya eksitasi elektron pada molekul dye akibat absorbsi foton dari keadaan ground state (S) menuju excited state (S*).

b)      Energi dari foton tersebut cukup untuk menginjeksi elektron masuk ke pita konduksi dari TiO2 meninggalkan molekul dye ke keadaan oksidasi S+.

c)      Kemudian elektron mengalir menuju anode (elektroda negatif) melalui TiO2 dengan proses difusi. Selanjutnya melalui external load menuju katode (elektroda positif).

d)     Pada katode, elektron berpindah menuju triiodida pada elektrolit menghasilkan iodine.

e)      Siklus dilanjutkan dengan reduksi dye oleh iodine pada elektrolit.

Berikut persamaan reaksi kimia pada DSSC

Anode

D + e^- →  D*

D* → D⁺ + e^-  (TiO₂)

2D⁺  + 3e^- → 2D + I₃^-

Katode

I₃^- + 2e^- → 3I^-

Gambar 1. Skema Kerja dari DSSC

Elektron yang meninggalkan elektrolit (I₃) hole pada, diisi kembali oleh elektron yang dibawa oleh iodide. Sehingga akan terjadi siklus elektron.

4.      Laju elektron pada setiap titik pada rangkaian DSSC konstan karena elektron hanya mendapatkan energi dari cahaya matahari yang terkuantisasi dan besarnya sama. Dalam perjalannya, elektron tidak mendapatkan tambahan energi ataupun mengalami hambatan, sehingga kecepatan elektron selalu tetap. Hal ini sesuai dengan persamaan

E =1/2 mv²

5.      Faktor-faktor yang mempengaruhi hambatan kawat (R):

Hambatan pada kawat bisa kita analogikan dengan pergerakan mobil di jalan raya, mobil kita analogikan sebagai elektron dan jalan tersebut sebagai kawatnya.

1.      Jenis penghantar

Jenis penghantar dalam kawat kita analogikan sebagai kondisi jalan, kalau misalkan jalannya diaspal dan yang berbatu tentunya mobil akan bergerak lebih lambat, begitu juga sebaliknya. Hal tersebut juga akan terjadi pada gerak elektron.

2.      Panjang penghantar

Semakin panjang jalan maka mobil juga akan membutukan waktu yang lebih lama dibandingkan jalan yang jaraknya pendek. Ini juga akan terjadi pada elektron.

3.      Luas penampang.

Semakin luas jalan yang dilalui mobil maka akan lebih banyak mobil yang bisa memalui jalan tersebut. Begitu juga akan terjadi pada elektron semakin besar penampang kawat semakin banyak pula electron yang melaluinya.

Sedangkan penerapan pada kasus diatas, ialah jika semakin tebal lapisan penghantar (dalam hal ini TiO₂) semakin sedikit elektron yang mengalir. Ini disebabkan karena sebagian elektron tertangkap kembali oleh dye yang teroksidasi. Ini dapat diartikan bahwa semakin tebal lapisan penghantar semakin besar hambatan.

Jawaban benar :

1.      energy maksimum pd pnjg gelombnag tertentu (cahaya tampak). Energy semakin besar, justru memperkecil energy kinetic elektron yg dihasilkan. Intensitas semakin besar, produksi elektron semakin tinggi.

Dye bisa memproduksi elektron

2.      lampu menyala karena

3.      elektron mengalir karena. Lajunya konstan? Melanggar hk kekekalan energy?

4.      C dan R dipengaruhi jenis bahan

Read More

SURVEI INTERNASIONAL TIMSS (TRENDS IN INTERNATIONAL MATHEMATICS AND SCIENCE STUDY)

Apa itu TIMSS?

TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) adalah studi internasional tentang prestasi matematika dan sains siswa sekolah lanjutan tingkat pertama. Studi ini dikoordinasikan oleh IEA (The International Association for the Evaluation of Educational Achievement) yang berkedudukan di Amsterdam, Belanda. 

TIMSS merupakan studi yang diselenggarakan setiap empat tahun sekali, yaitu pada tahun 1995, 1999, 2003, 2007, 2011, dan seterusnya. Indonesia mulai sepenuhnya berpartisipasi sejak tahun 1999. Pada tahun 1999 sebanyak 38 negara berpartisipasi sebagai peserta sedangkan pada tahun 2003 meningkat menjadi 46 negara dan pada tahun 2007 kembali bertambah menjadi 49 negara.

Dalam melakukan studi ini, setiap negara harus mengikuti prosedur operasi standar yang telah ditetapkan, seperti pelaksanaan uji coba dan survei, penggunaan tes dan angket, penentuan populasi dan sampel, pengelolaan dan analisis data, dan pengendalian mutu. Untuk setiap tahun putaran studi , pengembangan tes dan angket dipusatkan di Boston College, Boston-USA; penentuan sampel sekolah ditentukan oleh Statistics Canada di Ottawa-Kanada; dan pengolahan data dilakukan di Data Processing Center, Hamburg-Jerman.

