RPP Pembelajaran STEM pada Materi STEM dengan Tema Misi luar Angkasa

 Pembelajaran STEM meupakan contoh nyata dari pembelajaran abad 21 yang meningkatkan kemampuan 4 C peserta didik. berikut contoh RPP Pembelajaran STEM pada materi Stoikiometri dengan tema Misi Luar Angkasa. 

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(RPP)

 

Sekolah                                   : SMA Negeri ……………….

Mata Pelajaran                       : Kimia

Kelas/Semester                     : X/ Genap

Materi Pokok                         : Stoikiometri

Alokasi Waktu                       : 5 Minggu x 4 Jam Pelajaran  @45 Menit

 

 

A.     Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi Dasar	Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
3.10     Menerapkan hukum-hukum dasar kimia, konsep massa molekul relatif, persamaan kimia, konsep mol, dan kadar zat untuk menyelesaikan perhitungan kimia	·    Memahami hukum-hukum dasar kimia. ·    Menjelaskan pengertian mol sebagai satuan jumlah zat. ·    Menjelaskan konsep massa molekul relatif. ·    Menjelaskan konsep volume gas. ·    Menjelaskan konsep kadar zat. ·    Menyetarakan persamaan reaksi. ·    Menkonversikan jumlah mol dengan jumlah partikel, massa dan volume suatu zat. ·    Menentukan massa zat yang diperlukan dengan menggunakan prinsip perbandingan mol sama dengan perbandingan koefisien. ·    Menentukan massa zat yang dihasilkan dengan menggunakan prinsip perbandingan mol sama dengan perbandingan koefisien. ·    Menghitung kadar zat.
4.10     Menganalisis data hasil percobaan menggunakan hukum-hukum dasar kimia kuantitatif	·    Merancang (simulasi) sistem daur ulang udara yang mampu menangkap kabon dioksia sehingga pada astronot dapat bernafas dengan aman saat berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional atau misi Mars di masa depan. ·    Membangun dan menguji filter yang mampu “menangkap” karbondioksida keluar dari atmosfer sambil membiarkan udara mengalir. ·    Menggunakan stoikiometri untuk menentukan berapa banyak filter yang dibutuhkan untuk misi ruang angkasa manusia yang berkepanjangan.

 

B.     Tujuan Pembelajaran

Melalui kegiatan Pembelajaran dengan pendekatan saintifik menggunakan metode dan model pembelajaran STEM Project Based Learning peserta didik menerapkan hukum-hukum dasar kimia, konsep massa molekul relatif, persamaan kimia, konsep mol, dan kadar zat untuk menyelesaikan perhitungan kimia sehingga peserta didik dapat membangun kesadaran akan kebesaran Tuhan YME, menumbuhkan  prilaku cinta lingkungan, disiplin, jujur, aktif, responsif, santun, bertanggungjawab, dan kerjasama

 

C.      Materi Pembelajaran

Analisis STEM pada Membuat Ruang Bernapas di Luar Angkasa Sains

 

SAINS
· Faktual	·   Ada 3 macam wujud zat, yaitu padat, cair dan gas.
	·   Lithium Hidroksida digunakan sebagai penyaring gas karbondioksida di luar angkasa oleh NASA.
· Konseptual	· Mol zat
	· Perbandingan koefisien sama dengan perbandingan mol
	· Massa zat
	· Persen massa
	· 2LiOH(s) + CO2(g) àLi2O3(s) + H2O(g)
	· CO2(g) à  O2(g) + CO(g)
· Prosedural	·   Mendesain dan merakit alat penyaring udara
	·   Menimbang massa zat sebelum dan sesudah reaksi
· Metakognitif	·   Reaksi kimia yang dapat digunakan untuk menangkap gas CO2 dalam misi luar angkasa
TEKNOLOGI	·   Contaminant Control Cartridge
ENJINERING	·   Menggambar desain alat penyaring udara
	·   Merancang ketebalan penyaring udara agar dapat menangkap udara kotor (gas CO2) dengan baik tapi udara masih bisa mengalir
	·   Membuat dan merangkai alat simulasi penyaring gas CO2
	·   Mengevaluasi banyaknya CO2 yang tersaring dan lancarnya aliran udara untuk perbaikan alat.
MATEMATIKA	· Menghitung mol zat
	· Menghitung massa zat
	· Menyetarakan persamaan reaksi
	· Menghitung persen massa

