Problem Based Learning for Improving Students’ Cognitive Mastery in Science Baidhowi Muhammad nur.efendi@umsida.ac.id Efendi Nur nur.efendi@umsida.ac.id Program Studi Pendidikan IPA, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Indonesia Program Studi Pendidikan IPA, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Indonesia 09 12 2025 11112025 <bold id="bold-8b17258cf0e30c3ebfc34007f3e8c00e">Pendahuluan </bold>

Hasil belajar didefinisikan sebagai proses yang dialami peserta didik setelah mengikuti kegiatan pembelajaran dan memperoleh pengalaman dari proses tersebut. Perubahan yang terjadi tidak sekedar pada pengetahuan, namun mencakup pembentukan kebiasaan, pemahaman, penghargaan, keterampilan, dan penguasaan diri siswa [1]. Sudjana mengemukakan definisi hasil belajar merupakan kumpulan keetrampilan siswa pada saat menyelesaikan kegiatan pembelajaran [2]. UNESCO menyatakan bahwa siswa akan mencapai hasil belajar jika memenuhi empat aspek diantaranya belajar mengetahui, melakukan, menjadi, dan hidup berdampingan [3]. Pencapaian hasil belajar siswa dapat dinilai berdasarkan kemampuan ranah kogniti. Proses pencapaian ini bisa dimulai dari level sederhana hingga kompleks [4]. Kennedy berpendapat bahwa hasil belajar kognitif mencerminkan tingkat pencapaian siswa dalam mata pelajaran yang dipelajari atau kemampuan mereka dalam menguasai pengetahuan atau teori yang disampaikan selama pembelajaran [5]. Pengetahuan ini mencakup pengembangan keterampilan intelektual, termasuk pengakuan fakta, pola prosedural, dan konsep-konsep yang mendukung perkembangan keterampilan intelektual siswa [6].

Hasil studi dokumentasi dan wawancara pada siswa kelas 8 SMP Muhammadiyah 4 Gempol menjelaskan hasil belajar kognitif siswa pada pelajaran IPA berada pada tingkat pencapaian tujuan pembelajaran dengan rata-rata yang masih rendah. Supiandi dan Julung yang mengungkapkan bahwa problematika yang sering dihadapi dalam pembelajaran saat ini adalah banyak siswa yang belum sepenuhnya menguasai konsep materi, sehingga dapat menyebabkan hasil belajar mereka dalam ranah kognitif tergolong rendah [7]. Selain faktor tersebut, hal yang menyebabkan hasil belajar kognitif siswa tergolong dalam kategori rendah adalah pelaksanaan kegiatan pembelajaran yang mengacu pada paradigma teacher centered learning khususnya penyampaian materi dengan metode ceramah yang dimana dapat mengakibatkan siswa menjadi pasif saat di kelas dan kemampuan berpikir siswa seperti memecahkan masalah menjadi terhambat, selain itu penyampaian materi oleh guru cenderung bersifat teoritis, oleh karena itu menyebabkan siswa masih kurang mampu untuk mengeksplor fakta-fakta dan permasalahan otentik yang relevan dengan konsep mata pelajaran IPA [7].

Berdasarkan penjelasan di atas, maka peneliti memberikan solusi alternatif yang dapat dilakukan dalam menyelesaikan permasalahan yang tekah dipaparkan sebelumnya yaitu dengan menerapkan model pembelajaran yang menghubungkan siswa pada permasalahan yang dihadapi di lingkungan sekitar. Menjelaskan bahwa model PBL adalah model pembelajaran sangat efektif dalam mencapai tujuan. PBL merupakan model yang mengandalkan masalah-masalah otentik di lingkungan sekitar menjadi fokus utama yang perlu diperhatikan dalam proses pembelajaran, sehingga siswa mampu belajar menganalisis, mengevaluasi, dan menyelesaikan masalah dengan tujuan memahami konsep materi yang dibahas dalam kegiatan pembelajaran melalui penyelesaian masalah tersebut [8]. Singkatnya, model PBL ini membimbing siswa untuk belajar berdasarkan permasalahan yang ada dan telah dipecahkan oleh siswa. Sugiyanto menjelaskan bahwa dalam PBL terdapat sintaks model pembelajaran, yaitu: 1) Pengenalan masalah, 2) Mengorganisir siswa untuk mengidentifikasi masalah yang diberikan, 3) Membimbing siswa dalam penyelidikan dan evaluasi terhadap permasalahan baik secara individu atau dalam kelompok, 4) Membuat dan menyampaikan analisis masalah dan temuan penelitian, 5) Memeriksa dan menilai solusi untuk menyelesaikan suatu permasalahan [9].

