23/02/2021

1

MODEL-MODEL IPA TERINTEGRASI VERSI

SAM BARRET, TREFILL & HAZEN, HEWITT

Pengertian IPA Terintegrasi

Pembelajaran IPA dengan beberapa unsur keterpaduan dalam Activities; Mini-Labs; Problem Solving; Technology; Skill Builders; Global Connections; Careers, dan Science and Literatur/Art.

Sam Barrett

(Skill Integrated) termaktub dalam A Glencoe Program Merril Physical Science

• Activities memberikan petunjuk tentang penggunaan peralatan laboratorium atau pendekatan hands-on science

• mini-labs memberi pedoman agar peserta didik dapat merancang dan melakukan sendiri percobaan dengan peserta didik lain di luar kelas dengan menggunakan bahan-bahan di sekitar tempat tinggal

• problem solving memberikan tantangan untuk memecahkan masalah dunia nyata atau pemahaman prinsip IPA

23/02/2021

2

• technology menggambarkan penemuan baru, dan pengembangan instrumen baru serta aplikasi teknologi

• skill builders mengajak peserta didik mempertajam keterampilan IPA (Science Skill)

• global connections membantu pada peserta didik untuk melihat bagaimana peserta didik melihat sains fisika dihubungkan dengan sains lainnya;

• careers memberikan gambaran tentang pekerjaan (karier) apa yang berhubungan dengan konsep IPA yang dipelajari;

• science and literatur/art memberi petujuk pada peserta didik untuk mengetahui bahan bacaan (literature) yang terkait erat dengan konsep yang dipelajari serta contoh-contoh seni yang berhubungan dengan konsep

CONTOH: BAB PERCEPATAN GERAK• BIOLOGICAL CONNECTION: THE CHEETAH (kecepatan rerata gerak

cheetah 60-63 m/jam

• POCKET LAB: Uniform or Not?: percepatan berbagai bola baja dalam sudut kemiringan yang berbeda

• Physics and technology: cushioning the blow : SSR (suplemental restraint system: kantong udara pada mobil yang otomatis mengembang apabila sensor bekerja pada batas kecepatan tertentu mobil)

• Physics lab: ball and car race• Career: air traffic controller• Pocket lab: Direction of Acceleration

23/02/2021

3

contoh

• Cahaya dan Sistem Indera pada ManusiaMini labs 1: keg memberikan pengalaman pada siswa apa jadinya jikatidak bisa melihat?Info bio: syarat utama suatu benda bisa dilihat oleh mata—bisaalternatif lainnya??Activity –pembuktian hukum pemantulan cahaya, bisa lainnya??Minilab 2: pembiasan cahaya dengan koin dan air dalam cangkirMinilab 3: dapatkah lensa terbuat dari cairan?

Trefil, J. dan Hazen, R. M

TEMA UTAMA

IDE UTAMA

BIOLOGI FISIKA KIMIA GEOLOGIEARTH

SCIENCE

ASTRONOMI KESEHATAN LINGKUNGAN

HUKUM MEWTON

TEMA 2

23/02/2021

4

• Proses apa sajakah yang dipengaruhi hukumNewton?

TEMA UTAMATEMA UTAMA

• Hukum Newton tentang gerak dan gravitasimemprediksi perilaku obyek di Bumi dan di Ruang angkasa.

• Memahami berbagai kejadian yang berkaitan dengan hukum Newton.

STANDAR KOMPETENSI

23/02/2021

5

• Memjelaskan cara kerja pesawat ulang- alik, heliumsebagai bahan bakar transportasi dan kantong udara.

• Mendiskripsikan proses tanah longsor, ikatan kimia, benda- benda dan aliran air yang dipengaruhi olehgravitasi.

• Siswa mampu menjelaskan prinsip kerja pesawat ulang-alik.• Siswa mampu menjelaskan geotropisme pada tumbuhan.• Siswa mampu menjelaskan pengaruh gravitasi pada ikatan kimia pada

atom.• Siswa mampu menjelaskan proses tanah longsor yang dipengaruhi

gravitasi.• Siswa mampu menjelaskan proses aliran tanah karena pengaruh

gravitasi.

• Siswa mampu menjelaskan prinsip kerja kantong udara. • Siswa mampu menjelaskan konsep gravitasi yang mempengaruhi

benda- benda.• Siswa mampu menjelaskan kegunaan helium.

indikator

23/02/2021

6

• Prinsip kerja pesawat ulang-alik menggunakan hukum Newton III tentang gerak ,yaitu mengubah energi panas menjadi energi gerak.

• Geotropisme adalah pengaruh gravitasi bumiterhadap pertumbuhan organ tanaman.

