Pengembangan Program Perkuliahan Fisika Inti Melalui Nuclear Physics Inquiry Remote Laboratory Untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis dan Pemecahan Masalah Mahasiswa

Pengembangan Program Perkuliahan Fisika Inti Melalui Nuclear Physics Inquiry Remote Laboratory untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis dan Pemecahan Masalah Mahasiswa Abstrak Penelitian ini dilatarbelakangi oleh pentingnya peran pendidikan dalam mengatasi tantangan terhadap efek negatif nuklir yang dapat diperbaiki melalui perkuliahan fisika inti. Penelitian ini bertujuan mengembangkan program perkuliahan fisika inti melalui nuclear physics inquiry remote laboratory (NPIRL) untuk meningkatkan dimensi proses kognitif, keterampilan berpikir kritis, dan pemecahan masalah pada mahasiswa. Penelitian ini menggunakan metode penelitian campuran dengan embedded experimental model. Subjek penelitian ini adalah mahasiswa program studi pendidikan fisika di salah satu Universitas di Banjarmasin berjumlah 38 orang mahasiswa yang masing-masing terbagi menjadi 19 orang pada kelompok eksperimen 1 dan 2. Instrumen penelitian ini adalah tes dimensi proses kognitif terintegrasi keterampilan berpikir kritis, dan keterampilan pemecahan masalah berbentuk esai, tes pra laboratorium, rubrik penilaian LKM, lembar penilaian skala sikap, dan pedoman wawancara. Program perkuliahan Fisika Inti melalui NPIRL yang dikembangkan yaitu melatihkan tahapan inkuiri pada tahap pra laboratorium dan laboratorium menggunakan remote laboratory yaitu Internet Reactor Laboratory (IRL) Kartini PSTA Batan BRIN. Berdasarkan hasil analisis data diperoleh (1) karakteristik program perkuliahan ini yaitu inkuiri sebagai dasar kegiatannya, menggunakan remote laboratory yaitu IRL, dan melibatkan pusat reaktor nuklir; (2) program perkuliahan ini dapat meningkatkan penguasaan dimensi proses kognitif, keterampilan berpikir kritis, dan keterampilan pemecahan masalah mahasiswa berdasarkan N-Gain berkategori sedang; (3) program perkuliahan ini berdampak positif terhadap dimensi proses kognitif mahasiswa, keterampilan berpikir kritis, dan keterampilan pemecahan masalah mahasiswa; (4) terdapat interaksi parsial antara keterampilan berpikir kritis terhadap dimensi proses kognitif mahasiswa dan keterampilan pemecahan masalah terhadap dimensi proses kognitif mahasiswa, serta secara simultan terdapat interaksi keterampilan berpikir kritis dan keterampilan pemecahan masalah terhadap dimensi proses kognitif mahasiswa; (5) keunggulan program ini yaitu mengintegrasikan kegiatan perkuliahan dan praktikum melalui kegiatan inkuiri, mengarahkan untuk meningkatkan dimensi proses kognitif, keterampilan berpikir kritis, dan keterampilan pemecahan masalah. Keterbatasan program perkuliahan ini adalah kurangnya kestabilan jaringan internet. Untuk penelitian selanjutnya perlu dikembangkan materi praktikum lain yang melibatkan fasilitas reaktor nuklir. Katakunci: Perkuliahan Fisika Inti, NPIRL, Keterampilan Berpikir Kritis, Keterampilan Pemecahan Masalah Development of Nuclear Physics Course Program Using Nuclear Physics Inquiry Remote Laboratory to Improve Students' Critical Thinking and Problem-Solving Skills Abstract This research is motivated by the education's role in overcoming the challenges posed by negative nuclear effects, which can be enhanced through nuclear physics course. This research aims to develop a nuclear physics course program using the nuclear physics inquiry remote laboratory (NPIRL) to enhance students' dimensions of cognitive processes, critical thinking, and problem-solving skills. The mixed method with an embedded experimental model was employed in this research. The participants in this research were 38 students enrolled in Physics Education Study Program at one of the university in Banjarmasin. Each experimental group consisted of 19 students. This research instruments included dimensions of cognitive process essay tests integrated with critical thinking and problem-solving skills, pre-laboratory tests, student worksheet assessment rubrics, attitude rating scale sheet, and interview guidelines. The nuclear physics course program using NPIRL consisted of inquiry stages training in the pre-laboratory and laboratory using remote laboratory named Internet Reactor Laboratory (IRL) Kartini PSTA Batan BRIN. The results of data analysis showed that (1) the characteristics of this course program are inquiry as the basis of its activities, using a remote laboratory, namely IRL, and involving a nuclear reactor center; (2) this program can improve students' dimensions of cognitive processes, critical thinking skills, and problem-solving skills based on moderate N-Gain; (3) this program has a positive impact on students' dimensions of cognitive processes, critical thinking skills, and problem-solving skills; (4) there is a partial interaction between students’ critical thinking skills and dimensions of cognitive processes and between problem-solving skills and dimensions of cognitive processes, and simultaneously there is an interaction of critical thinking skills and problem solving skills on students' dimensions of cognitive processes; (5) the advantages of this program are integrating lecture and practicum through inquiry activities and directing to improve dimensions of cognitive processes, critical thinking skills, and problem-solving skills. This course program is limited on lack of stable internet network. It is necessary to develop additional practicum materials involving nuclear reactor facilities for future research. Keywords: Nuclear Physics Course, NPIRL, Critical Thinking Skills, Problem-Solving Skill