Model PBL mempunyai berbagai keunggulan yaitu: 1) Membiasakan siswa agar dapat menghadapi dan memecahkan permasalahan yang ada, 2) Memupuk solidaritas dan komunikasi antara dua siswa atau lebih melalui kegiatan berdiskusi untuk memecahkan suatu permasalahan, 3) Meningkatkan interaksi sosial antara guru dengan siswa, 4) Pembiasaan kepada siswa untuk menggunakan metode eksperimen dalam memecahkan suatu permasalahan [10]. Menurut Abidin [11], model PBL memiliki tujuan untuk menumbuhkan motivasi belajar siswa, melatih keterampilan berpikir tingkat tinggi siswa, memfasilitasi pengembangan kemampuan metakognitif, serta menumbuhkan rasa percaya diri siswa [11]. PBL juga menekankan peran aktif siswa untuk menerima pengetahuan, disini siswa berperan dalam menyelesaikan masalah agar mampu merancang strategi penyelesaian permasalahan [12].

Penelitian terdahulu menyatakan jika model PBL memengaruhi pencapaian belajar kognitif siswa. Nawipa & Tualena dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa PBL Pengaruh terhadap prestasi akademik siswa SMA kelas 11 jurusan IPA pada ranah kognitif [13]. Hal tersebut diperkuat oleh pendapat Aisyah & Hanafi Pendekatan PBL, dalam penelitiannya, efektif dalam meningkatkan prestasi pendidikan siswa. pada ranah kognitif [14]. Sejalan dengan hal tersebut, Angraini dkk (2022) menegaskan bahwa penerapan PBL dalam pembelajaran biologi mempengaruhi perkembangan hasil belajar kognitif, afektif, dan psikomotorik siswa secara signifikan [15]. Namun, meskipun PBL telah diterapkan dalam berbagai konteks, penggunaannya dalam materi sistem pernapasan di SMP masih terbatas, khususnya dalam konteks pembelajaran IPA. Penelitian sebelumnya mungkin telah mengevaluasi pengaruh PBL terhadap hasil pembelajaran, tetapi tidak selalu fokus pada hasil belajar kognitif secara eksklusif. Mengingat pentingnya domain kognisi dalam pembelajaran IPA, yang melibatkan pemahaman konsep-konsep ilmiah yang kompleks, penelitian ini bertujuan untuk mengisi kekurangan pengetahuan tersebut dengan menyelidiki dampak implementasi PBL terhadap siswa SMP Muhammadiyah 4 Gempol pada bidang perkembangan kognitif dalam bab sistem pernapasan manusia.

<bold id="bold-ae6238b80f831cc936e51281497edffa">Metode</bold>

Penelitian dilakukan dari tanggal 7 hingga 24 Agustus 2023 di SMP Muhammadiyah 4 Gempol dengan tujuan menganalisis pengaruh model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa. Penelitian diterpakan pada siswa kelas 8 SMP Muhammadiyah 4 Gempol. Metode penelitian eksperimen semu digunakan dengan desain Pretest-Postest Nonequivalent Control Design dalam penelitian ini. Populasi pada penelitian ini mencakup 50 siswa kelas 8 SMP Muhammadiyah 4 Gempol. Teknik random sampling diterapkan untuk memilih dua kelas secara acak yaitu kelas kontrol (model konvensional) dan kelas eksperimen (model PBL).

1. Pretest-Posttest Nonequivalent Control Group Design

Kelas                     Pretest                         Perlakuan                  Postest
Eksperimen                      O1 X1 O2
Kontrol                             O3 X2 O4

Keterangan

O1 : Pretest kelas eksperimen

O2 : Posttest kelas eksperimen

X1 : Pembelajaran dengan Model PBL

X2 : Pembelajaran dengan Model Konvensional

O3 : Pretest kelas kontrol

O4 : Posttest kelas kontrol

Metode pengumpulan data menggunakan tes kognitif dengan sistem uji pretest dan posttest pada kedua kelas tersebut. Uji pretest dilakukan sebelum pemberian perlakuan, sedangkan posttest dilakukan setelah pemberianperlakuan kepada siswa. Kelas eksperimen diberi perlakuan dengan model PBL, sedangkan kelas control dengan model konvensional. Bab yang digunakan adalah sistem pernapasan manusia.