• Bila organ tanaman yang tumbuh berlawanan dengangravitasi bumi, maka keadaan tersebut dinamakangeotropisme negatif. Sedangkan geotropisme positifadalah organ-organ tanaman yang tumbuh kearahbawah sesuai dengan gravitasi bumi

23/02/2021

7

• Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, ataukomposisi kimianya.

• Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yangmemiliki energi paling rendah adalah padat, cair, gas, danplasma.

• Dari keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui diluar angkasa yang berupa bintang, karena kebutuhanenerginya yang teramat besar. Zat padat memiliki strukturtetap pada suhu kamar yang dapat melawan gravitasi atau gayalemah lain yang mencoba mengubahnya.

• Zat cair memiliki ikatan yang terbatas, tanpa struktur, dan akanmengalir bersama gravitasi. Gas tidak memiliki ikatan danbertindak sebagai partikel bebas. Sementara itu, plasma hanyaterdiri dari ion-ion yang bergerak bebas; pasokan energi yangberlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi partikel unsur.

• Terjadinya arus di lautan disebabkan oleh dua faktor utama, yaitufaktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal sepertiperbedaan densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekanlapisan air. Sedangkan faktor eksternal seperti gaya tarik matahari danbulan yang dipengaruhi oleh tahanan dasar laut dan gaya coriolis, perbedaan tekanan udara, gaya gravitasi, gaya tektonik dan angin ( Gross, 1990).

• Sistem aliran air di permukaan bumi. Mengalir, meresap dan menggenang.

• Konsep air tanah

• Landslides (batuan/ tanah longsor) merupakan contoh yang spektakuler dari proses geologi yang disebut mass wasting. Mass Wasting yang sering juga disebut mass movement, merupakanperpindahan masa batuan, regolit dan tanah dari tempat yang tinggike tempat yang rendah karena gaya gravitasi. Setelah batuan lapuk, gaya gravitasi akan menarik material hasil pelapukan ke tempat yang lebih rendah. Sungai biasanya membawa material tersebut ke lautdan tempat yang rendah lainnya untuk diendapkan, sehinggaterbentuklah bentang alam bumi perlahan-lahan

23/02/2021

8

TEKNOLOGITEKNOLOGI

Model Hewitt (Conceptual Integrated Science)

• Meninjau Sains dari aspek isi dengan dominan pada bidang kajiantertentu kemudian dijelaskan aspek bidang kajian lainnya.

• Contoh: tema “Fotosintesis”Tinjauan umum fotosintesis: 1) sejarah sains; 2) tempat perangkatfotosintesis; 3)proses fotosintesis; 4)Reaksi Fotosintesis;

23/02/2021

9

INTEGRASI SAINS PADA PERISTIWA

FOTOSINTESIS

PENELITI FOTOSINTESIS

Joseph Preasly

• Menemukan tumbuhan mengeluarkan gas yang dapat menyalakan api.

Jan Ingenhousz

• Bagian hijau daun Tumbuhan air (Hydrilla verticilata) mengeluarkan O2 ketika disinari matahari oleh matahari

Jean Sneiber

• Menemukan bahwa CO2 juga dibutuhkan dalam fotosintesis

Sachs

• Menemukan bahwa fotosintesis menghasilkan zat gula yang disebut amilum.

FOTOSINTESIS ??

• Proses dimana organisme yang memiliki kloroplas mengubahenergi cahaya matahari menjadienergi kimia

• Daun pada tanaman merupakantempat utama terjadinya fotosintesis

• Fotosintesis terjadi di kloroplas

23/02/2021

10

SEL TUMBUHAN MEMILIKI KLOROPLAS

Cytoskeleton

Mitochondrion

Nucleus

Rough endoplamsicreticulum (ER)

Ribosomes

Smoothendoplasmicreticulum (ER)

Golgi apparatus

Plasmodesmata

Plasmamembrane

Chloroplast

Cell wall

Centralvacuole

Not in animal cells

KLOROPLAS ??

Umumnya berbentuk lensa Kloroplas merupakan

organel berukuran kecilseperti mitokondria

Tergantung pada kondisicahaya, kloroplas dapatbergerak dalam sel. Misalnyake permukaan untukmenangkap lebih banyakcahaya pada kondisi cahayayang sedikit

Kloroplas berperan sebagaiorganel untuk menghasilkanenergi melalui prosesfotosintesis

STRUKTUR KLOROPLASSTRUKTUR KLOROPLAS

• Memiliki membran ganda.• Mengandung klorofil• Membran tilakoid• Tilakoid mengandung pigmenyang menangkap cahayaTilakoid bertumpuk satu samalain membentuk granum(tunggal), grana (banyak).Interior bersifat likuid (stroma).

• Stroma: daerah cair antaratilakoid dan membran dalamtempat terjadi siklus Calvin.

