Improving fraction learning outcomes through differentiated problem-based learning using manipulative media

Badra Intan Mei Alviani; Dwi Hnadayani; Anatri Destya

doi:10.64014/jik.v23i4.754

Abstract

Fifth-grade students' fraction learning outcomes remain low because fractions are abstract, whereas students operate at a concrete stage. Passive lecture methods and limited instructional media exacerbate this gap. Thus, an approach aligning with students' cognitive development is needed to bridge abstract concepts with concrete experiences. This study aimed to improve learning outcomes in adding and subtracting fractions with different denominators using differentiated Problem-Based Learning (PBL) supported by Multiplication and Butterfly Boards. Following the Kemmis and McTaggart Classroom Action Research model over two cycles, the study involved 11 fifth-grade students at SD Muhammadiyah 7 Joyosuran Surakarta. The study analyzed data collected through tests, observations, and documentation quantitatively and qualitatively. Results showed the average score increased from 19.27 (pre-cycle) to 67.81 (Cycle I) and 93.73 (Cycle II). Classical mastery rose from 0% to 45.4%, reaching 100% in Cycle II. The average N-Gain score of 0.92 fell into the high category. These findings show that differentiated PBL supported by manipulative media effectively improves students' learning outcomes in fraction operations. This study implies that combining differentiated learning with manipulative media fosters active student engagement in mathematics.

Abstrak

Hasil belajar pecahan siswa kelas lima masih rendah karena pecahan bersifat abstrak, sedangkan siswa masih berada pada tahap konkret. Metode ceramah pasif dan media pembelajaran yang terbatas semakin memperparah kesenjangan ini. Oleh karena itu, diperlukan pendekatan yang selaras dengan perkembangan kognitif siswa untuk menjembatani konsep abstrak dengan pengalaman konkret. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar dalam penjumlahan dan pengurangan pecahan dengan penyebut yang berbeda menggunakan Pembelajaran Berbasis Masalah (Problem-Based Learning/PBL) yang terdiferensiasi, didukung oleh Papan Perkalian dan Papan Kupu-kupu. Dengan mengikuti model Penelitian Tindakan Kelas Kemmis dan McTaggart selama dua siklus, penelitian ini melibatkan 11 siswa kelas lima di SD Muhammadiyah 7 Joyosuran Surakarta. Data yang dikumpulkan melalui tes, observasi, dan dokumentasi dianalisis secara kuantitatif dan kualitatif. Hasil menunjukkan bahwa nilai rata-rata meningkat dari 19,27 (pra-siklus) menjadi 67,81 (Siklus I) dan 93,73 (Siklus II). Tingkat penguasaan klasik meningkat dari 0% menjadi 45,4% dan mencapai 100% pada Siklus II. Nilai rata-rata N-Gain sebesar 0,92 termasuk dalam kategori tinggi. Temuan ini menunjukkan bahwa PBL yang terdiferensiasi dan didukung oleh media manipulatif secara efektif meningkatkan hasil belajar siswa dalam operasi pecahan. Penelitian ini menyimpulkan bahwa penggabungan pembelajaran terdiferensiasi dengan media manipulatif mendorong keterlibatan aktif siswa dalam pembelajaran Matematika.

Kata Kunci: hasil belajar; media manipulatif; pecahan; pembelajaran berbasis masalah; pembelajaran berdiferensiasi

Keywords:

differentiated instruction fractions learning outcomes manipulatives media problem-based learning

References

Afrianti, J., Taufik, M., & Mulyono, A. (2026). Analisis kesulitan belajar siswa pada mata pelajaran Matematika kelas III Di SDN 2 Kayangan. Jurnal Ilmiah Wahana Pendidikan, 12(2.A), 230-238.

Agusdianita, N., Danim, S., Susanta, A., Yusnia, Y., Izzania, R. D. S. M., & Irmayanti, M. (2024). Problem-based learning materials integrated with differentiated approaches to enhance elementary school students' learning outcomes. Profesi Pendidikan Dasar, 2(2), 161-182.