Penelitian ini menggunakan lembar soal kognitif sejumlah 20 soal dengan kategori multiple choice pada tingkatan C1 – C5 yang telah dinyatakan valid dan reliabel. Uji validitas dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui kevalidan instrument baik itu dari aspek isi maupun konstruk, kevalidan instrumen ini Diperiksa oleh dua pakar, seorang dosen IPA dan seorang guru IPA." [16]. Hasil validasi menunjukkan nilai validitas instrumen sebagai berikut: Modul Ajar 86%, LKPD 81%, dan Lembar Soal Kognitif 91%. Setelah instrumen masuk dalam kategori valid, selanjutnya akan diuji reliabilitasnya. Uji ini dilakukan dengan tujuan untuk memastikan keefektifan dan kestabilan soal kognitif yang akan digunakan. Uji reliabilitas dapat dihitung dengan uji statistika yaitu Alpha Cronbach’s dengan kriteria jila nilai α > 0,60, instrumen masuk dalam kategori reliabel, sedangkan jika nilai α < 0,60, instrumen tersebut masuk dalam kategori tidak reliabel. Hasil uji reabilitas yang diperoleh sebesar 0,89 (> 0,60), sehingga instrumen dinyatakan realiabel [17]. Setelah semua instrumen ditegaskan sebagai dapat dipercaya dan diandalkan, maka prosedur dapat dilanjutkan pengumpulan data.

Analisis data menggunakan teknik uji T digunakan untuk melihat dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa pada bab sistem pernapasan manusia dengan melalui tiga tahapan diantaranya uji normalitas, homogenitas, dan uji T. Uji yang pertama dilakukan yaitu uji normalitas yang bertujuan untu menentukan data telah terdistribusi normal atau tidak. Pada penelitian ini dilakukan uji Kolmogorov-Smirnov dengan alasan karena sampel berjumlah 50 siswa. Pada uji ini, jika signifikansi > 0,05 (data yang diperoleh dinyatakan terdistribusi normal), sedangkan jika sig. < 0,05, (data yang diperoleh tidak terdistribusi normal) [16]. Setelah data dinyatakan terdistribusi normal, selanjutnya dapat dilakukan uji homogenitas untuk menentukan data yang diperoleh termasuk homogen atau tidak. Kriteria dalam uji ini adalah jika sig. > 0,05 (data dinyatakan homogen), sedangkan jika sig. < 0,05 (data dinyatakan tidak homogen) [16].

Setelah dilakukan kedua uji syarat tersebut, serta data dinyatakan terdistribusi normal dan homogen, maka dapat dilanjutkan pada uji Independent Sample T-Test untuk mengetahui dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa pada bab sistem pernapasan manusia. Pada penelitian ini terdapat hipotesis yang dituliskan sebagai berikut.

H0: Tidak ada pengaruh signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa

Ha: Ada pengaruh signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa

Adapun kriteria pada uji Uji Independent Sample T-Test, yakni apabila signifikansi (2-tailed) > 0,05 maka Ho diterima dan dinyatakan tidak ada dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa, sedangkan apabila signifikansi (2-tailed) < 0,05 maka Ha diterima dan dinyatakan ada dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa.

 <bold id="bold-515cca392747401a25356f9d34883c1e">Hasil dan Pembahasan</bold>

Naskah manuskrip yang sudah memenuhi petunjuk penulisan UMSIDA Preprints Server (dalam format MS Penelitian dilakukan pada siswa 8A dan 8B SMP Muhammadiyah 4 Gempol dengan setiap kelas berjumlah 25 siswa. Materi yang giunakan yaitu sistem pernapasan manusia. Pada penelitian ini, kelas 8A menjadi kelas eksperimen (menggunakan model PBL, sedangkan kelas 8B menjadi kelas control (menggunakan model konvensional).

Pada penelitian ini, untuk mengetahui pencapaian belajar kognitif siswa pada bab sistem pernapasan manusia, maka dilakukan tes kognitif dengan sistem pretest dan posttest. Uji pretest diberikan pada saat sebelum memberi perlakuan pada ke 2 kelas dengan tujuan untuk menganalisis pemahaman awal siswa pada bab sistem pernapasan manusia, sedangkan uji posttest diberikan pada saat sesudah memberi perlakuan pada kedua kelas yaitu kelas eksperimen (menggunakan model PBL) dan kelas kontrol (menggunakan model konvensional), hal ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat perbedaan kemampuan siswa pada saat sebelum dan setelah diberi treatment. Adapun hasil rata-rata dari kedua kelas disajikan pada tabel di bawah ini.

