Basic Chemistry PBL Problem: Explosions and Brominator

Written by: Elsa Krisanti, Ph.D. at Chem. Engineering Dept. Universitas Indonesia

PartA:
The first column of the periodic table (exclude hydrogen) contains elements that will show you spectacular view when you throw these elements into a lake. Of course if you take into account the amount and the speed of these elements you throw into a lake.
In one episode of Brainiac program, they claimed, it show what happens when approximately two grams of each of the five alkali metals (lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium) are thrown into a tub of water. The explosion of lithium, sodium and potassium were probably real, but the explosions of rubidium and cesium turned out to have been completely a bogus. The last two explosions were pretending came from two grams of rubidium and cesium, but actually it came from a explosive materials that blew in a bathtub. It is only for show, they didn’t actually explode like that.
1. Do you have any ideas why there are explosions when alkali metals are thrown into water? Why it is accused as being a fake when rubidium and cesium produce explosions when they are thrown into water?
2. Predict the products you would expect from a reaction between five alkali metals with water. Write balanced equations for each of the reactions considered in this question. If two grams of each of the five alkali metals were used, how much amount of the products yields?
3. How elements are grouped in the periodic tables? For example is for alkali metals group.
4. Does the reactivity of alkali metals correlate with the size and spectacle of the resulting explosion?
Part B:
In the second column from the right of the periodic table, you will find group of halogen family of elements. These elements are reactive and usually found bonding with metals or elements in the first column from the left of the periodic table or the alkali metals. Halogen elements are also reactive with some elements or metals from rare alkali metal group in the periodic table. When halogen elements combined with other elements or metals, the products are called halide.
5. If you have one kilogram of bromine (Br2) in the laboratory that should be sent to other place. Do you have any idea why bromine should be turned into a bromide salt by reacted with magnesium, calcium or strontium before you send it?
6. What factors can impact the reactivity of halogen?
7. Why in form of halide, halogen is more stable than as element?
8. How do you compare the the chemical property of each element in halogen family?
9. If you have magnesium, calcium and strontium what products obtained as the results from the reaction with Br2? Write balanced equations for each of the reactions considered in this question.

After some works in the laboratory, you found out that reaction of each metal with Br2 is not the same. In each trial a known amount of Mg, Ca, and Sr is added to a flask containing a fixed mass of bromine. After the reaction was finished, the metal bromide produced from each flask was isolated and weighed. The plotted of the mass of product against the mass of metal used is shown in following figure.

10. How do you explain the behavior recorded in the figure, that comes from reaction of fixed mass of bromine with mass of metals?
11. Why the mass of metal bromide products are constant at different mass of metals?
12. In the labs you have 100 g of magnesium, 300 g of calcium, and 500 g of strontium. How much amount of bromine required to form each metal bromide? If you have to use up one kilogram of bromine to make only one type of metal bromide, which of these metals will be the best choice? why

Contoh pemicu PBL Polimer : Kasus polimer superabsorben

Tags

, , , ,

Di suatu waktu di suatu tempat, dua orang mahasiswi DTK sedang bercakap-cakap.
“Hai Mir, suka perhatikan iklan diaper bayi dan pembalut wanita nggak?” tanya Rita kepada Mira.
“Memangnya kenapa, ada yang aneh?” balas Mira.
“Aku heran saja, bagaimana barang sekecil itu bisa menampung banyak cairan ” lanjut Rita.
“Iya juga ya, kalau isinya cuma kapas, mestinya tidak sebanyak itu”
“Itu dia, mungkin ada sesuatu ditambahkan kedalam kapas itu sehingga daya serapnya terhadap cairan menjadi tinggi” balas Rita.
Sorenya, mereka terlihat asik membaca artikel di internet:

———————————————————————————————————
Superabsorbent polymers (SAPs) represent a class of organic chemicals defined primarily by the their functional capability rather than their chemical structure. SAPs are polymers that are capable of absorbing and retaining large quantities of water and other aqueous mixtures. They find attractive commercial applications in baby diapers, feminine hygiene products, and adult incontinence products. A crosslinked form of the sodium salt of polyacrylic acid is used as a superabsorbant material in diapers and other personal hygiene products. Undoubtedly, in these applications, superabsorbent materials will replace traditional absorbent materials such as cloth, cotton, paper wadding, and cellulose fiber. Superabsorbent polymers absorb, and retain under a slight mechanical pressure, about 30 times their weight in urine. The swollen gel holds the liquid in a solid, rubbery state and prevents the liquid from leaking onto the baby’s skin and clothing. Superabsorbent polymers are crosslinked networks of flexible polymer chains. The most efficient water absorbers are polymer networks that carry dissociated ionic functional groups. Except for the molecular-sized chains that make up the network, this picture of a network is remarkably similar looking to the mass of cotton fibers. The difference is that cotton takes up water by convection – water is “sucked” up, wetting the dry fibers; SAPs work by diffusion on the molecular level, since their “fibers” are actually long chained molecules. Polyacrylic Acid (PAC) can be crosslinked by using a multifunctional vinyl monomer.
——————————————————————————————————-
“Wah kalau begitu SAP ini hebat benar ya. Ternyata kegunaannya bukan hanya untuk diaper atau produk higienis saja” komentar Rita.
“Penasaran juga nih, sebenarnya poli-asam akrilat (polyacrylic acid) itu apa ya?”balas Mira. ” Kenapa ya senyawa itu bisa menjadi polimer superabsorben?”
“Yang penting lagi, bagaimana mensintesa senyawa itu dan mekanismenya seperti apa?” lanjut Rita.
“Oh itu rupanya mengapa diaper dan sejenisnya bisa menyerap cairan begitu banyak” komentar Mira. “Apa ya hubungan cross link dengan kemampuan tsb?”
“Tapi ngomong-ngomong, kalau pemakaian diaper dan produk lainnya dari SAP ini sudah demikian banyak bagaimana dengan limbahnya?”tanya Rita
“Wah kalau senyawa SAP itu tidak biodegradable jadi runyam juga ya?Apa kita bisa buat SAP yang biodegradable?” lanjutnya.
“Kalau kamu jadi peneliti dan sekaligus produser SAP apa yang akan kamu kerjakan? Tantang Mira.

Tugas:

  1. Buatlah suatu laporan singkat yang berisikan jawaban atas pertanyaan Mira dan Rita serta rencana Rita menjawab tantangan Mira.(buatlah peta konsep)
  2. Anda diminta untuk membuat penjelasan singkat tentang reaksi rantai radikal pembentukan poli-asam akrilat dari monomer asam akrilat yang akan disampaikan pada acara diskusi kelompok. Bila rekan anda membahas tentang reaksi polimerisasi bertahap, bagaimana anda membedakannya dengan polimerisasi rantai radikal dalam hal distribusi berat molekul pada awal dan akhir polimerisasi. Mengapa demikian?
  3. Bagaimana anda menjelaskan pengaruh suhu polimerisasi pada reaksi rantai radikal?
  4. Di lab. Mira dan Rita merencanakan pembuatan senyawa poli-asam akrilat:
  5. Proses sintesis yang akan digunakan adalah polimerisasi rantai radikal menggunakan inisiator Azobis isobutironitril (AIBN) 0.5 mol yang mengalami reaksi pembentukan radikal secara termolisis dengan efisiensi sebesar 0.8 pada 60 C. Bagaimana mereka menentukan nilai tetapan laju disosiasi (kd) senyawa azobisisobutironitril menjadi radikal bebas?. Bila reaksi termolisis dilakukan dalam 8 jam 15 menit teramati jumlah inisiator yang bereaksi hanya 10%.
  6. Sewaktu mereka melakukan polimerisasi dengan pelarut akuatik, monomer yang digunakan adalah asam akrilat sebanyak 30 mol dengan jumlah inisiator Azobis isobutironitril sebanyak 0.5 mol. Diasumsikan tetapan laju propagasi tidak tergantung pada panjang rantai tumbuh sehingga.selama waktu polimerisasi dapat dianggap keadaan tunak dan terminasi hanya terjadi karena reaksi kombinasi. Setelah waktu 2 jam polimerisasi teramati jumlah sisa monomer adalah 0.0005 mol. Bagaimana menentukan konstanta kp/(kt1/2) dan derajat polimerisasi polimer yang terbentuk?.