 

 

D.     Langkah-Langkah Pembelajaran

Pertemuan 5

Kegiatan/sintaks	Aktivitas	Waktu
Pendahuluan	Orientasi ·      Melakukan pembukaan dengan salam pembuka, memanjatkan syukur kepada Tuhan YME dan berdoa  untuk  memulai pembelajaran ·      Memeriksa kehadiran peserta didik sebagai sikap disiplin Aperpepsi ·      Mengaitkan materi/tema/kegiatan pembelajaran yang akan dilakukan dengan pengalaman peserta didik dengan materi/tema/kegiatan sebelumnya Motivasi ·         Memberikan gambaran tentang manfaat mempelajari pelajaran yang akan dipelajari dalam kehidupan sehari-hari.	10 menit
Kegiatan inti 1. Penentuan Pertanyaan Mendasar	Guru mengemukakan pertanyaan kepada peserta didik yang bersifat eksplorasi pengetahuan peserta didik : ·   Bagaimana kita dapat bernapas di luar angkasa? ·   Apakah pasokan tabung oksigen yang kita bawa cukup untuk kita bernapas selama di luar angkasa? ·   Apakah kita dapat menciptakan udara yang dapat dipakai untuk bernapas di luar angkasa tanpa oksigen?	15 menit
2. Mendesain Perencanaan Proyek	·   Guru memfasilitasi peserta didik untuk membuat kelompok sesuai ketentuan. ·   Guru menyampaikan aturan pembuatan proyek terkait alat dan bahan serta desain proyek yang harus dibuat masing-masing kelompok. ·   Guru meminta tiap kelompok merancang desain proyek yang akan dibuat masing-masing kelompok untuk kemudian disepakati sebagai desain misi luar angkasa masing-masing kelompok	45 menit
3. Menyusun Jadwal	Guru memfasilitasi peserta didik membuat jadwal aktifitas pembuatan proyek dan kesepakatan waktu penyelesaian.	20 menit
4. Memonitor peserta didik dan kemajuan proyek	Guru memonitoring kemajuan proyek misi luar angkasa yang dibuat oleh peserta didik melalui WAG masing-masing kelompok.
5. Menguji Hasil	Guru meminta peserta didik melakukan pengujian misi luar angkasa (cartridge) yang telah dibuat oleh peserta didik dan merekam proses serta pengujian ke dalam sebuah video dan membagikannya ke dalam teams microsoft 365.	65 menit
6. Mengevaluasi Pengalaman	Peserta didik secara berkelompok melakukan refleksi terhadap proyek misi luar angkasa yang telah diselesaikan. Peserta didik menuliskan hasil refleksi pada teams microsoft 365 berkaitan dengan kesulitan dan solusi dalam pembuatan proyek misi luar angkasa. Kemandirian (rasa ingin tahu, berpikir kritis, kreatif) Gotong royong (kerja sama, komunikatif, kolaborasi) Integritas (tanggung jawab)	25 menit
Penutup	Guru memberikan penilaian melalui teams microsoft 365 sebagai penguatan dan kesimpulan tentang materi yang telah dipelajari.	10 menit

 

 

E.      Penilaian, Pembelajaran Remedial dan Pengayaan

Teknik penilaian :

No	Aspek	Teknik	Bentuk Instrumen
1.	Sikap	Observasi	-     Jurnal
2.	Pengetahuan	- Tes tertulis - Penugasan	-     Soal pilihan ganda -     Soal Uraian -     Tugas
3.	Keterampilan	- Penilaian Portofolio	-     Format  Penilaian

 

 

Mengetahui                                                                            Kebumen ,  ................................

Kepala Sekolah                                                                          Guru Mata Pelajaran Kimia

      

 

………………………………………….                                                …………………………………………

NIP. ............................................                                                      NIP. ...............................................