Tujuan

Tujuan TIMSS adalah untuk mengukur prestasi matematika dan sains siswa kelas VIII di negara-negara peserta. Bagi Indonesia, manfaat yang dapat diperoleh antara lain adalah untuk mengetahui posisi prestasi siswa Indonesia bila dibandingkan dengan prestasi siswa di negara lain dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Oleh karena itu, hasil studi ini diharapkan dapat digunakan sebagai masukan dalam perumusan kebijakan untuk peningkatan mutu pendidikan.

Apa yang diukur?

Dasar penilaian prestasi matematika dan sains dalam TIMSS dikategorikan ke dalam dua domain, yaitu isi dan kognitif. Distribusi spesifikasi dari penilaian tersebut adalah sebagai berikut:

Domain isi matematika:

1.       Bilangan

2.       Aljabar

3.       Geometri

4.       Data dan Peluang

Domain isi sains:

1.       Biologi

2.       Kimia

3.       Fisika

4.       Ilmu Bumi

Domain kognitif, baik untuk matematika maupun untuk sains:

1.       Pengetahuan

2.       Penerapan

3.       Penalaran

Populasi dan Sampel

Populasi dalam studi ini adalah seluruh siswa kelas VIII sekolah lanjutan tingkat pertama di Indonesia. Penentuan sampel dilakukan berdasarkan tiga strata, yaitu jenis sekolah (SMP/MTs), status sekolah (Negeri/Swasta), dan performance sekolah (Baik/Sedang/Kurang). Secara keseluruhan, sebanyak 150 SMP/MTs negeri dan swasta, dengan kategori baik, sedang, dan kurang, terpilih sebagai sampel. Sejumlah 5.848, 5.762, dan 5.648 siswa berpartisipasi di setiap tahun putaran studi.

Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilaksanakan pada bulan Maret-April pada setiap tahun putaran studi dan dilakukan secara bersamaan di sekolah-sekolah sampel. Siswa-siswa dalam satu kelas utuh diberikan buku tes untuk dikerjakan selama 90 menit. Setelah itu, siswa, guru Matematika/Biologi/Fisika, dan kepala sekolah diminta untuk mengisi angket.

Hasil

Tabel berikut menunjukkan peringkat prestasi matematika dan sains siswa antar-negara peserta (Tahun 2007 rata-rata skor internasioanal = 500 dan standar deviasi = 100):

Tabel 1. Skor Rata-rata Prestasi Matematika

TIMSS-R 1999				TIMSS 2003				TIMSS 2007
No.	Negara	Skor		No.	Negara	Skor		No.	Negara	Skor
1	Singapura	604		1	Singapura	605		1	Taiwan	598
2	Korea Selatan	587		2	Korea Selatan	589		2	Korea Selatan	597
3	Taiwan	585		3	Hongkong	586		3	Singapura	593
4	Hongkong	582		4	Taiwan	585		4	Hongkong	572
5	Jepang	579		5	Jepang	570		5	Jepang	570
6	Belgia	558		6	Belgia	537		6	Hungaria	517
7	Belanda	540		7	Belanda	536		7	Inggris	513
8	Slowakia	534		8	Estonia	531		8	Rusia	512
9	Hungaria	532		9	Hungaria	529		9	Amerika Serikat	508
10	Kanada	531		10	Malaysia	508		10	Lituania	506
11	Slovenia	530		11	Latvia	508		11	Ceko	504
12	Rusia	526		12	Rusia	508		12	Slovenia	501
13	Australia	525		13	Slowakia	508			Internasional	500
14	Finlandia	520		14	Australia	505		13	Armenia	499
15	Ceko	520		15	Amerika Serikat	504		14	Australia	496
16	Malaysia	519		16	Lituania	502		15	Swedia	491
17	Bulgaria	511		17	Swedia	499		16	Malta	488
18	Latvia	505		18	Skotlandia	498		17	Skotlandia	487
19	Amerika Serikat	502		19	Inggris	498		18	Serbia	486
20	Inggris	496		20	Israel	496		19	Italia	480
21	Selandia Baru	491		21	Selandia Baru	494		20	Malaysia	474
	Internasional	487		22	Slovenia	493		21	Norwegia	469
22	Lituania	482		23	Italia	484		22	Siprus	465
23	Italia	479		24	Armenia	478		23	Bulgaria	464
24	Siprus	476		25	Serbia	477		24	Israel	463
25	Rumania	472		26	Bulgaria	476		25	Ukraina	462
26	Maldova	469		27	Rumania	475		26	Rumania	461
27	Thailand	467			Internasional	467		27	Bosnia Herzegovina	456
28	Israel	466		28	Norwegia	461		28	Libanon	449
29	Tunisia	448		29	Maldova	460		29	Thailand	441
30	Masedonia	447		30	Siprus	459		30	Turki	432
31	Turki	429		31	Masedonia	435		31	Yordania	427
32	Yordania	428		32	Libanon	433		32	Tunisia	420
33	Iran	422		33	Yordania	424		33	Georgia	410
34	INDONESIA	403		34	Iran	411		34	Iran	403
35	Cili	392		35	INDONESIA	411		35	Bahrain	398
36	Filipina	345		36	Tunisia	410		36	INDONESIA	397
37	Maroko	337		37	Mesir	406		37	Siria	395
38	Afrika Selatan	275		38	Bahrain	401		38	Mesir	391
				39	Palestina	390		39	Algeria	387
				40	Cili	387		40	Maroko	381
				41	Maroko	387		41	Kolombia	380
				42	Filipina	378		42	Oman	372
				43	Botswana	366		43	Palestina	367
				44	Saudi Arabia	332		44	Botswana	364
				45	Gana	276		45	Kuwait	354
				46	Afrika Selatan	264		46	Elsavador	340
								47	Saudi Arabia	329
								48	Ghana	309
								49	Qatar	307