Daftar Pustaka:
1. Billmeyer et.al. Polymers Science
2. Young , Lovell, Introduction to Polymers.
3. http://www.eng.buffalo.edu/Courses/ce435/Diapers/Diapers.html
4. http://pep.sric.sri.com/Public/Reports/Phase_87/RP194/RP194.html
5. http://academic.uofs.edu/faculty/CANNM1/polymer/polymermodule.html

Example problem PBL Polymers: Case of polyurethanes in hairsprays

Tags

, , , ,

Rina and Betty are students of chemical engineering department.  They are barely used hairspray for their hairstyle. When they are assigned to make a report on polymer in daily lives application, they are interested to have small investigation on hairspray. In BASF website, they read this following article:

Women have high expectations, including when it comes to fixing their favorite hairstyle with hairspray. They also expect their hairstyle to keep as long as possible, but of course it should remain natural and flexible. The hairspray should dry quickly but be easy to brush and wash out again in the evening.
Eco-friendliness is another requirement for hairsprays. The new BASF polymer for hair cosmetics, hairsprays can meet these requirements perfectly. The polymers of the polyurethanes class give hair a flexible hold. They are also specially adapted to produce environmentally friendly hairsprays in which water replaces many of the organic solvents. But besides the need for a flexible hold, polymers have to meet other criteria too: they have to interact smoothly with the other hairspray components: the solvent and the propellant. Products containing water as solvent are particularly well received by consumers because of their ecological safety, and indeed legal regulations in many countries now limit the amount of volatile organic compounds (VOC).
As the water content of the hairspray increases, the viscosity rises dramatically and the sprayability suffers. The polymer films are tackier and leave much more visible residue on the hair on brushing out. Completely new polymers therefore had to be found for use in hairsprays with a high water content. Thorough studies of the different polymer classes finally declared the polyurethane family to be the winner.
Polyurethanes have a modular structure. This means that the starting materials (available in BASF) can be varied in numerous ways, allowing the product properties to be selectively designed. Each of the components used has a particular function to perform. Some components are responsible for the property “hard”, others for “soft”, while other polar components make the polymer water soluble. The special feature of polyurethane: the solution viscosity in water is much lower than for conventional acrylate-based polymers and provides improved sprayability.

The functional polymers are shapeless, inconspicuous, often invisible, yet have now become an indispensable feature of everyday life. A main characteristic of these polymers is their extreme efficiency: major effects can be achieved using even the smallest amounts; functional polymers thus behave like polymeric active ingredients. Since functional polymers thus have a large number of different functions, their chemical structures are highly variable and can be assembled from anionic, cationic and neutral monomers.

Rina and Betty are starting to make a concept map to get the whole picture of this polymer. They will use this concept map to make a report on polyurethanes. As they open and read the polymer textbook on related topics, they found that they should learn also on some principles to give more understanding on polymer solution characteristics such as polyurethanes for hairsprays.

Assignment:

  1. What are the criteria of polymers used in hairspray?
  2. Why did BASF declare that polyurethane family to be the winner of polymers for use in hairsprays with high water content?
  3. Why functional polymers become essential in our daily lives and contribute significantly to our standard of living? Give some examples.
  4. How do solvents affect the conformation of polymer in solution ?
  5. How do you describe the polymerization of polyurethane from 1,4 buthanediol and buthyldiisocianate?
  6. How Flory-Huggins polymer-solvent interaction parameter  can be used to account for  the equilibrium thermodynamic properties of polymer solution? When the use of Flory-Huggins lattice theory is least satisfactory ?
  7. How do you determine the solubility parameter for polyurethane and its solvents? Are there any criteria for polymer solvents? Can you determine (and give examples) the good solvents for polyurethane?
  8.    is Flory-Huggins polymer-solvent interaction parameter, which characterizes polymer-solvent interactions, how do you determine this parameter for solution of polyurethane (Mn = 2.5×105 g mol-1) in toluene given that vapor pressure measurements showed that the activity coefficient of solvent in a solution with volume fraction of polymer (2) = 0.250 is 0.989. The ratio of the molar volume of the polymer to molar volume of solvent is defined as x.  How do you describe about this dilute polymer solution based on its value of   ?

Sources:

  1. Billmeyer, F.W, Textbook of Polymer Science, 3rd ed., Wiley and Sons, NewYork.
  2. Young, R.J. and Lovell, P.A, Introduction to Polymers, 2nd ed.,Chapman and Hall, London.
  3. Harper, C.A, Handbook of Plastics, Elastomers, and Composites, 3rd ed., McGraw-Hill, New York.

Kelas PBL dengan Kelompok Kecil

Tags

, , ,

Hampir 50-an mahasiswa memenuhi ruang kelas dimana pak Umar, dalam mataajar Kimia Analitik, sedang menjelaskan tentang bagaimana mengetahui apakah telah terjadi kontaminasi air sungai oleh limbah pabrik elektroplating.