Alfidyah, M. (2025). Penerapan model problem-based learning untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa sekolah dasar. Jurnal Pendidikan Guru Sekolah Dasar Indonesia, 1(1), 1-9.

Annamalai, N., & Sazan, D. (2025). Understanding students' learning preferences: The use of VARK-based strategies in the LMS. Educational Process: International Journal, 19(1), 1-16.

Ardi, S. D. K., & Desstya, A. (2023). Media pembelajaran ular tangga untuk meningkatkan motivasi belajar numerasi siswa di sekolah dasar. Buletin Pengembangan Perangkat Pembelajaran, 5(1), 1-8.

Auzi, C., Yunita, S., & Sugiharto, S. Development of baamboozle-based learning media on Pancasila and Civics subjects in class V. Inovasi Kurikulum, 22(2), 917-932.

Ayubi, M., Arthamena, V. D., Ikhsan, J., Rosa, Y. H. E., & Ash-Shiddiqi, M. H. (2025). The effect of the Problem-Based Learning (PBL) model with a STEM approach on collaboration skills. International Journal of Technology in Education and Science, 9(3), 397-415.

Azmy, B., & Fanny, A. M. (2023). Literature review: Pembelajaran berdiferensiasi dalam Kurikulum Merdeka Belajar di sekolah dasar. Inventa: Jurnal Pendidikan Guru Sekolah Dasar, 7(2), 217-223.

Büscher, C. (2021). Teachers' adaptions of the percentage bar model for creating different learning opportunities. International Electronic Journal of Mathematics Education, 16(3), 1-15.

Chaari, K., Achtaich, N., & Mamouni, M. I. (2026). Comparative analysis of contextualization in Mathematics textbooks in Morocco, Canada, and China. Journal of Education and Learning (EduLearn), 20(2), 783-790.

Clara, F., Ermawati, D., & Amaliyah, F. (2025). Efektivitas model problem-based learning berbantu media MEDPEN terhadap kemampuan pemahaman konsep materi perkalian matematis siswa. Pendas: Jurnal Ilmiah Pendidikan Dasar, 10(2), 429-446.

Damanik, N., Malau, O. L., Sinaga, S., Siburian, R. D., & Simanjutak, T. (2025). Implementasi pendekatan Zone of Proximal Development (ZPD) dalam mengatasi kesulitan pada materi struktur aljabar. As-Salam: Journal Islamic Social Sciences and Humanities, 3(1), 55-64.

Gün, Ö., & Bulut, S. (2023). Analysis of a second-order factor model of attitude toward Mathematics. International Journal of Psychology and Educational Studies, 10(4), 856-871.

Hafizah, M., Solin, S., Purba, C. T., Sihotang, M. M., Rahmad, R., & Wirda, M. A. (2024). Meta-analysis: The impact of Problem-Based Learning (PBL) models on students' critical thinking skills. Journal of Digital Learning and Education, 4(3), 167-179.

Herwina, W. (2021). Optimalisasi kebutuhan murid dan hasil belajar dengan pembelajaran berdiferensiasi. Perspektif Ilmu Pendidikan, 35(2), 175-182.

Ijirana, I., Nurjanah, L., & Hermin. (2024). Penerapan media konkret untuk meningkatkan hasil belajar Matematika siswa kelas III SD Inpres 1 Tatura. Jurnal Edu Research Indonesian Institute for Corporate Learning and Studies (IICLS), 5(4), 599-609.

Islamiah, U., Supriatin, A., & Mahmudah, I. (2025). Penggunaan media konkret dalam meningkatkan hasil belajar siswa kelas II pada materi pecahan di SDIT Al Qonita. Numerical: Jurnal Matematika dan Pendidikan Matematika, 9(1), 146-160.

Karika, T., & Csíkos, C. (2022). A test for understanding simple fractions among 5th grade students at the beginning of lower secondary education. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 18(2), 1-14.