 

 

Catatan Kepala Sekolah

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

 

 

 

 

Lampiran

1.      Teknik Penilaian (terlampir)

a.    Sikap

-        Penilaian Jurnal (terlampir)

b.   Pengetahuan

-        Tertulis Uraian dan atau Pilihan Ganda (terlampir)

c.    Penilaian Keterampilan

 

Tiap Kelompok mendiskusikan dan mempresentasikan hasil diskusi:

1.      Apa yang dilakukan kelompok untuk membuat filter yang efektif? Perubahan apa yang bisa dilakukan?

2.      Bagaimana teknik penyaringan fisik ini berbeda dari teknik penyaringan kimia yang digunakan di ruang angkasa.

 

Instrumen Penilaian Presentasi

No	Aspek yang Dinilai	Sangat Baik (100)	Baik (75)	Kurang Baik (50)	Tidak Baik (25)
1	Kesesuaian respon dengan pertanyaan
2	Keserasian pemilihan kata
3	Kesesuaian penggunaan tata bahasa
4	Pelafalan

 

Kriteria penilaian (skor)

100     = Sangat Baik

75       = Baik

50       = Kurang Baik

25       = Tidak Baik

Cara mencari nilai (N) = Jumalah skor yang diperoleh siswa dibagi jumlah skor maksimal dikali skor ideal (100)

 

Instrumen Penilaian Diskusi

No	Aspek yang Dinilai	100	75	50	25
1	Penguasaan materi diskusi
2	Kemampuan menjawab pertanyaan
3	Kemampuan mengolah kata
4	Kemampuan menyelesaikan masalah

 

Keterangan :

100     = Sangat Baik

75       = Baik

50       = Kurang Baik

25       = Tidak Baik

 

Kumpulan semua tugas yang sudah dikerjakan peserta didik, seperti catatan,

 

 

 

 

Lampiran Lembar Kerja

A. Tujuan Kegiatan:

1.      Siswa dapat merancang sistem daur ulang udara yang mampu menangkap karbon dioksida (simulasi) sehingga para astronot dapat bernapas dengan aman saat berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional atau misi Mars di masa depan.

2.      Membangun dan menguji filter yang mampu "menangkap" karbon dioksida keluar dari atmosfer namun udara masih dapat mengalir dengan baik.

3.      Mengevaluasi efektivitas filter yang telah didesain.

4.      Menggunakan stoikiometri untuk menentukan berapa banyak filter yang dibutuhkan manusia untuk misi ruang angkasa yang berkepanjangan.

B. Alat dan Bahan

1.      2-3 kartu indeks

2.      Solatip

3.      Gunting

4.      Bola kapas

5.      Kertas tisu

6.      Pembersih pipa

7.      Skala

8.      Lada hitam, bubuk kakao, atau partikel kecil lainnya

9.      1-2 kotak sepatu untuk kelas

10.  Pengering rambut atau kipas pribadi (sumber aliran udara)

11.  Lembar Kerja Siswa

C. Prosedur

Dalam kegiatan ini, kelas telah ditugaskan oleh NASA untuk mengembangkan alat untuk mendaur ulang karbon dioksida menjadi oksigen. Ini akan memungkinkan sekelompok astronot yang menuju ke Mars untuk bertahan hidup dalam atmosfer yang miskin oksigen. Perangkat yang dibuat harus dapat menangkap molekul karbon dioksida beracun yang dalam simulasi ini digambarkan oleh lada, bubuk coklat, dan sejenisnya, namun udara harus bisa mengalir ke sisi lain perangkat.

1.      Siswa dibagi menjadi beberapa kelompok yang terdiri dari tiga hingga empat orang. Siswa ditantang untuk menggunakan bahan-bahan yang tersedia untuk membuat cartridge filter yang mampu menangkap karbon dioksida beracun (disimulasikan dengan menggunakan lada, bubuk kakao atau partikel lain).

2.      Setiap kelompok diberikan daftar alat bahan yang tersedia untuk membuat cartridge filter mereka. Kartu indeks atau pembersih pipa dapat digunakan untuk membangun perimeter atau menguatkan filter, sedangkan bahan lain dapat digunakan untuk menangkap kontaminan kimia.