“Coba anda jelaskan bagaimana mengetahui adanya zat pengotor berbahaya di air sungai tersebut?” tanya pak Umar pada mahasiswa yang duduk di depan.

Hal yang mirip terjadi di kelas pak Rudi, dengan jumlah mahasiswa yang sama, pertanyaan tersebut diajukan pada kelompok kecil mahasiswa yang terdiri atas 4-5 orang per kelompok.

Di kedua kelas tersebut kegiatan perkuliahan dilakukan secara aktif, dosen bertanya dan mahasiswa diminta untuk menjawab. Tapi di kelas pertama, kemungkinan hanya sekelompok kecil mahasiswa saja yang aktif, biasanya yang duduk di barisan depan. Lalu bagaimana dengan sebagian mahasiswa lainnya? Di kelas pak Umar, ada mahasiswa yang terkantuk-kantuk, ada yang sibuk dengan telepon selulernya, ada juga yang asik berbisik-bisik dengan teman sebelahnya.

Bagaimana dengan kelas pak Rudi?. Karena pertanyaan serupa ditanyakan dalam bentuk tugas yang harus dijawab oleh kelompok, maka kelompok kecil yang telah dibentuk sibuk berdiskusi untuk mencoba mencari solusi pertanyaan tersebut. Pada kelas pak Rudi ini, hampir tidak ada mahasiswa yang mengantuk atau melakukan aktivitas sendiri., semua mahasiswa segera aktif berdiskusi dalam kelompok kecilnya.

Di kelas PBL yang menggunakan kelompok-kelompok kecil mahasiswa, diharapkan terjadi interaksi antar mahasiswa yang berdampak positif bukan saja dalam penguasaan konten tapi juga dalam pengembangan keterampilan mahasiswa untuk bekerja dalam kelompok, atau group skill.

Hasil penelitian menunjukkan banyak keuntungan yang diperoleh sewaktu pembelajaran dilaksanakan dalam kelompok kecil. Diantaranya adalah dalam kelompok mahasiswa akan belajar lebih baik karena mereka memiliki kesempatan untuk berinteraksi, menjelaskan pendapatnya, mendapat umpan balik segera dari teman dalam kelompok, mendapat penilaian dan perhatian sehingga mendorong mereka bekerja/belajar lebih baik. Sebagai tambahan, bekerja dalam kelompok akan mengembangkan keterampilan mereka bekerja dalam suatu tim. Bagaimana mereka mengatasi konflik, menyelesaikan masalah bersama, belajar dari orang lain, dan bertanggung jawab sebagai anggota kelompok, akan membuat mahasiswa lebih siap menghadapi dunia kerja setelah mereka lulus nanti.

Hambatannya dalam melaksanakan kelas dengan kelompok kecil, tentu saja ada. Sering terjadi dalam kelompok hanya orang-orang tertentu saja yang bekerja, sedangkan sebagian lainnya adalah anggota yang “free ride”. Disini diperlukan pengawasan dari dosen , sebagai fasilitator, yang cukup ketat sehingga pembagian tugas pembelajaran terdistribusi dengan seimbang dalam satu kelompok. Salah satu caranya adalah dengan memberikan ‘problem’ yang cukup berat atau kompleks, sehingga tidak bisa diselesaikan oleh 1-2 orang saja dalam waktu yang tersedia.

Hambatan lainnya dalam kelas dengan kelompok kecil yang tetap adalah adanya konflik antar pribadi, yang mungkin disebabkan karena bervariasinya latar belakang setiap anggota kelompok. Ada perbedaan tingkat pengetahuan/pengalaman, ada perbedaan budaya/kebiasaan, ada perbedaan cara belajar dsb. Hal ini bisa diatasi dengan memberikan kesempatan kepada kelompok untuk membuat semacam ‘aturan main’ yang berlaku di kelompok itu. Aturan yang dibuat sendiri, itu sebaiknya ditaati karena akan ada sanksinya bila anggota melanggar aturan tersebut.

Adanya perbedaan pendapat dalam kelompok sewaktu menyelesaikan masalah akan memberi dorongan kepada setiap anggota untuk belajar lebih keras, mencari informasi yang lebih luas dan dalam. Bila mereka dapat menyelesaikan konflik dengan cara positif, ini akan menambah pengetahuan mahasiswa dalam hal konten pelajaran serta meningkatkan keterampilan mereka untuk bekerja sama dalam tim.