2. Rata-Rata Skor Pretest dan posttest

Hasil Kelas n Rata- R ata
Pretes Posttest Eksperimen Kontrol Eksperimen Kontrol 2020 44,43972,658,2

Berdasarkan hasil rata-rata skor pretest dan posttes siswa diperoleh rata-rata skor prestes pada kelas kontrol 39 dan kelas eksperimen 44,4, sedangkan skor posttest pada kelas kontrol 58,2 dan kelas eksperimen 72,6 Pada rata-rata skor prestest dan postest kedua kelas tersebut mengalami perbedaan, dimana rata-rata skor pretest dan posttest untuk kelas control lebih rendah dari pad akelas eksperimen. Dari hasil tersebut dapat dikatakan bahwa model PBL mampu menjadikan siswa lebih aktif terlibat dalam berbagai aktivitas pembelajaran, seperti diskusi, pemecahan masalah, dan eksplorasi konsep. Mereka secara proaktif mencari solusi atas masalah yang diberikan dan berusaha mencari informasi tambahan untuk mendukung pemecahan masalah. Terlihat adanya kolaborasi antar siswa dalam mengeksplorasi konsep-konsep yang sulit dan mencari pemahaman yang lebih dalam.

Uji yang dilakukan pada tahap awal yaitu uji normalitas untuk menganalisis data telah terdistribusi normal atau tidak. Pada uji ini, data yang diperoleh dianalisis menggunakan uji Kolmogorov-Smirnov dengan hasil sebagai berikut.

3. Hasil Uji Normalitas

Pada uji tersebut diperoleh signifikansi untuk kelas eksperimen dan kelas control secara berturut-turut sebesar 0,093 dan 0,2. Sesuai dengan ketentuan uji normalitas, nilai sig. yang didapatkan kedua kelas tersebut > 0,05, maka dinyatakan bahwa data telah terdistribusi normal. Setelah uji tersebut, dilakukan uji homogenitas untuk menganalisis data pencapaian belajar kognitif siswa termasuk dalam kategori homogen atau tidak. Uji tersebut dapat dilakukan menggunakan uji Levene atau uji Bartlett. Jika data terbukti homogen, maka asumsi dasar untuk uji T berpasangan dapat dianggap terpenuhi.

Tabel 4. Hasil Uji Homogenitas

5. Hasil Uji Independent Sample T-Test

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari uji tersebut, dapat dilihat bahwa nilai sig. 2-tailed < 0,05 yakni 0,04 sehingga dinyatakan bahwa H0 ditolak dan Ha diterima, maknanya ada dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa.

Ketika kegiatan belajar berlangsung, terdapat dampak di kelas eksperimen yakni siswa lebih aktif dalam pembelajarn. Berbeda dengan siswa di kelas kontrol pada model konvensional, mereka cenderung lebih pasif dan mengikuti arahan guru tanpa banyak berpartisipasi dalam diskusi atau pemecahan masalah. Interaksi antar siswa cenderung terbatas dan fokus utama adalah pada penerimaan informasi dari guru. Kurangnya kesempatan untuk berdiskusi atau berkolaborasi secara aktif dalam kelompok. Hal ini diperkuat oleh Widayanti yang menegaskan bahwa penggunaan model PBL mampu membantu peningkatan partisipasi siswa[18].

Kelas eksperimen menunjukkan nilai rata-rata dari 44,4 menjadi 72,6, yaitu kenaikan sebesar 28,2, sedangkan kelas kontrol dari 39 menjadi 58,2, dengan kenaikan sebesar 19,2. Adanya kenaikan signifikan untuk nilai rata-rata kelas eksperimen dengan model PBL pada saat kegiatan pembelajaran. Sejalan apa yang dikemukakan oleh Fajar (2024) yang menunjukkan bahwa model PBL dapat memperngaruhi hasil belajar kognitif siswa. Kelas eksperimen menunjukkan peningkatan rata-rata dari 42,09 menjadi 57,61, yaitu kenaikan sebesar 15,52, sedangkan kelas kontrol hanya mengalami peningkatan dari 42,06 menjadi 48,08, dengan kenaikan sebesar 6,06 [19].

Sesuai dengan hasil yang telah didapatkan , maka materi system pernapasan manusia menggunakan model PBL pada aspek kognitif C1-C6 telah terpenuhi dan dapat memberikan penjelasan kepada siswa SMP dengan cukup baik.Penyampain materi sistem pernapasan manusia dengan menerapkan model PBL dapat memberikan pemahaman kepada siswa serta dalam penyampain materi dapat diterima oleh siswa kelas VIII SMP Muhamamdiyah 4 gempol dengan baik.