3.      Instruksikan kepada semua kelompok bahwa cartridge filter yang mereka buat:

§ Harus pas berdiri di kotak sepatu.

§ Tidak boleh sepenuhnya menghalangi aliran udara.

§ Harus dibangun hanya dengan bahan yang disediakan.

§ Dapat diuji beberapa kali sebelum implementasi akhir.

4.      Mintalah siswa menggambar desain sebelum mulai membuat konstruksinya.

5.      Mintalah semua kelompok menimbang dan mencatat berat cartridge filter mereka sebelum percobaan pada Lembar Kerja Siswa.

6.      Uji cartridge filter dengan menempatkannya di kotak sepatu dan menggunakan kipas atau pengering rambut untuk meniup partikel di dalamnya. Percobaan yang berhasil akan menangkap partikel dalam cartridge filter sambil mempertahankan aliran udara di pintu keluar.

7.      Setelah percobaan selesai, minta semua kelompok menimbang dan mencatat berat cartridge filter pada Lembar Kerja Siswa.

8.      Mintalah semua kelompok menghitung selisih berat cartridge filter sebelum dan sesudah percobaan. Hasilnya merupakan jumlah karbondioksida yang ditangkap oleh cartridge filter mereka. Untuk percobaan ini, setiap gram bahan padat yang ditangkap oleh filter sama dengan satu gram karbon dioksida.

9.      Bagaimana kinerja filter? Diskusikan berapa kelompok yang rancangan alatnya bekerja dengan baik (berapa banyak karbon dioksida yang ditangkap untuk didaur ulang dan seberapa baik mereka mempertahankan aliran udara)?

10.  Mintalah semua kelompok merevisi satu aspek desain mereka untuk menangkap karbon dioksida dengan lebih baik. Misalnya, apakah semua serbuk berhasil masuk ke filter atau dihembuskan ke kotak sepatu? Apakah mengubah sudut aliran udara akan menangkap lebih banyak CO₂?

Data Pengamatan

Mintalah anak untuk membuat tabel data pengamatan sesuai cara kerja.

Catatan untuk Guru

Peralatan yang akan digunakan dapat dicoba terlebih dahulu dengan cara:

· Potong lubang disalah satu ujung kotak yang memungkinkan udara mengalir dari pengering rambut atau kipas.

· Di ujung yang berlawanan, potong bagian yang besar dan tempel selembar kertas tisu di atas lubang untuk menunjukkan aliran udara yang baik.

· Jika Saudara sudah mempersiapkan satu atau dua kotak ini sebagai contoh, maka dapat memungkinkan siswa menguji filter mereka ketika sudah siap dan mengurangi kebutuhan alat dan bahan. Peralatan pengujian dapat dibangun sebelumnya seperti yang dit unjukkan di sini.

 

Tekankan kepada siswa bahwa walaupun aktivitas ini terlihat seperti pemisahan bahan kimia secara fisik, namun perangkat untuk menangkap karbon dioksida di pesawat ruang angkasa sebenarnya adalah filter kimia.

 

Lampiran Penilaian pengetahuan

SOAL 1

Di Stasiun Luar Angkasa Internasional, sebuah alat yang disebut Contaminant Control Cartridge, yang mengandung lithium hidroksida (LiOH), menghilangkan karbon dioksida (CO₂) dari udara. Proses ini sesuai dengan persamaan reaksi: 2 LiOH(s) + CO₂ (g) → Li₂CO₃ (s) + H₂O(g)

1. Dengan menggunakan massa karbon dioksida yang ditangkap oleh filter, tentukan berapa banyak lithium hidroksida yang dibutuhkan oleh masing-masing cartridge filter untuk menghasilkan oksigen secara efektif.

2. Jika 1 pesawat luar angkasa terdiri dari enam orang kru dan masing-masing Cartridge Kontrol Pencemar mengandung 750 g LiOH. Dengan asumsi bahwa setiap anggota kru mengeluarkan rata-rata 42,0 g CO₂ per jam dan bahwa sebuah misi dijadwalkan berlangsung selama 18 hari, berapa banyak cartridge yang harus dibawa di atas stasiun?