 Tabel 2. Skor Rata-rata Prestasi Sains

TIMSS-R 1999				TIMSS 2003				TIMSS 2007
No.	Negara	Skor		No.	Negara	Skor		No.	Negara	Skor
1	Taiwan	569		1	Singapura	578		1	Singapura	567
2	Singapura	568		2	Taiwan	571		2	Taiwan	561
3	Hungaria	552		3	Korea Selatan	558		3	Jepang	554
4	Jepang	550		4	Hongkong	556		4	Korea Selatan	553
5	Korea Selatan	549		5	Estonia	552		5	Inggris	542
6	Belanda	545		6	Jepang	552		6	Hungaria	539
7	Australia	540		7	Inggris	544		7	Ceko	539
8	Ceko	539		8	Hungaria	543		8	Slovenia	538
9	Inggris	538		9	Belanda	536		9	Hongkong	530
10	Finlandia	535		10	Amerika Serikat	527		10	Rusia	530
11	Slowakia	535		11	Australia	527		11	Amerika Serikat	520
12	Belgia	535		12	Swedia	524		12	Lituania	519
13	Slovenia	533		13	Slovenia	520		13	Australia	515
14	Kanada	533		14	Selandia Baru	520		14	Swedia	511
15	Hongkong	530		15	Lituania	519			Internasional	500
16	Rusia	529		16	Slowakia	517		15	Skotlandia	496
17	Bulgaria	518		17	Belgia	516		16	Italia	495
18	Amerika Serikat	515		18	Rusia	514		17	Armenia	488
19	Selandia Baru	510		19	Latvia	512		18	Norwegia	487
20	Latvia	503		20	Skotlandia	512		19	Ukraina	485
21	Italia	493		21	Malaysia	510		20	Yordania	482
22	Malaysia	492		22	Norwegia	494		21	Malaysia	471
23	Lituania	488		23	Italia	491		22	Thailand	471
	Internasional	488		24	Israel	488		23	Serbia	470
24	Thailand	482		25	Bulgaria	479		24	Bulgaria	470
25	Rumania	472		26	Yordania	475		25	Israel	468
26	Israel	468			Internasional	474		26	Bahrain	467
27	Siprus	460		27	Maldova	472		27	Bosnia Herzegovina	466
28	Maldova	459		28	Rumania	470		28	Rumania	462
29	Masedonia	458		29	Serbia	468		29	Iran	459
30	Yordania	450		30	Armenia	461		30	Malta	457
31	Iran	448		31	Iran	453		31	Turki	454
32	INDONESIA	435		32	Masedonia	449		32	Siria	452
33	Turki	433		33	Siprus	441		33	Siprus	452
34	Tunisia	430		34	Bahrain	438		34	Tunisia	445
35	Cili	420		35	Palestina	435		35	INDONESIA	427
36	Filipina	345		36	Mesir	421		36	Oman	423
37	Maroko	323		37	INDONESIA	420		37	Georgia	421
38	Afrika Selatan	243		38	Cili	413		38	Kuwait	418
				39	Tunisia	404		39	Kolombia	417
				40	Saudi Arabia	398		40	Libanon	414
				41	Maroko	396		41	Mesir	408
				42	Libanon	393		42	Algeria	408
				43	Filipina	377		43	Palestina	404
				44	Botswana	365		44	Saudi Arabia	403
				45	Gana	255		45	Maroko	402
				46	Afrika Selatan	244		46	Elsavador	387
								47	Botswana	355
								48	Qatar	319
								49	Ghana	303

Tabel di atas menunjukkan bahwa rata-rata skor prestasi matematika siswa kelas VIII Indonesia berada signifikan di bawah rata-rata internasional. Indonesia pada tahun 1999 berada di peringkat ke 34 dari 38 negara, tahun 2003 berada di peringkat ke 35 dari 46 negara, dan tahun 2007 berada di peringkat ke 36 dari 49 negara . Dengan jumlah negara peserta yang sama seperti dalam matematika, untuk rata-rata skor prestasi sains posisi Indonesia tidak jauh berbeda. Siswa Indonesia pada tahun 1999 berada di peringkat ke 32, pada tahun 2003 berada di peringkat ke 37, dan pada tahun 2007 berada di peringkat ke 35.

http://litbang.kemdikbud.go.id/index.php/survei-internasional-timss

Read More