Kecakapan Menyelesaikan Masalah di Kelas PBL

Tags

, ,

Situasi di kelas:
“Jelaskan dong, kenapa sih rumus ini yang kamu pakai untuk menentukan laju polimerisasi pembentukan polietilen dengan reaksi rantai ?” tanya Ani pada Ratih. Mendapat pertanyaan tersebut Ratih agak ragu untuk menjawabnya, karena kadang-kadang dia pun tidak tahu bagaimana menjelaskannya pada orang lain proses berfikir yang terjadi di kepalanya.

“Kalau aku selalu membiasakan diri untuk membaca soal yang diberikan itu berkali-kali dan membuat daftar apa yang sudah diketahui dan apa saja yang membatasi masalah tersebut” jelas Ratih akhirnya. “Biasanya itu segera membuatku mengetahui langkah-langkah selanjutnya untuk menyelesaikan masalah” tambah Ratih.

Situasi seperti ini sering terjadi di kelas, mahasiswa mengerjakan soal secara spontan tanpa berfikir panjang waktu memilih rumus yang akan digunakan. Bila soal yang diberikan begitu mudah dimengerti untuk menentukan cara penyelesaiannya, maka tidak ada lagi proses penyelesaian masalah (problem solving) karena yang ada adalah latihan menjawab soal. Sedikit berbeda dalam kelas PBL, sewaktu mahasiswa diberi masalah yang memicu mereka untuk mempelajari topik terkait. Karena masalah yang diberikan dalam kelas PBL dibuat cukup kompleks, seperti masalah di dunia nyata, sehingga tidak sama dengan soal di akhir bab buku. Untuk menyelesaikan masalah tersebut perlu kecakapan berfikir yang lebih tinggi, selain juga diperlukan strategi penyelesaian masalah.

Dalam tahap-tahap penyelesaian masalah (problem solving steps) terjadi aktivitas berfikir kritis, analisis dan kreatif. Sewaktu mendapatkan masalah pemicu mahasiswa harus menetapkan apa yang menjadi akar permasalahan. Akar permasalahan bisa didapatkan dengan berbagai teknik, misalnya dengan membuat pertanyaan dengan kata “apa, siapa, dimana, kapan, mengapa, dst”. Bila akar permasalahan telah didefinisikan, maka mahasiswa sudah bisa mendapatkan peta pemikiran (minds map) tentang masalah ini. Tahap berikutnya adalah menetapkan pengetahuan/ informasi apa saja yang terkait dengan masalah, mana yang sudah tersedia dan mana yang harus dicari lebih lanjut. Bila sudah terpetakan, maka mahasiswa mulai mencari pengetahuan baru dan mengkaitkannya dengan pengetahuan lama yang sudah tersimpan di “Long Term Memory” (bagian otak yang menjadi gudang informasi) masing-masing. Tahap eksplorasi ini dapat membutuhkan waktu yang lama, sebelum akhirnya masuk ke tahap merancang dan membuat jawaban. Hal yang tidak kalah penting adalah tahap mengecek ulang jawaban, karena apabila jawaban belum sesuai dengan definisi masalah yang ditetapkan di awal maka harus kembali ke tahap-tahap sebelumnya.

Masalah pemicu yang diberikan dalam kelas PBL memegang peranan penting untuk mendorong terjadinya aktivitas anggota kelompok yang menggunakan strategi penyelesaian masalah. Masalah sebagai pemicu tersebut harus cukup kompleks, tidak dapat diselesai oleh satu orang saja dalam waktu yang tersedia, diperlukan kerja sama dalam kelompok yang baik untuk menyelesaikannya. Sehingga setelah mengikuti mata ajar dalam kelas dengan metoda PBL mahasiswa diharapkan terampil dalam menggunakan strategi penyelesaian masalah.

PBL di Perguruan Tinggi

Tags

, , , ,

“Hey apa kata dosenmu tadi di kelas?” seorang mahasiswa bertanya pada temannya yang baru keluar dari ruang kuliah. “ Tahu ah.. gue ngantuk tadi, nanti lihat catatan teman aja!” jawab mahasiswa yang ditanya.

Situasi seperti ini banyak terjadi di kampus manapun. Pengajar yang berbicara selama dua jam dan mahasiswa yang merasa bosan berada di dalam kelas. Apakah ada metode pembelajaran yang bisa mengubah situasi di ruang kelas seperti ini? Jawabannya ya. Banyak metode yang ditawarkan oleh para ahli pendidikan tapi yang terbukti banyak mengubah sikap belajar mahasiswa adalah yang dikenal sebagai metode Problem-Based Learninng yang disingkat PBL atau diterjemahkan menjadi Pembelajaran berbasis Masalah.

Apakah itu PBL?

PBL adalah suatu metode pembelajaran yang menggunakan masalah sebagai pemicu pembelajaran. Masalah yang biasanya diambil dari kehidupan nyata digunakan untuk memicu rasa keingin-tahuan mahasiswa sehingga mahasiswa berusaha menyelesaikan masalah. Untuk menyelesaikan masalah tersebut mahasiswa harus mendefinisikan lebih dahulu masalah sebenarnya dan menetapkan informasi yang sudah dimiliki atau yang harus dicari. Masalah yang diberikan bukan latihan tapi pemicu. Mahasiswa akan berusaha mengaitkan informasi yang mereka miliki dan menetapkan topik pembelajaran yang harus mereka pelajari.

Sebagian pengamat pendidikan menyatakan bahwa PBL adalah metode pembelajaran yang berstruktur tinggi (highly-structured learning method). Mahasiswa akan mengalami proses pembelajaran yang dirancang dengan pengaturan waktunya yang ketat, jelas tahap-tahap kegiatannya, pengawasan yang tinggi, ada umpan balik dan refleksi.

Apa bedanya PBL dari metoda kuliah mimbar biasa?

Banyak kuliah mimbar yang dilakukan dengan pendekatan teacher-centered, yang mana guru menjadi fokus dalam pembelajaran. Pengajar mentransfer semua pengetahuan yang dimilikinya kepada mahasiswa. Hal ini berbeda dalam pembelajaran dengan pendekatan student-centered, mahasiswa yang menjadi fokus pembelajaran. Mahasiswa memiliki tanggung jawab lebih besar dalam proses pembelajaran dan memiliki peran lebih banyak. Masalah nyata semakin kompleks dan perkembangan ilmu pengetahuan bergerak pesat. Pengetahuan yang diberikan pengajar sekarang mungkin tidak akan cukup membekali mahasiswa untuk menyelesaikan masalah nyata setelah mereka lulus nanti. Dengan memberikan peran lebih banyak kepada mahasiswa dalam pembelajaran, maka mahasiswa akan mendapatkan kecakapan belajar sendiri sepanjang hayat (life-long learning skill). Bukankah akan lebih bermanfaat bila mahasiswa diberi pancing dari pada diberi ikan sesaat?

PBL adalah salah satu metode pembelajaran dengan pendekatan student-centered. Pengajar dalam metode PBL akan berperan sebagai fasilitator bukan instruktur (atau lecturer). Pada metode ini mahasiswa belajar untuk mengkontruksi pengetahuan dengan cara masing-masing selama proses pembelajaran sewaktu menyelesaikan masalah. Isu pembelajaran yang terkait akan mereka pelajari sendiri dan mereka jelaskan kepada teman-temannya dalam satu kelompok. Integrasi pengetahuan masing-masing anggota ini yang kemudian digunakan untuk menyelesaikan masalah secara berkelompok. Dalam PBL tak ada lagi kuliah pengajar yang berlama-lama. Semua mahasiswa aktif dalam pertemuan di kelas. Semua mahasiswa ditantang untuk mampu mengutarakan pendapat dan pengetahuannya dan siap untuk ditanya oleh temannya sendiri. Proses belajar aktif seperti ini menurut banyak pakar pendidikan akan menghasilkan pembelajaran yang lebih dalam (deep learning).

Apa saja yang mahasiswa dapatkan dengan metode PBL?

Selain pemahaman materi ajar yang lebih dalam karena mereka konstruksikan pengetahuan dengan caranya sendiri, mahasiswa pun mendapat kesempatan untuk mengembangkan berbagai kecakapan yang diperlukan, seperti kecakapan belajar sepanjang hayat, kecakapan dalam mengarahkan sendiri pembelajaran, belajar mandiri dan saling bergantung dengan teman, bekerja dalam tim, meyelesaikan masalah, kreatif dan kritis, melakukan penilaian, mengatur waktu serta komunikasi.

Sering pengajar berpendapat bahwa di kuliahnya mereka mengembangkan juga kecakapan proses tersebut, yaitu dengan memberi tugas mahasiswa untuk berdiskusi dan presentasi. Kecakapan proses tidak serta merta diperoleh bila mahasiswa tidak diberikan kesempatan untuk berlatih berkali-kali dan diberi umpan balik baik oleh pengajar sebagai fasilitator maupun temannya sendiri. Fasilitator dan mahasiswa bersama-sama mengawasi diskusi di kelas. Dengan PBL mahasiswa belajar memberikan penilaian untuk teman maupun dirinya sendiri serta membuat refleksi atas kecakapan yang dimilikinya.

Bagaimana metode PBL dilaksanakan?

Banyak cara pelaksanaan metode PBL ini diterapkan dalam kuliah-kuliah di perguruan tinggi. Di sekolah kedokteran dimana PBL ini pertama kali diterapkan (McMaster Medical School), kelas PBL terdiri dari kelompok mahasiswa yang relatif berjumlah besar (10-12 orang) dan memiliki fasilitator atau tutor untuk setiap kelompok. Biasanya selain tim fasilitator terdapat juga tim nara sumber yang dapat menjadi sumber informasi bagi mahasiswa. Model PBL yang dilaksanakan di sekolah kedokteran memerlukan sumber daya manusia (fasilitator) yang banyak, semakin besar jumlah mahasiswa per kelas semakin banyak fasilitator per kelasnya.

Pada kuliah-kuliah selain kedokteran, telah banyak digunakan model kelas PBL dengan fasilatator bergerak (floating facilitator). Pada kelas PBL model ini cukup satu atau dua fasilitator saja yang bergerak dari satu kelompok ke kelompok lain dalam satu kelas. Jumlah mahasiswa per kelompok agar pembelajaran efektif adalah antara 4-6 orang tapi jumlah mahasiswa per kelas bisa banyak. Biasanya model seperti ini disebut small group-large class PBL.

Kelas PBL dengan kelompok kecil akan efektif bila mahasiswa diberi tanggung jawab lebih banyak dalam mengawasi jalannya diskusi dan presentasi di kelas. Peran setiap anggota kelompok secara tegas ditetapkan di awal diskusi, sehingga kelompok dapat bekerja dengan baik dan memberikan solusi masalah yang tepat serta sesuai. fasilitator mengawasi mahasiswa dengan bantuan borang-borang yang harus diisi oleh mahasiswa selama diskusi berlangsung. Borang tersebut juga menjadi dapat alat bagi mahasiswa untuk mengetahui apakah sasaran pembelajaran telah dicapai dalam diskusi.

Pemberdayaan mahasiswa dalam kegiatan kelas memungkinkan model seperti ini diterapkan pada kelas besar. Seorang fasilitator mampu ‘menguasai’ kelas dengan jumlah mahasiswa sampai 80 orang. Untuk seorang fasilitator yang handal, kelas kecil maupun kelas besar sama saja, tergantung pada persiapan yang dilakukan sebelum kegiatan PBL ini dilaksanakan.

Kapan kuliah dengan metode PBL diberikan?

Sebagian orang berpendapat bahwa metode PBL sebaiknya diterapkan pada kuliah-kuliah lanjut. Pendapat ini menunjukkan adanya kekhawatiran bahwa metode PBL terlalu sukar untuk diterima oleh mahasiswa tingkat awal. Bila menyadari manfaat yang diperoleh mahasiswa dengan menggunakan PBL, maka pengajar tidak akan ragu untuk mengatakan bahwa PBL dapat diterapkan pada mahasiswa tingkat awal. PBL yang diterapkan pada kuliah awal akan mengubah cara belajar mahasiswa yang sedari kecil disuapi menjadi lebih mandiri serta menumbuhkan kesadaran pada mahasiswa bahwa belajar di perguruan tinggi itu adalah juga tanggung jawabnya bukan hanya tanggung jawab pengajar. Sikap belajar yang baru ini akan memudahkan mereka dalam proses belajar pada kuliah-kuliah di tingkat yang lebih lanjut.

Mau mencoba?

Penerapan metode PBL pada perkuliahan adalah suatu perubahan besar baik bagi mahasiswa maupun pengajarnya. Pengajar perlu pengetahuan yang cukup tentang PBL dan persiapan untuk mengubah kuliah mimbarnya menjadi kuliah dengan PBL. Mahasiswa pun perlu mendapat banyak informasi tentang PBL, manfaatnya dan tahap-tahap kegiatan PBL di kelas. Bila mahasiswa termotivasi untuk menggunakan metode pembelajaran yang banyak manfaatnya ini, maka pelaksanaan kegiataan PBL akan semakin lancar. Kemantapan pengajar tentang PBL akan mengurangi penolakan mahasiswa terhadap penerapan PBL. Tidak ada yang ringan dalam memulai sesuatu yang baru, tapi bila manfaatnya begitu besar untuk mahasiswa tidak ada salahnya untuk dicoba bukan?

Example problem PBL Basic Chemistry: Case of magnesium deficiency

Tags

, , ,

Tony and Dody read an article in newspaper about incident between student of SMAN … high school and journalists in Jakarta.

Students from SMA ..high school in South Jakarta assaulted five journalists from various media organizations who staged a protest against an attack earlier last week on a TV journalist implicating the students at the school.
On Friday, some students grabbed a video cassette owned by Trans7 journalist, Oktaviardi, when he recorded a brawl between students from SMA .. and SMA … More journalists came to the school on Monday to stage a protest and ask the school to take responsibility for the incident.

After reading this article, Tony and Dody were in deep conversion analyzing this incident. Tony told Dody that such violence behavior can be caused by mineral deficiency, especially magnesium from the earth alkaline metals group. He said that nutritionist have found nutrition diet can prevent the violence behavior. He explained this based on the an article written by Dr. Mark Sircus about magnesium defisiency.

Magnesium deficiency causes serotonin-deficiency with possible resultant aberrant behaviors, including depression suicide or irrational violence. The Department of Family Medicine, Pomeranian Medical Academy, states that dietetic factors can play a significant role in the origin of ADHD and magnesium deficiency can result in disruptive behaviors. Even a mild deficiency of magnesium can cause sensitiveness to noise, nervousness, irritability, mental depression, confusion, twitching, trembling, apprehension, and insomnia. Magnesium deficiency, even when mild, increases susceptibility to various types of neurological and psychological stressors in both animals and healthy human subjects.

However they still have many questions about alkaline earth metals. Do you think you can give them information regarding these metals?

Assignment 1:

  1. What health conditions that caused or triggered by magnesium deficiency?
  2. Can you describe several important functions of magnesium in the body?
  3. What minerals are important for body metabolism?
  4. Why these metals in group 2 of Periodic table are called earth alkaline metals?
  5. Can you describe the characteristic of these metals, electron configuration and their electrochemical activity? Briefly explain how ionization energies and redox potentials are related to their reactivity.
  6. Can you explain their chemical properties and their salt stability?
  7. How can we obtain earth alkaline metals for industrial use?

Tony and Dody try to understand more about the earth alkaline metals by solving the following problem:

Assignment 2:
A mineral called dolomite with formula MgCO3. CaCO3 is a mixture of insoluble magnesium and calcium carbonates. This mineral can be used to produce calcium sulfate and magnesium sulfate, which are used in manufacture of building materials and fireproofing fabrics.

  1. What is dolomite? What are the applications of MgSO4 and CaSO4 in industry?
  2. If you have 84.5 g of MgCO3 and it is all reacted with sulfuric acid in excess, how many gram of MgSO4 you can obtain?
  3. If all MgSO4 from question no.2 can form hydrated salt MgSO4.7H2O, how many gram of this hydrated salt obtained?
  4. How do you explain about water crystallization? What are other examples of hydrated salts other than MgSO4.7 H2O?

To learn more about chemical reaction, Tony and Dody write the equations on the following chemical reactions:

Assignment 3:

  1. When dissolved beryllium chloride reacts with dissolved silver nitrate in water, aqueous beryllium nitrate and silver chloride powder are made.
  2. When isopropanol (C3H8O) burns in oxygen, carbon dioxide, water, and heat are produced.
  3. When dissolved sodium hydroxide reacts with sulfuric acid (H2SO¬4), aqueous sodium sulfate, water, and heat are formed.
  4. When fluorine gas is put into contact with calcium metal at high temperatures, calcium fluoride powder is created in an exothermic reaction.
  5. When sodium metal reacts with iron (II) chloride, iron metal and sodium chloride are formed.

As they try to answer all questions, they found that they have collected a lot of information regarding alkaline earths metals, especially magnesium element. Do you think they can make a good summary report that cover all this information?

Articles: The Jakarta Post, Jakarta, Mon, 09/19/2011 and http://www.life-enthusiast.com/index/Articles/Sircus/Magnesium_and_Calcium/

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.