SOAL 2

Di Mars, sebuah alat yang disebut Mars Oxygen ISRU Experiment, atau MOxIE, dapat mengubah atmosfer karbon dioksida beracun menjadi oksigen dan melampiaskan karbon monoksida untuk memberikan atmosfer bernapas bagi para astronot pada saat kedatangan mereka di MARS. Setimbangkan persamaan di bawah ini dan jawab pertanyaan berikut: CO_{2 (g)} → O_{2 (g)} + CO _(g)

1. Berapa gram oksigen yang akan dihasilkan oleh 1 kg karbon dioksida? Berapa gram karbon monoksida yang akan dihasilkan?

 2. Saat ini, MOXIE mampu menghasilkan oksigen dengan kecepatan 12 g per jam. Jika para astronot membutuhkan 30 kg oksigen per bulan, berapa hari MOXIE harus berjalan untuk memasok oksigen satu bulan?

3. Produk sampingan dari MOXIE, karbon monoksida, juga sangat beracun. Diskusikan dengan grup Anda bagaimana Anda bisa merancang sistem untuk memastikan CO dijauhkan dari astronot dan ditangani dengan aman.

SOAL 3

 Masalah stoikiometri lain yang dihadapi astronot dalam misi yang berkepanjangan adalah hilangnya kepadatan tulang. Di Bumi, kita kehilangan sekitar 1% massa tulang (kalsium karbonat) setiap tahun, namun para astronot kehilangan 1-2% setiap bulan! Salah satu teorinya adalah karena penumpukan asam sulfat dalam darah, yang berasal dari asam amino yang dari protein hewani.

1. Tulis persamaan reaksi kesetimbangan untuk reaksi antara asam sulfat dan kalsium karbonat untuk membentuk kalsium sulfat, karbon dioksida, dan air.

2. Saat berada di luar angkasa, seorang astronot kehilangan sekitar 200 mg kalsium karbonat per hari. Hitung massa asam sulfat yang digunakan dalam proses ini.

 3. Saat ini, para astronot menghabiskan rata-rata 6 bulan untuk misi ISS. Namun, perjalanan ke Mars akan membutuhkan 18 bulan perjalanan pulang pergi dan dua hingga enam bulan penelitian di lapangan. Saat ini diproyeksikan bahwa seorang astronot akan kehilangan 1,5% dari kepadatan mineral tulang pra-penerbangannya per bulan saat dalam misi Mars. Asumsikan ada 1.500 g kalsium dalam tulang sebelum astronot terbang. Prediksikan massa kalsium yang akan tersisa setelah satu tahun misi Mars.

2.      Pembelajaran Remedial dan Pengayaan

a.      Remedial

Bagi peserta didik yang belum memenuhi kriteria ketuntasan minimal (KKM), maka guru bisa memberikan soal tambahan.

 

CONTOH PROGRAM REMIDI

 

Sekolah                            :  ……………………………………………..

Kelas/Semester              :  ……………………………………………..

Mata Pelajaran               :  ……………………………………………..

Ulangan Harian Ke         :  ……………………………………………..

Tanggal Ulangan Harian :  ……………………………………………..

Bentuk Ulangan Harian :  ……………………………………………..

Materi Ulangan Harian  :  ……………………………………………..

(KD / Indikator)             :  ……………………………………………..

KKM                                 :  ……………………………………………..

 

No	Nama Peserta Didik	Nilai Ulangan	Indikator yang Belum Dikuasai	Bentuk Tindakan Remedial	Nilai Setelah Remedial	Keterangan
1
2
3
4
5
6
dst

 

b.      Pengayaan

Guru memberikan nasihat agar tetap rendah hati, karena telah mencapai KKM (Kriteria Ketuntasan Minimal). Guru memberikan soal pengayaan sebagai berikut :

1)     Membaca buku-buku tentang topik yang relevan.

2)     Mencari informasi secara online tentang topik yang relevan.

3)     Membaca surat kabar, majalah, serta berita online tentang topik yang relevan.

4)     Mengamati langsung tentang topik yang relevan yang ada di lingkungan sekitar.