Three Online Neutron Beam Experiments Based on the iLab Shared Architecture

Students at MIT have traditionally executed certain experiments in the containment building of the MIT nuclear reactor as part of courses in Nuclear Engineering and the third year laboratory course for Physics majors. A joint team of faculty and research staff from the MIT Nuclear Reactor Laboratory (MIT-NRL) and MITâ??s Center for Educational Computing Initiatives have implemented online versions of three classic experiments; (a) a determination of MIT reactor coolant temperature through measurement of thermal neutron velocity, (b) a demonstration of the DeBroglie relationship of the kinetic energy and momentum of thermal neutrons and study of Bragg diffraction through a single copper crystal at various orientations, and (c) a measurement of beam depletion using a variety of shielding filters. These online experiments were implemented using the LabVIEW® virtual instrumentation package and the interactive version of the iLab Shared Architecture (ISA). Initial assessment of the online experiments indicates that they achieve comparable educational outcomes to traditional versions of the labs executed in the reactor containment building

Three Online Neutron Beam Experiments Based on the iLab Shared Architecture

Students at MIT have traditionally executed certain experiments in the containment building of the MIT nuclear reactor as part of courses in Nuclear Engineering and the third year laboratory course for Physics majors. A joint team of faculty and research staff from the MIT Nuclear Reactor Laboratory (MIT-NRL) and MIT’s Center for Educational Computing Initiatives have implemented online versions of three classic experiments; (a) a determination of MIT reactor coolant temperature through measurement of thermal neutron velocity, (b) a demonstration of the DeBroglie relationship of the kinetic energy and momentum of thermal neutrons and study of Bragg diffraction through a single copper crystal at various orientations, and (c) a measurement of beam depletion using a variety of shielding filters. These online experiments were implemented using the LabVIEW® virtual instrumentation package and the interactive version of the iLab Shared Architecture (ISA). Initial assessment of the online experiments indicates that they achieve comparable educational outcomes to traditional versions of the labs executed in the reactor containment building

Herramientas para la Docencia en Automática Orientadas hacia la Metodología ECTS

En los últimos años se han desarrollado una amplia variedad de herramientas educativas para la docencia. En especial, los laboratorios virtuales y remotos, como medios de educación, se van imponiendo en varios campos de la docencia. La teoría de control no está ajena a este desarrollo y son cada día más las universidades que implementan estas herramientas con el objetivo de optimizar sus recursos. Por ello, en esta tesis, se realiza un análisis de varias de las plataformas de laboratorios virtuales y remotos actuales. Este estudio sirvió de base para la implementación del Sistema de Laboratorios a Distancia (SLD). El Sistema de Laboratorios a Distancia tiene como ventajas fundamentales la independencia entre las estaciones de trabajo y el servidor, lo que permite que se puedan compartir recursos entre lugares distantes, a través de Internet. Además, la posibilidad de tener más de una estación de trabajo, con la misma práctica, controladas por el mismo servidor, lo que le brinda un mayor paralelismo. Por último, mencionar el hecho de permitir la realización de prácticas en tiempo real. En esta tesis se detalla la implementación de las prácticas remotas para el Sistema de Laboratorios a Distancia usadas en la asignatura de Regulación Automática durante los cursos 2008-2009 al 2010-2011. Estas prácticas fueron utilizadas, además de para las actividades prácticas de laboratorio, en el desarrollo de un proyecto de control, actividad ejecutada por los alumnos con un alto valor formativo. También se describen los trabajos prácticos desarrollados en el curso mediante el uso de AulaWeb. Se propone una metodología que se nutre de los resultados de cada curso con vistas a su mejoramiento. La realización de prácticas de forma presencial y remota permite combinar las ventajas de ambos métodos. La realización presencial de prácticas en el laboratorio tiene un gran valor formativo para los alumnos, permitiéndole conocer y manipular los equipos físicos con los que trabaja. Una vez que el alumno está familiarizado con los sistemas que utiliza puede trabajar con ellos a distancia, con las ventajas que ello conlleva de puesta a punto de los equipos y optimización de los recursos. El tiempo efectivo de uso de los sistemas físicos suele ser reducido, ya que la programación y captura de datos suele requerir entre 10 y 20 minutos. La realización de trabajos a distancia ahorra tiempo para el alumno a la vez que favorece el uso compartido de recursos. Otro aspecto de interés que surge al realizar actividades remotas es que no se limita el tiempo de utilización de los equipos, los alumnos pueden manipularlos sin restricciones de tiempo hasta que consideren que han alcanzado los objetivos deseados. La metodología aplicada permite la adquisición de competencias en los alumnos, específicamente las competencias para diseñar y ejecutar experimentos de control; así como analizar críticamente sus resultados. Todo desde un punto de vista de trabajo en equipo, y de forma colaborativa haciendo uso de las herramientas educativas AulaWeb y el Sistema de Laboratorios a Distancia (SLD) para la implementación de los experimentos remotos sobre equipos reales. Esta tesis se ajusta y da respuesta a los objetivos definidos como prioritarios por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid en sus líneas de prioritarias para la Innovación Educativa. De igual forma cumple con el modelo educativo de la Universidad Politécnica de Madrid (Plan de eficiencia educativa), así como con las recomendaciones sobre competencias del Consejo de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET). Se analizan los datos recogidos mediante la observación participante, las encuestas y las entrevistas grupales por cada curso académico en los que se realizó la investigación, y se proponen los cambios y mejoras para el próximo período académico. De igual forma se exponen los resultados de los alumnos en los tres cursos que duró la investigación. Esta investigación se ha desarrollado en el marco de dos proyectos de Innovación Educativa financiados por la Universidad Politécnica de Madrid. Además, ha formado parte del Programa de Cooperación Universitaria Institucional (IUC) de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) con el Consejo de Universidades Flamencas (VLIR)