23/02/2021

11

PROSES FOTOSINTESIS

• Reaksi terang: mengubahenergi matahari menjadienergi reaksi redoks. Meliputi 2 aliran: a) Aliran Non siklik, b) Aliran Siklik

• Siklus Calvin/Reaksi Gelap: reduksi CO2menjadi C6H12O6

Meliputi 3 Tahapan: 1) Fiksasi Karbon, 2) Reduksi, 3) Regenerasi

LightChloroplast

NADP

ADP+ P

RuBP3-PGA

Lightreactions

Calvincycle

G3P CellularrespirationCellulosse

StarchOther organiccompounds

Penyerapan Energi Foton

Tranfer elektron primer dalam pada pusat reaksi

Energi Reaksi RedoksSintesis molekul NADPH

dan ATP

Transfer Energi Transfer Energi

Spektrum gelombang yang dipancarkan matahari 400nm-700nm

Intensitas yang diterima pigmen dari cahaya matahari 1800 𝜇𝐸𝑚 𝑠 .

Foton yang diterima oleh tiap molekul pigmen adalah 𝐼 =𝐸𝑁 = 1,1 × 10 𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑚 𝑠 Atau 1100 foton/detik

Pigmen mampu menangkap sekitar 10 dari 1100 foton tiap detik

Proses Penyerapan foton pada Antennas system

23/02/2021

12

Förster theory of energy transfer

𝑘 = 𝑘 𝜼 = 𝟓𝟎%

Nelson, David L, Et al. (2005).

Proses Tranfer Elektron

Blankenship, Robert E. (2002)

23/02/2021

13

Fotosintesis Tinjauan Kimia

CO2 dan H2O

• Reaksi Terang• Reaksi Gelap

Reaksi Kimia

Gula dan O2

Reaksi TerangReaksi Terang

Aliran elektron untuk menghasilkan

NADPH

Pemecahan molekul air mennjadi ion

hidrogen (H+) dan oksigen (O2)

Proton transfer

Produksi ATP

2H2O + 2NADP+ + 3ADP + 3Pi + 8 foton → O2 + 2NADPH + 3ATP

Reaksi TerangReaksi Terang

Aliran elektron untuk menghasilkan

NADPH

Pemecahan molekul air mennjadi ion

hidrogen (H+) dan oksigen (O2)

Proton transfer

Produksi ATP2Fdred + NADP+ + H+ → 2Fdoks + NADPH

23/02/2021

14

Reaksi TerangReaksi Terang

Aliran elektron untuk menghasilkan

NADPH

Pemecahan molekul air mennjadi ion

hidrogen (H+) dan oksigen (O2)

Proton transfer

Produksi ATP 2H2O → 4H+ + O2 + 4e-

Reaksi TerangReaksi Terang

Aliran elektron untuk menghasilkan

NADPH

Pemecahan molekul air mennjadi ion

hidrogen (H+) dan oksigen (O2)

Proton transfer

Produksi ATP

Reaksi Terang

Aliran elektron untuk menghasilkan NADPH

Pemecahan molekul air mennjadi ion

hidrogen (H+) dan oksigen (O2)

Proton transfer

Produksi ATP

23/02/2021

15

Siklus Calvin

Fiksasi Karbon

Reduksi

Regenasi

animasi: http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/calvin.html

Siklus Calvin

Fiksasi Karbon

(1) Ribulosa-1,5 bifosfat membentuk enediolat dibagian sisi aktif rubisco.

(2) CO2 terpolarisasi oleh ion Mg2+ dan menyebabkan terjadinya serangan nukleofilik dan membentuk cabang pada gula rantai 6 karbon.

(3) Proses hidroksilasi pada atom C no 3 dan diikuti oleh pemecahan Aldol.

(4) Terbentuk satu molekul 3-fosfogliserat yang meninggalkan sisi aktif enzim Rubisco

(5) Karbanion dari sisa rantai karbon-3 terprotonisasi oleh ligan/rantai samping Lys175 untuk membentuk satu molekul 3-fosfogliserat lagi

Siklus Calvin

Reduksi

ATP dan NADPH digunakan untuk mengubah 3-fosfogliserat menjadi Gliseraldehid-3-fosfat (tanda panah merah)

Pengubahan senyawa ke bentuk lain untuk memasuki tahap selanjutnya dan sebagian kecil dirubah untuk disimpan dalam bentuk sukrosa.

23/02/2021

16

Siklus Calvin

Regenerasi

Gliseraldehid-3-fosfat yang dihasilkan pada fase reduksi akan mengalami serangkaian reaksi untuk menghasilkan Ribulosa-1,5-bifosfat (RuBP) kembali

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2h