Khoo, N. A. K. A. F., Qi, H. W., & Osman, S. (2025). Innovative teaching strategy of using the “Transcard” model in conceptualizing fraction and decimal for primary Mathematics education. International Electronic Journal of Mathematics Education, 20(1), 1-10.

Kuzu, Ç. I., Sarikaya, K., & Özyürek, A. (2025). Representations used by primary school students in solving Math problems. International Journal of Research in Education and Science, 11(3), 636-652.

Nabila, A., Aulia, D. N., & Aulia, N. (2026). Literasi dan numerasi pembelajaran Matematika di sekolah dasar. Cokroaminoto Journal of Primary Education, 9(1), 64-75.

Nahdhiah, U., & Suciptaningsih, O. A. (2024). Optimization of Kurikulum Merdeka through differentiated learning: Effectiveness and implementation strategy. Inovasi Kurikulum, 21(1), 349-360.

Nashiroh, F., Desstya, A., & Artik, A. (2024). Penerapan model Problem Based Learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis kelas IV pada mata pelajaran Matematika sekolah dasar. Nusra: Jurnal Penelitian dan Ilmu Pendidikan, 5(2), 707-719.

Netriwati, N., Anggita, A. E., Jannah, L. R., Ningtias, S. A., & Hayuda, G. N. (2025). Model pembelajaran Matematika adaptif berbasis deep learning untuk meningkatkan personalized learning. Pendas: Jurnal Ilmiah Pendidikan Dasar, 10(4), 1-15.

Nurcahyani, M. D., Wibowo, R. T., Anjarwati, N., & Muhammad, A. F. N. (2025). Pengaruh media konkret Pecahan Tidak Senilai (PETIS) terhadap pemahaman konsep pecahan pada siswa kelas IV sekolah dasar. Didaktik : Jurnal Ilmiah PGSD STKIP Subang, 11(4), 301-313

Oral, S. C. (2021). An alternative material for teaching prime numbers: Prime factors chart. Journal of Inquiry Based Activities, 11(2), 92-110.

Putri, M., Syam, S. S., & Chandra, C. (2025). Kesulitan siswa sekolah dasar dalam memahami konsep pecahan. Pentagon: Jurnal Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 3(2), 43-54.

Rahmawati, A. D., Ardianzah, F., & Novitasari, P. (2024). Penerapan teori beban kognitif dalam pengajaran Matematika dalam mengurangi beban kognitif tak esensial. Jurnal Jendela Pendidikan, 4(4), 463-472.

Sanjarani, A., Ghodrat, N., Sanjarani, M. M., & Namvar, F. (2026). On Vygotsky and Piaget approaches towards scaffolding: The case of teaching writing abilities. Mextesol Journal, 50(1), 1-14.

Semathong, S. (2023). Participatory action research to develop the teachers on classroom action research. Shanlax International Journal of Education, 11(3), 29-36.

Suryanti, H. H. S., & Handini, O. (2026). Teacher needs analysis in model development TPACK-based problem learning to improve critical thinking skills. International Journal of Research in Education and Science, 12(2), 497-511.

Ukdem, S., & Çetin, H. (2022). Investigating the impact of interventions using concrete and virtual manipulatives on 3th grade students' fraction concept and motivation. International Online Journal of Education and Teaching, 9(3), 1113-1131.

Usta, N., Özkaya, A., & Düzalan, N. (2026). The effect of problem-based learning on middle school students’ problem-solving skills: The content area of probability. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning, 20(1), 1-38.

Widianti, E. D., Pratiwi, H. D., & Patmah, P. (2024). Analisis indikator kemampuan pemecahan masalah Matematika. Himpunan: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Pendidikan Matematika, 4(2), 331-336.

Yildirim, H. H., & Yikmis, A. (2022). The effectiveness of concrete-representational-abstract instruction strategies in the instruction of fractions to students with learning disabilities. European Journal of Special Education Research, 8(3), 92-115.