Penelitian ini memiliki tujuan menganalisis pengaruh model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa dalam pembelajaran IPA. Pengujian yang telah dilakukan menghasilkan adanya pengaruh positif terhadap pembelajaran yang menggunakan model PBL terhadap hasil belajar kognitif siswa kelas 8 di SMP Muhammadiyah 4 Gempol Penelitian dilakukan suatu uji syarat guna untuk menganalisis data yang didapatkan telah terdistribusi normal dan homogen. Hasil uji normalitas dapat dilihat pada tabel 3 dan diperoleh sig. untuk kelas eksperimen sebesar 0,093 sedangkan kelas kontrol nilai sig yaitu 0,200. Dari uji normalitas didapatkan signifikansi > 0,05 untuk kedua kelas, sehingga dapat dikatakan kedua kelas terdistribusi normal. Setelah dilakukan uji normalitas, maka dilakukan uji homogenitas. Hasil uji homogenitas dapat diperhatikan di tabel 4 dengan mendapatkan nilai signifikansi sebesar 0,142 > 0,05 sehingga data dinyatakan homogen dengan artian data memiliki distribusi variansi sama.

Setelah melakukan kedua uji syarat tersebut, maka dilakukan uji T untuk menganalisis pengaruh pemanfaatan pendekatan PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa. Untuk menentukan adanya dampak kemudian menggunakan uji T sampel independen dapat diamati pada tabel 5. Hasil pengujian. Terlihat bahwa nilai sig. 2-tailed < 0,05, yaitu sebesar 0,04. Berdasarkan kriteria Uji Independent Sample T-Test, jika nilai sig. 2-tailed < 0,05, maka H0 ditolak dan dinyatakan bahwa model PBL berpengaruh secara signifikan terhadap pencapaian belajar kognitif siswa. Nilai sig. (2-tailed) yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 0,04 < 0,05, hal ini bermakna terdapat dampak signifikan dari model PBL terhadap pencapaian belajar kognitif siswa.

Menurut Dianawati model PBL menjadikan siswa lebih berperan aktif dalam mencari pengetahuan dalam memecahkan masalahanya [20]. Pada modle PBL ini dapat mengemukakan pendapatnya [21]. Sehingga model PBL terdapat pengaruh terhadap hasil belajar kognitif siswa.Lestari.dkk juga menyatakan banyak keunggulan dari model PBL diantaranya 1) realitis dengan kehidupan nyata, 2) sistematis pada pengetahuan, 3) melatih mememcahkan masalah, 4) melatih keterampilan [22] keunggulan PBL 1) realistis dengan kehidupan 2) sistematis dengan pengetahuan, 3) mampu pemecahan masalah, 4) memiliki keterampilan tinggi. untuk medorong hasil belajar siswa model PBL sangat tepat untuk digunakan dalam pembelajaran dikarenkan siswa lebih berperan aktif [23].

Berdasarkan pembahasan tersebut, peneliti menyimpulkan bahwa hasil yang didapatkan sejalan dengan teori dan penelitian sebelumnya, dimana model PBL mampu berpengaruh secara signifikan terhadap pencapaian belajar kognitif siswa pada pelajaran IPA. Model ini terbukti efektif dalam mendorong siswa dalam mengoptimalkan hasil belajar yang berkualitas.

 <bold id="bold-b3f55ddf80fcedede76f316a8f3a5496">Simpulan</bold>

Dari penjelasan Temuan dan pembahasan yang disebutkan sebelumnya menunjukkan bahwa pendekatan PBL memiliki dampak yang nyata pada pencapaian belajar kognitif siswa mengenai bab sistem pernapasan manusia. Hasil rata-rata kelas eksperimen dengan pendekatan PBL melampaui nilai rata-rata kelas kontrol dengan metode pengajaran konvensional. Penerapan model PBL dapat meningkatkan keterlibatan siswa dalam tugas-tugas pembelajaran. Pendekatan PBL memungkinkan siswa untuk memahami konten secara komprehensif. Dengan model ini siswa juga terbiasa untuk melakukan analisis dan evaluasi dalam menyelesaikan suatu permasalahan yang dihadapi.

Adapun kekurangan dalam penelitian ini yaitu kegiatan observasi dilaksanakan secara langsung oleh observer tanpa menggunakan instrumen lembar observasi. Saran yang disampaikan oleh peneliti yaitu perlu adanya instrumen lembar observasi yang dapat memperkuat hasil kegiatan observasi yang telah dilakukan oleh observer.

Ucapan Terima Kasih

Peneliti mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen pembimbing dan juga dosen penguji yang telah membimbing serta memberikan saran dan masukan kepada peneliti dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Peneliti juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang terlibat dalam proses penyusunan tugas akhir ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik.