PEMANFAATAN LABORATORIUM FISIKA VIRTUAL

PEMANFAATAN LABORATORIUM FISIKA VIRTUAL
Oleh
Agus Suyatna
Program Studi Pendidikan Fisika – FKIP Unila
PENDAHULUAN
Visi dan misi pembelajaran fisika antara lain berupaya mendidik siswa yang berilmu dan berketerampilan yang unggul serta “open minded”, memiliki etos kerja, melatih melakukan penelitian sesuai metode ilmiah, dan belajar dengan mengaplikasi-kan pengetahuan terbaiknya, mempunyai sikap disiplin, jujur, dan bertanggungjawab. Di samping itu juga bersikap peka, tanggap dan berperan aktif dalam menggunakan Fisika untuk memecahkan masalah lingkungannya. Melalui penguasaan mata pelajaran Fisika baik proses, produk, maupun sikap yang baik, siswa diharapkan mampu mengembangkan ilmunya, bertenggang rasa, mampu membina kerjasama yang sinergis demi tercapainya efisiensi dan efektivitas, kualitas serta kesuksesan nyata bagi siswa.


Mata pelajaran Fisika di Sekolah ditujukan untuk mendidik siswa agar mampu mengembangkan observasi dan eksperimentasi serta berpikir taat asas. Hal ini didasari oleh tujuan Fisika, yakni mengamati, memahami, dan memanfaatkan gejala-gejala alam yang melibatkan zat (materi) dan energi. Kemampuan observasi dan eksperimentasi ini lebih ditekankan pada melatih kemampuan berpikir eksperimental yang mencakup tatalaksana percobaan dengan mengenal peralatan yang digunakan dalam pengukuran baik di dalam laboratorium maupun di alam sekitar kehidupan siswa. Kemampuan berpikir dilatihkan melalui pengelolaan data untuk selanjutnya dengan menggunakan perangkat matematis dibangun konsep, prinsip, hukum dan teori (Depdiknas, 2003).
Keilmuan Fisika mencakup perangkat keilmuan, telaah keilmuan, perangkat pengamatan, dan perangkat analisis. Keempat perangkat tersebut bersinergi satu sama lain dalam membangun konsep, prinsip, teori, dan hukum Fisika. Perangkat keilmuan mencakup obyek telaah Fisika yang meliputi: zat, energi, gelombang, dan medan. Sedangkan telaah keilmuan mencakup bangunan ilmu yang meliputi: mekanika, termofisika, gravitasi, akustik, optika, kelistrikan dan kemagnetan, Fisika atom/inti, Fisika zat padat, geofisika serta astrofisika. Perangkat pengamatan mencakup perangkat untuk melaksanakan observasi untuk menelaah fenomena obyek dan kejadian fisis pada daerah makroskopis maupun mikroskopis. Perangkat ini mencakup alat ukur besaran fisis dan tata kerja dalam pelaksanaan eksperimen. Perangkat analisis merupakan perangkat dalam melaksanakan perhitungan terhadap hasil pengukuran.
Berdasarkan uraian di atas tampak bahwa eksperimen atau praktikum atau pengamatan fenomena fisika merupakan jantungnya mata pelajaran fisika. Berdasarkan hasil survai diketahui bahwa pada pembelajaran fisika di sekolah, sebagian besar fenomena fisika tidak diselidiki melalui pengamatan langsung tetapi lebih banyak diceriterakan atau hanya dicontohkan saja dari kehidupan sehari-hari. Pembelajaran fisika lebih didominasi dengan metode ceramah. Bahkan beberapa guru menganggap bahwa teori terdapat di dalam soal, sehingga dalam pembelajaran guru menerangkan materi secara global kemudian siswa diberi soal, nanti teorinya dijelaskan ketika membahas soal tersebut. Guru tidak sempat melaksanakan praktikum karena mengejar target menyelesaikan materi pada GBPP yang sangat padat. Guru tidak mempunyai cukup waktu untuk mengajak siswa melakukan eksperimen di laboratorium sekolah.. Peralatan laborato-rium di sekolah juga umumnya sangat minim dan kualitasnya rendah sehingga kurang presisi. Kalaupun dipaksakan melakukan eksperimen menggunakan peralatan tersebut sering hasilnya tidak dapat digunakan untuk membangun konsep, prinsip, hukum dan teori yang sesuai dengan seharusnya. Sekolah juga tidak dapat menyediakan dana bahan habis pakai untuk praktikum yang memadai Guru juga harus mempersiapkan segala sesuatunya sendiri karena laboratorium sekolah tidak memiliki teknisi sendiri. Di samping itu pemahaman guru mengenai tujuan dan hakekat pembelajaran fisika sekolah masih kurang memadai. Masih sangat banyak guru yang tidak dapat membedakan antara kegiatan laboratorium inkuiri dengan verifikasi. Eksperimen yang telah dilaksanakan oleh siswa selama ini lebih banyak bersifat verifikasi. Bahkan masih banyak sekolah yang berlokasi di kota besar yang tidak memiliki laboratorium, apalagi yang berlokasi di kota-kota kecil dan di daerah.
Permasalahan yang diuraikan di atas mungkin dapat diatasi dengan menggunakan Laboratorium Fisika Virtual atau maya, namun demikian beberapa isu di berikut ini perlu dijadikan bahan pertimbangan.
Apakah simulasi praktikum dapat menggantikan praktikum secara Hand-on
Bagaimana efektivitas simulasi praktikum?
Apakah simulasi praktikum dapat memenuhi tujuan pembelajaran fisika?
Apakah simulasi praktikum sepenuhnya dapat mengatasi kekurangan peralatan?
Apakah simulasi praktikum dapat mengatasi resiko bahaya?
Apakah simulasi praktikum dapat mengatasi permasalahan waktu yang sempit?
Apakah simulasi praktikum dapat mengatasi permasalahan ketelitian peralatan ?
Apakah simulasi praktikum dapat mengatasi permasalahan dana bahan habis pakai?

PENGGUNAAN KOMPUTER DALAM PEMBELAJARAN
Komputer dalam perkembangan masa kini dapat dimanfaatkan dalam pendidikan dan pembelajaran. Dengan memanfaatkan kelebihan-kelebihan komputer, maka komputer dapat dijadikan sebagai media dan sumber belajar dalam bidang studi tertentu di samping media yang lain. Penggunaan komputer dalam pembelajaran di sekolah, menurut Coburn (1985) dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis, yaitu:
Program latihan (drill and practice), yaitu program yang dirancang untuk digunakan siswa dalam melakukan latihan-latihan soal.
Program tutorial, yaitu program yang dirancang supaya komputer dapat digunakan sebagai tutor dalam proses pembelajaran.
Program demonstrasi, yaitu program yang digunakan untuk memvisualisasikan konsep yang abstrak.
Program simulasi, yaitu program yang digunakan untuk memvisualisasikan proses yang dinamik.
Program permainan instruksional, yaitu program yang digunakan untuk permainan dengan menggunakan instruksi-instruksi komputer dengan tujuan untuk meningkat-kan pemahaman materi yang diajarkan.
Banyak keuntungan diperoleh dari penggunaan media komputer sebagai alat bantu pembelajaran. Jackson (dalam Paramata, 1996) menyatakan bahwa pengajaran yang menggunakan komputer dapat mengembangkan keterampilan berpikir siswa. Selain itu penggunaan media komputer dapat menyeimbangkan kebutuhan waktu dan keperluan pemrosesan dari tugas-tugas tertentu, serta memungkinkan pengembangan pendekatan pembelajaran bervariasi.
Coburn (1985), mengemukakan bahwa komputer dapat merupakan media pengajaran yang dapat memvisualisasikan berbagai fakta, keterampilan, konsep dan komputer juga menampilkan gambar-gambar yang bergerak sesuai dengan keperluannya. Penggunaan komputer yang bersifat interaktif dengan pemakainya dikemukakan oleh Hinduan (1989) bahwa program komputer yang dapat menampilkan diagram atau gambar yang dapat dirancang untuk menyesuaikan dengan respon siswa. Selain itu, penggunaan komputer dapat dirancang sedemikian rupa sehingga dapat berinteraksi dengan pemakainya. Menurut Hamalik (2001) komputer adalah suatu medium interaktif, dimana siswa memiliki kesempatan untuk berinteraksi dalam bentuk mempengaruhi atau mengubah urutan yang disajikan sehingga meningkatkan motivasi dan memberikan pengalaman kinestetik melalui penggunaan keyboard komputer. Polla (2000) menyatakan pembelajaran berbantuan komputer mampu menciptakan suatu proses belajar mengajar yang interaktif, sehingga dapat memberikan manfaat optimal bagi siswa dan guru dalam mencapai tujuan pendidikan. Defrianto (2001) mencoba menggunakan metode pengajaran fisika interaktif dan visualisasi komputer dan hasilnya memberikan kenaikan nilai rata-rata yang signifikan.
Latuheru (1988) mengungkapkan kelebihan komputer yaitu:
Bekerja dengan komputer sebagai sesuatu yang baru bagi siswa, menimbulkan motivasi bagi mereka untuk lebih menekuni materi yang disajikan.
Dengan adanya warna, musik, dan grafik yang dianimasi dapat menambahkan realisme, dan merangsang untuk mengadakan latihan-latihan kerja, kegiatan laboratorium, simulasi dan sebagainya.
Kecepatannya dalam hal menanggapi respon siswa, justru merupakan sesuatu yang mengandung nilai-nilai penguatan (reinforcement).
Kemampuannya untuk mengingat secara cepat dan tepat, memungkinkan perlakuan/ pekerjaan siswa yang lalu dapat dicatat dengan baik, dan dapat digunakan untuk merencanakan langkah-langkah selanjutnya.
Kemampuan komputer dalam hal menyimpan dokumen secara aman, memungkinkan pengajaran individual dapat dijalankan dengan baik. Bagi guru, persiapan-persiapan dapat dijalankan dengan baik untuk semua siswa (khususnya bagi siswa-siswa yang berbakat), dan kemajuan mereka dapat dimonitor.
Jangkauan kontrol guru lebih luas, dan banyak informasi dapat diperoleh; membantu guru mengadakan kontrol yang lebih ketat dan baik, tertuju pada bagian-bagian yang secara langsung merupakan kesulitan bagi siswa.
Disamping beberapa keunggulan penggunaan komputer dalam pembelajaran, komputer juga mempunyai kelemahan-kelemahan dalam penggunaannya, yaitu:
Komputer tidak dapat membuat setiap hal jelas, seperti apa yang dikehendaki guru. Gagasan guru yang telah tersusun dalam perangkat pembelajaran belum tentu dapat diterima jelas oleh semua siswa. Komputer membantu guru dalam menjelaskan sebagian dari peran guru.
Komputer bukanlah alat bantu yang harus digunakan secara terus menerus, melain-kan digunakan pada saat-saat tertentu dimana diperlukan oleh guru dan siswa. Penggunaan komputer dalam pengajaran dapat digunakan pada saat siswa memerlu-kan bantuan untuk meningkatkan prestasi belajarnya.
Komputer tidak dapat mengatasi permasalahan yang dihadapi secara individual dalam proses pembelajaran. Oleh karena itu peran guru sangat penting untuk mengatasi permasalahan tersebut, terutama siswa yang lambat daya tangkapnya terhadap informasi yang disampaikan.
Komputer tidak dapat menjangkau aspek afektif /sikap dari ranah pembelajaran sehingga komputer belum dapat digunakan mengubah tingkah laku siswa ke arah yang lebih baik.
Proses pembelajaran dengan komputer relatif lebih mahal dari media lain. Komputer memerlukan adanya pemikiran yang matang sebelum menggunakan komputer dalam pembelajaran; ditinjau dari segi biaya serta kegunaannya. Pemeliharaannya pun merupakan masalah yang perlu dipikirkan.
Merancang dan produksi program untuk kepentingan proses pembelajaran dengan komputer mempunyai konsekuensi biaya, waktu dan tenaga yang tidak sedikit.
Kelemahan-kelemahan penggunaan komputer dalam pembelajaran sebenarnya dapat diatasi walaupun tidak seluruhnya, jika program pembelajaran menggunakan komputer dibuat interaktif. Penerapan teknologi komputer mendorong proses pembelajaran ke arah “individual learning”, di mana posisi guru bergeser dari instruktur tradisional ke arah mentor. Selain itu, pembelajaran individu mendorong siswa ke arah belajar aktif, kreatif dan interaktif.
Pada saat ini komputer sudah memasyarakat, dan hampir setiap sekolah telah memiliki laboratorium komputer. Selama ini umumnya laboratorium komputer di sekolah-sekolah hanya digunakan untuk pelajaran mengetik. Dengan kata lain pemanfaatan komputer di sekolah-sekolah belum optimal sesuai dengan kemampuannya. Padahal komputer dapat dijadikan sebagai media pembelajaran fisika yang sangat menarik apabila ditunjang oleh ketersedian perangkat lunak pembelajaran fisika.
Dengan adanya mata pelajaran baru pada Kurikulum 2004 yaitu Teknologi Informasi maka sekolah-sekolah dituntut untuk memiliki Laboratorium Komputer. Sekolah yang tidak memiliki biaya untuk menyediakan Laboratorium Komputer dapat bekerja sama dengan Provider Komputer dengan sistem sewa pakai. Dengan sistem sewa pakai, pemeliharaan komputer menjadi tanggung jawab provider. Dengan menerapkan Laboratorium Virtual maka pemanfaatan Laboratorium Komputer menjadi optimal

LABORATORIUM VIRTUAL
Laboratorium ini berupa software yang tentu saja dijalankan oleh sebuah komputer. Semua peralatan yang diperlukan oleh sebuah laboratorium terdapat di dalam software tersebut.. Dengan memiliki sebuah laboratorium komputer dan berbagai software simulasi praktikum maka sekolah tersebut sama saja dengan memiliki berbagai laboratorium lain yang sifatnya maya, misalnya laboratorium fisika, kimia, biologi, matematika, bahasa, seni rupa dan lain-lain tergantung kepada macam software yang dimiliki.
Salah satu contoh software laboratorium virtual yaitu Electronics Workbench (EWB) yang dikeluarkan oleh Interactive Image Technologies Ltd. Dengan menggunakan EWB kita dapat membuat berbagai rangkaian elektronik secara maya pada layar komputer, melakukan pengukuran, dan melakukan berbagai analisis terhadap rangkaian tersebut. EWB dilengkapi dengan berbagai sumber input seperti batere, sumber tegangan AC, sumber Vcc, sumber FM; berbagai komponen dasar seperti: resistor, kapasitor, relay, switch dan transformer; berbagai dioda termasuk diac, triac, LED dan dioda Zener; berbagai transistor seperti: transistor NPN dan PNP, P-channel JFET, N-channel GaAsFet dan 3-terminal enhanced P-MOSFET ; berbagai IC seperti: Op-Amp 5-terminal, 9-terminal, comparator dan phase-locked loop; berbagai gabungan IC seperti: ADC, DAC, monostable dan 555 timer, half-adder, flip-flops, multiplexer, shift register and encoder; berbagai indikator seperti: voltmeter, ammeter, probe, bulb, buzzer, 7-segment display dan bargraph; berbagai bagian kontrol mencakup: voltage differentiator, voltage gain block, multiplier, voltage limiter dan divider; berbagai instrumen mencakup: digital multimeter, function generator, oscilloscope, logic analyzer dan word generator, serta kelengkapan lainnya seperti: fuse, transmission lines, crystal, DC motor, vacuum tube, text box and title block.
SIMULASI PRAKTIKUM MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK EWB
Selanjutnya akan diuraikan pengalaman penulis menerapkan praktikum menggunakan laboratorium virtual yaitu perangkat lunak ewb untuk meningkatkan kemampuan analisis dan desain rangkaian elektronika pada mahasiswa program studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Lampung
Salah satu tujuan pembelajaran elektronika pada mahasiswa program studi Pendidikan Fisika yaitu mengembangkan kemampuan melakukan analisis karakteristik dan merancang rangkaian elektronika untuk berbagai keperluan terapan. Elektronika mempunyai dua aspek utama dalam pembelajarannya yaitu aspek teoritis dan aspek praktis. Kedua aspek ini saling terkait, gagasan-gagasan yang melahirkan teori tidak dapat dibelajarkan dengan cara memberikan informasi saja, tetapi harus dengan memberikan pengalaman nyata melalui kegiatan eksperimen. Sebagaimana yang dikemukakan oleh Nurhadi (2002), pengetahuan bukanlah seperangkat fakta-fakta, konsep, atau kaidah yang siap untuk diambil dan diingat. Manusia harus mengkonstruksi pengetahuan itu dan memberi makna melalui pengalaman nyata. Namun eksperimen dalam bidang elektronika memerlukan biaya yang tidak sedikit karena dibutuhkan banyak komponen dan instrumen yang harganya relatif mahal. Oleh karena itu praktikum mata kuliah Elektronika Dasar II pada Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Lampung, selama ini dilaksanakan menggunakan sistem panel. Pada sistem panel, rangkaian yang akan diteliti karakteritiknya sudah dibuat permanen pada papan rangkaian. Tugas mahasiswa adalah melakukan pengukuran berbagai parameter dari rangkaian tersebut. Kelemahan dari sistem ini, mahasiswa tidak dapat merubah nilai komponen selain resistor dan kapasitor yang bentuknya variabel, panel yang dapat dibuat sangat terbatas, nilai komponen dapat berubah sehingga merubah karakteristik keluarannya, mahasiswa tidak merancang sendiri dan tidak dapat melakukan modifikasi pada rangkaian. Sebagai akibatnya kemampuan mahasiswa dalam melakukan analisis karakteristik dan merancang rangkaian elektronika relatif rendah.
Salah satu alternatif untuk mengatasi permasalahan di atas yaitu melaksanakan simulasi praktikum menggunakan perangkat lunak Electronics Workbench (EWB) yang dikeluarkan oleh Interactive Image Technologies Ltd. Dengan menggunakan EWB kita dapat membuat berbagai rangkaian elektronik secara maya pada layar komputer, melakukan pengukuran, dan melakukan berbagai analisis terhadap rangkaian tersebut.
Maksud dari penelitian ini yaitu untuk melihat pengaruh penggunaan simulasi praktikum menggunakan perangkat lunak EWB terhadap kemampuan mahasiswa pendidikan Fisika dalam melakukan analisis dan merancang rangkaian elektronika.
Simulasi komputer telah menjadi bagian reformasi pendidikan, mendefinisikan kembali peranan guru dan membentuk kembali pengalaman belajar di kelas sesuai dengan National Science Education Standard (NSES) dan National Science Teachers Association (NSTA)(2001). Simulasi sains dapat dijadikan alat yang efektif dalam membantu mahasiswa memahami dan menerapkan pengalaman praktis dalam berpikir ilmiah (Akpan, 2001); Akpan & Andre, 2000; Coleman, 1988). Suatu simulasi adalah suatu eksekusi dinamik dari proses-proses yang di dalamnya ada sistem model hubungan dari obyek (Akpan, 2001; Miller & Castellanos, 1996). Thomas dan Hooper (1991) mendeskripsikan simulasi sebagai suatu program komputer yang mengandung model manipulasi dari suatu sistem. Program simulasi dapat menerima perintah dari pengguna, mengubah keadaan suatu model, dan menampilkan keadaan baru. Menurut Akpan (2001), simulasi harus dirancang dengan maksud membenamkan siswa kedalam keadaan kehidupan nyata sains, mengalami aktivitas hands-on, berpikir tingkat tinggi (higher-order thinking), dan pemecahan masalah secara kolaboratif.
Penelitian mengenai bagaimana dan kapan simulasi digunakan untuk mendukung elemen pembelajaran lain (didaktik pembelajaran, kolaboratif, pengalaman laboratorium, asesmen) akan membantu untuk memperjelas bagaimana simulasi dapat digunakan untuk memperoleh dampak maksimum di kelas. Juga pengaruh pada mahasiswa dalam melaksanakan tugas menggunakan simulasi komputer sebelum atau setelah kuliah tatap muka telah menjadi perhatian sejumlah penelitian (Hooper, 1986; Brant, Hooper, and Sugrue, 1991). Akpan (2002) memperoleh kenyataan bahwa simulasi komputer mempunyai kemampuan untuk menyajikan visualisasi dan gambar yang realistik dan dapat menciptakan lingkungan belajar yang konstruktif sehingga meningkatkan hasil belajar mahasiswa.
Menurut Zahorik (1995), pengetahuan bukanlah sejumlah fakta, konsep, atau hukum yang menunggu untuk ditemukan. Manusia harus mengkonstruksi pengetahuan melalui pemaknaan terhadap pengalamannya. Esensi dari teori konstruktivis adalah ide bahwa mahasiswa harus menemukan dan mentransformasikan suatu informasi kompleks ke situasi lain, dan apabila dikehendaki, informasi itu menjadi milik mereka sendiri (Nurhadi, 2002). Pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh mahasiswa diharapkan bukan hasil mengingat seperangkat fakta-fakta, tetapi hasil dari menemukan sendiri. Dengan dasar itu, pembelajaran harus dikemas menjadi proses mengkonstruksi bukan menerima pengetahuan. Simulasi praktikum menggunakan EWB memungkinkan mahasiswa untuk mengkonstruksi pengetahuannya sendiri.

Metode
Subjek Tindakan
Pembelajaran dengan simulasi praktikum menggunakan perangkat lunak EWB dilaksanakan pada mata kuliah Elektronika Dasar II tahun akademik 2002/2003. Peserta kuliah adalah mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Lampung. Jumlah mahasiswa peserta kuliah sebanyak 36 orang yang terdiri dari 12 orang laki-laki dan 24 orang perempuan. Sebagai kelas kontrol yaitu pembelajaran reguler mata kuliah Elektronika Dasar II tahun akademik 2001/2002 dengan praktikum menggunakan sistem panel. Jumlah mahasiswa peserta kuliah sebanyak 63 orang yang terdiri dari 21 orang laki-laki dan 42 orang perempuan.

Prosedur Pembelajaran

Dalam proses pembelajaran, mahasiswa membangun sendiri pengetahuan mereka melalui keterlibatan aktif dalam proses belajar. Dosen merancang kegiatan yang merujuk pada kegiatan menemukan. Dosen memberi kesempatan mahasiswa menemukan dan menerapkan idenya sendiri. Tugas dosen adalah memfasilitasi proses ke arah tersebut. Pembelajaran ditekankan pada upaya membantu mahasiswa agar mampu mempelajari (learning how to learn). Kemajuan belajar dinilai dari proses dan hasil tes.
Pelaksanaan praktikum bersifat simulasi yaitu tidak menggunakan komponen dan rangkaian yang sebenarnya tetapi menggunakan rangkaian maya dan alat ukur maya yang ditayangkan melalui layar komputer menggunakan perangkat lunak EWB.
Kegiatan pembelajaran berupa kuliah, responsi, merancang proyek menggunakan EWB dan melakukan analisis terhadap hasil rancangan. Topik-topik perkuliahan yaitu: Rangkaian Penguat Gandengan RC, Rangkaian Penguat Gandengan DC, Penguat Daya, Balikan, Penguat Operasional, dan Osilator. Tugas merancang dan menganalisis hasil rancangan dilakukan secara individu.
Secara garis besar langkah-langkah kegiatan pembelajaran sebagai berikut.
(1) Dosen memberikan kuliah pengantar untuk topik-topik: Rangkaian Penguat Gandengan RC, Rangkaian Penguat Gandengan DC, Penguat Daya, Balikan, Penguat Operasional, dan Osilator
(2) Mahasiswa secara individu merancang Rangkaian Penguat Gandengan RC, Rangkaian Penguat Gandengan DC, Penguat Daya, Balikan, Penguat Operasional, dan Osilator dengan bantuan komputer menggunakan perangkat lunak EWB.
(3) Mahasiswa melakukan analisis karakteristik rangkaian hasil rancangan dengan cara melakukan pengukuran-pengukuran berbagai parameter rangkaian secara virtual (antara lain: penguatan, frekuensi resonansi, frekuensi potong atas, frekuensi potong bawah, lebar bagan bode, mengamati bentuk keluaran, dan sebagainya).
(4) Mahasiswa melaporkan hasil rancangan dan hasil analisisnya serta menjawab pertanyaan-pertanyaan yang diajukan dosen seputar proyek simulasi yang dibuat.
(5) Mahasiswa membuat kesimpulan-kesimpulan.

Teknik Pengumpulan dan Analisis Data
Data penelitian diperoleh dari hasil observasi selama mahasiswa melaksanakan praktikum dan tes kemampuan analisis rangkaian serta uji kemampuan merancang rangkaian secara tertulis. Indikator kemampuan melakukan analisis terhadap rangkaian elektronika yaitu kemampuan menentukan berbagai parameter pada rangkaian seperti kuat arus, tegangan pada titik-titik tertentu, penguatan, frekuensi potong bawah, frekuensi potong atas, lebar tanggapan frekuensi penguat, mengambarkan bagan bode penguat, menentukan besar hambatan keluaran, menentukan besar hambatan masukan, menentukan fungsi komponen tertentu pada suatu rangkaian dan lain-lain. Indikator kemampuan merancang rangkaian antara lain kemampuan membuat rencana rangkaian penguat dan osilator yang baik. Penguat yang baik dibatasi pada penguatan yang relatif tinggi dengan tanggapan frekuensi yang cukup lebar dan cacat bentuk keluaran yang kecil. Osilator yang baik dibatasi pada keluaran yang ajeg dalam arti frekuensi dan tegangan keluarannya relatif tetap.
Data hasil tes dikelompokkan berdasarkan gender kemudian dianalisis secara statistik, yaitu menggunakan uji normalitas Liliefors, uji kesamaan ragam dari Barlet, dan uji dua rata-rata menggunakan uji-t.
Hasil dan Pembahasan
Kemampuan Analisis
Dari hasil tes dan analisis statistik diperoleh data seperti dituliskan pada Tabel 1 di bawah ini. Tampak pada tabel bahwa kemampuan melakukan analisis terhadap rangkaian elektronika, berbeda pada taraf keberartian 5% antara mahasiswa yang melaksanakan simulasi praktikum menggunakan EWB dengan praktikum menggunakan metode panel baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan. Simulasi praktikum menggunakan EWB memberikan pengaruh yang lebih baik dibandingkan praktikum menggunakan metode panel, baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan. Namun skor rata-rata yang diperoleh yaitu 59,6 untuk mahasiswa laki-laki atau mengalami peningkatan 8,1 poin dari kelas sebelumnya (kelas kontrol) dan 58,3 untuk mahasiswa perempuan atau mengalami peningkatan 5,9 poin dari kelas sebelumnya, masih tergolong pada kategori sedang. Untuk memperoleh kategori baik mahasiswa harus mencapai skor minimal 66.

Tabel 1. Data dan hasil analisis statistik untuk kemampuan analisis

Kemampuan Analisis
Eksperimen Kontrol Beda thit a=1% a=5%
Laki-laki 59,6 51,5 8,1 2 ns s
Perempuan 58,3 52,4 5,9 1,64 ns s
Total 58,8 52,1 6,7 2,41 ns s

Keterangan: s) Berbeda signifikan
ns) Tidak berbeda signifikan

Mahasiswa terlebih dahulu dilatih mengoperasikan EWB, termasuk membuat rangkaian, menentukan atau mendefinisikan harga dan tipe komponen yang terpasang, menghubungkan rangkaian dengan alat ukur maya, dan membaca hasil pengukuran. Oleh karena itu dari hasil pengamatan diketahui sebagian besar mahasiswa tanpa kesulitan dapat menggunakan EWB untuk menentukan berbagai parameter dengan melakukan pengukuran menggunakan alat ukur maya, hasil ukurnya juga sangat akurat karena semua nilai dan tipe komponen seperti resistor, kapasitor, dan transistor dapat bekerja sesuai dengan yang telah didefinisikan. Sebagian kecil mahasiswa yang belum lancar mengoperasikan EWB dibantu oleh asisten praktikum. Mahasiswa dengan mudah dapat menentukan fungsi suatu kom-ponen pada suatu rangkaian penguat atau osilator dengan cara mengganti nilai atau melepas komponen, kemudian mengamati pengaruhnya pada berbagai parameter yang diukur. Namun mahasiswa secara analitis kuantitatif tidak dapat meng-hubungkan hasil ukur yang diperoleh dengan nilai-nilai komponen yang terpasang.
Kemampuan Merancang
Dari hasil tes dan analisis statistik diperoleh data seperti dituliskan pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2. Data dan hasil analisis statistik untuk kemampuan desain


Kemampuan Merancang
Eksperimen Kontrol Beda thit a=5% a=1%
Laki-laki 72,5 71,9 0,6 0,4 ns ns
Perempuan 74,3 71,7 2,6 1,47 ns ns
Total 73,7 71,7 2,0 1,55 ns ns

Keterangan: ns) Tidak berbeda signifikan

Tampak pada Tabel 2 bahwa kemampuan merancang rangkaian elektronika, tidak berbeda pada taraf keberartian 5% antara mahasiswa yang melaksanakan simulasi praktikum menggunakan EWB dengan praktikum menggunakan metode panel baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan. Simulasi praktikum menggunakan EWB memberikan pengaruh yang sama dibandingkan praktikum menggunakan metode panel, baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan. Namun skor rata-rata yang diperoleh yaitu 72,5 untuk mahasiswa laki-laki dan 74,3 untuk mahasiswa perempuan sudah tergolong pada kategori baik. Hasil ini patut dicurigai karena ternyata hasil rancangan yang mereka buat rata-rata sama persis baik gambar rangkaian maupun harga dan tipe komponennya dengan yang terdapat pada buku teks atau buku kumpulan rangkaian elektronika. Dengan kata lain, ada kemungkinan mahasiswa menghapalkan gambar rangkaian tersebut dan menggambarkannya ketika diuji.

Hasil observasi menunjukkan bahwa tanpa memperhitungkan pengadaan komputer dan perangkat lunak EWB, biaya praktikum sangat rendah karena tidak perlu membeli komponen untuk membuat rangkaian yang diperlukan. Mahasiswa hanya membutuhkan disket untuk menyimpan rangkaian yang telah mereka buat.
Waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan sebuah eksperimen jauh lebih singkat dibandingkan dengan menggunakan komponen yang sebenarnya. Dalam waktu yang hampir bersamaan parameter-parameter keluaran dari hasil rancangan dapat langsung diketahui dan rangkaian dapat segera diperbaiki atau nilai komponen dapat segera diganti apabila keluaran dari rangkaian tidak sesuai dengan yang dikehendaki..
Berdasarkan hasil angket diketahui bahwa mahasiswa merasa sangat leluasa untuk berkreasi merancang berbagai rangkaian elektronik tanpa harus memperhitungkan biaya pembelian komponen.
Kesimpulan dan Saran
Hasil penelitian menyimpulkan bahwa penggunaan simulasi praktikum menggunakan perangkat lunak EWB memberikan pengaruh yang lebih baik pada kemampuan melakukan analisis rangkaian elektronika dibandingkan dengan menggunakan metode panel baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan, namun tidak berpengaruh secara signifikan pada kemampuan merancang rangkaian elektronika baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan.
Rata-rata kemampuan dalam melakukan analisis terhadap rangkaian elektronika masih ada dalam kategori sedang dan gambar rangkaian elektronika yang dibuat cenderung hasil hapalan. Untuk meningkatkan kemampuan tersebut sebaiknya mahasiswa diminta untuk merancang rangkaian menggunakan EWB dan mewujudkannya dalam suatu proyek nyata yaitu membuat suatu rangkaian untuk penerapan tertentu.
Hasil observasi menunjukkan bahwa tanpa memperhitungkan pengadaan komputer dan perangkat lunak EWB, biaya praktikum sangat rendah karena tidak perlu membeli komponen untuk membuat rangkaian yang diperlukan. Mahasiswa hanya membutuhkan disket untuk menyimpan rangkaian yang telah mereka buat.
Waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan sebuah eksperimen jauh lebih singkat dibandingkan dengan menggunakan komponen yang sebenarnya. Dalam waktu yang hampir bersamaan parameter-parameter keluaran dari hasil rancangan dapat langsung diketahui dan rangkaian dapat segera diperbaiki atau nilai komponen dapat segera diganti apabila keluaran dari rangkaian tidak sesuai dengan yang dikehendaki..
Berdasarkan hasil angket diketahui bahwa mahasiswa merasa sangat leluasa untuk berkreasi merancang berbagai rangkaian elektronik tanpa harus memperhitungkan biaya pembelian komponen. Namun demikian, mahasiswa yang belum mahir menggunakan perangkat lunak EWB merasa kesulitan untuk merancang rangkaian elektronika dan menganalisis keluarannya oleh karena itu sebelum melaksanakan simulasi praktikum dengan EWB perlu terlebih dahulu dilatih menggunakan EWB. . Mahasiswa merasa perlu mengetahui atau terampil menggunakan alat ukur yang sebenarnya seperti osiloskop sebelum menggunakan alat ukur yang virtual. Mahasiswa mengharapkan EWB di samping digunakan sebagai metode dalam melaksanakan praktikum juga digunakan sebagai media dalam menjelaskan konsep-konsep rangkaian elektronika.
SIMULASI PRAKTIKUM MENGGUNAKAN VRPS
Berikut ini akan diuraikan penerapan Virtual Reality Simulations pada Pendidikan Fisika yang telah dilakukan oleh Jong-Heon Kim, Sang-Tae Park, Heebok Lee, Keun-Cheol Yuk dari Kongju National University dan Heeman Lee dari Seowon University.
Menurut para penulis, salah satu masalah belajar jarak jauh dalam sains dan teknik adalah sulitnya melaksanakan kegiatan laboratorium. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut adalah menggunakan program simulasi yang dijalankan melalui WEB. Kekurangan simulasi seperti ini yaitu kebanyakan eksperimen fisika disajikan dalam dua dimensi. VRPS (Virtual Reality Physics Simulation) merupakan salah satu solusi untuk menggantikan eksperimen biasa. Fenomena fisika yang tidak mudah diamati ataupun diukur dengan eksperimen biasa dapat disajikan secara virtual dan dapat diamati dari beberapa perspektif di laboratorium VR. Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana efektivitas paedagogik dari VRPS?

Metode
Dipilih tiga grup siswa dari sebuah SLTP untuk mengevaluasi efektivitas paedagogik dari salah satu program VRPS. Program VRPS yang akan diuji coba adalah Program Generator Listrik AC/DC. Siswa-siswa diharuskan belajar tentang struktur dari generator AC/DC dan karakteristik tegangan keluarannya. Masing-masing grup terdiri dari dua kelas. Setiap kelas berisi sekitar 35 orang siswa.
Grup pertama tidak menggunakan program VRPS. Mereka diajar menggunakan metode tradisional seperti OHP dan multimedia. Grup kedua menggunakan program VRPS yang dijalankan hanya oleh guru sebagai suplemen dalam pembelajaran. Grup ketiga siswa belajar sendiri menggunakan program VRPS di ruang komputer secara aktif tanpa guru. Mereka hanya menggunakan pedoman belajar dan diperkirakan belajar sendiri. Grup pertama disebut “Teacher-Centered”, grup kedua “Teacher-Centered VR”, dan grup ketiga “Leaner-Centered VR”
Sebelum pembelajaran, dilaksanakan tes awal dan setelah dua jam pembelajaran lalu dilaksanakan tes akhir dan survey sikap siswa terhadap program VRPS. Sikap siswa terhadap program VRPS disurvey menggunakan empat pertanyaan sebagai berikut: (1) Menurut Anda bahan ajar berguna dalam menolong Anda memahami subjek?, (2) Menurut Anda lama jam belajar mencukupi?, (3) Apakah Anda mengerti subjek?, (4) Apakah Anda menyukai metode mengajar ini?
Jawaban terhadap pertanyaan tersebut adalah setuju, biasa saja, tidak setuju.
Data diolah menggunakan grafik batang. Analisis data dengan cara membandingkan tinggi grafik batang.

Hasil
Siswa dari grup Leaner-Centered VR mencapai hasil belajar yang lebih memuaskan, mereka merasa memahami subjek lebih baik, dan merasa metode mengajar ini lebih menarik hati.
VRPS sangat berguna digunakan sebagai bahan ajar interaksi tinggi, terutama dalam kasus visualisasi konsep abstrak seperti fenomena elektromagnet
Program VRPS perlu dikembangkan baik untuk pembelajaran jarak jauh maupun untuk kelas reguler.
Program VRPS berguna untuk: realistik eksperimen hand-on, visualisasi dari besaran fisika yang tidak bisa dilihat, menggantikan tempat yang berbahaya, mengatasi biaya tinggi, dan percobaan yang rumit.



PENGGABUNGAN SIMULASI KOMPUTER DENGAN PRAKTIKUM TRADISIONAL
Joseph P. Akpan dari Saint Joseph’s College mencoba menggabungkan simulasi komputer dengan praktikum tradisional. Masalah yang diteliti adalah:
Bagaimanakah efektivitas simulasi komputer anatomi dan fisiologi cacing tanah?
Manakah yang lebih baik, apakah siswa yang belajar melalui simulasi komputer sebelum belajar dari fakta (melalui praktikum) atau siswa yang belajar melalui fakta (praktikum) sebelum belajar melalui simulasi komputer?.
Tujuan
Penelitian dirancang untuk membuktikan isu sekitar efektivitas belajar kognitif, motivasi dan waktu yang dibutuhkan dari simulasi komputer dengan membandingkan siswa yang belajar melalui simulasi komputer sebelum belajar dari fakta (melalui praktikum) dengan siswa yang belajar melalui fakta (praktikum) sebelum belajar melalui simulasi komputer. Simulasi komputer digunakan sebagai sebuah teknik alternatif untuk membelajarkan sistem fisiologi hewan kepada siswa. Simulasi komputer diharapkan dapat menggantikan metode mengajar tradisional yang diketahui tidak bertahan lama dalam ingatan siswa
Metode
Sampel adalah kelas sembilan diambil sebanyak 95 siswa (49 laki-laki, 46 perempuan) dari 679 siswa SMA, berumur 14-15 tahun. Siswa sudah mempunyai pengalaman dalam klasifikasi binatang tetapi tidak mempunyai pengalaman dalam menggunakan simulasi komputer interaktif. Seluruh sampel pada kelas biologi secara sukarela mengikuti seluruh kegiatan secara lengkap termasuk pretest dan posttest.
Penelitian menggunakan kelas yang utuh yang dipilih secara acak pada awal tahun ajaran. Hasil belajar dua kelompok data yaitu yang memperoleh simulasi komputer sebelum praktikum dengan yang memperoleh simulasi komputer setelah praktikum dibandingkan. Sebagai kelas kontrol adalah siswa yang memperoleh praktikum secara tradisional.
Praktikum mempunyai tujuan untuk menolong siswa mengenal, menemukenali, dan menggambarkan fungsi masing-masing struktur anatomi dan fungsi fisiologi cacing tanah. Baik kelas kontrol maupun kelas eksperimen menggunakan deskripsi tujuan mata pelajaran serta terminologi yang sama yaitu mengenal bagian-bagian tubuh dan fungsi-fungsinya dari cacing tanah.
Perangkat lunak simulasi komputer bersifat interaktif, juga berisi film dan gambar mikroskopik untuk mengilustrasikan fungsi-fungsi yang secara normal tidak bisa kelihatan. Perangkat lunak membimbing siswa untuk mereview struktur dan fungsi dan membaca narasi rinci yang menjelaskan fungsi fisiologi dari struktur anatomi cacing tanah.
Tes yang sama digunakan untuk pretest dan posttest. Tes terdiri dari 22 item dalam bentuk mengisi titik-titik, mencocokan, dan jawaban singkat. Tes telah diuji validitas dan reliabilitasnya oleh lima orang ahli dalam bidang biologi. Sepuluh soal mengisi titik-titik difokuskan pada fungsi fisiologi organ bagian dalam cacing tanah, sepuluh soal mencocokan berhubungan dengan fungsi anatomi dan fisiologi cacing tanah yang diketahui. Dua jawaban singkat dikhususkan pada identifikasi daya adaptasi cacing tanah.
Siswa melakukan percobaan selama empat minggu baik untuk praktikum, simulasi, maupun pretest. Kelas kontrol dan kelas eksperimen diawasi oleh seorang guru biologi yang berpengalaman. Post-test dilaksanakan pada hari yang sama setelah pembelajaran selesai.
Hasil
Simulasi komputer mempunyai kemampuan untuk menyajikan visualisasi dan gambar yang realistik.
Menggunakan simulasi komputer sebelum praktikum dapat meningkatkan hasil belajar.
Pembelajaran yang dimulai dengan simulasi komputer sebelum praktikum tradisional lebih baik secara signifikan untuk tes jawaban singkat.
Keefektifan simulasi tergantung kepada urutan penyajian aktivitas belajar siswa.
Aktivitas simulasi sebelum praktikum tradisional lebih baik secara signifikan pada hasil posttest.
Terdapat perbedaan yang signifikan antar gender pada pretest untuk jawaban singkat. Perempuan lebih baik dari laki-laki. Sedangkan pada bentuk tes lainnya (mengisi titik-titik dan mencocokan) tidak ada perbedaan.
Simulasi komputer yang dilaksanakan sebelum praktikum tradisional mengarahkan pada hasil belajar yang lebih baik dari pada simulasi komputer yang dilaksanakan setelah praktikum tradisional.
Simulasi berbasis komputer dapat menciptakan lingkungan belajar yang konstruktif.
KESIMPULAN
Penggunaan simulasi praktikum dapat memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan praktikum tradisional pada hasil belajar apabila kemampuan perangkat lunaknya memadai dan siswa dapat mengoperasikan perangkat lunak tersebut dengan baik. Pada kasus EWB memberikan pengaruh yang lebih baik pada kemampuan melakukan analisis rangkaian elektronika dibandingkan dengan menggunakan metode panel baik pada mahasiswa laki-laki maupun perempuan, tetapi tidak berpengaruh secara signifikan pada kemampuan merancang rangkaian elektronika. Namun demikian rata-rata kemampuan dalam melakukan analisis terhadap rangkaian elektronika masih ada dalam kategori sedang dan gambar rangkaian elektronika yang dibuat cenderung hasil hapalan. Untuk meningkatkan kemampuan tersebut sebaiknya mahasiswa diminta untuk merancang rangkaian menggunakan EWB dan mewujudkannya dalam suatu proyek nyata yaitu membuat suatu rangkaian untuk penerapan tertentu.
Tanpa memperhitungkan biaya pengadaan komputer dan perangkat lunak EWB, biaya simulasi praktikum sangat rendah karena tidak perlu membeli peralatan laboratorium, komponen dan bahan habis pakai lainnya.
Waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan sebuah eksperimen jauh lebih singkat dibandingkan dengan menggunakan komponen yang sebenarnya. Dalam waktu yang hampir bersamaan parameter-parameter keluaran dari hasil percobaan dapat langsung diketahui dan manipulasi dapat segera diperbaiki apabila keluaran dari hasil percobaan tidak sesuai dengan yang dikehendaki..
Pada kasus EWB, mahasiswa merasa sangat leluasa untuk berkreasi merancang berbagai rangkaian elektronik tanpa harus memperhitungkan biaya pembelian komponen. Namun demikian, mahasiswa yang belum mahir menggunakan perangkat lunak EWB merasa kesulitan untuk merancang rangkaian elektronika dan menganalisis keluarannya oleh karena itu sebelum melaksanakan simulasi praktikum dengan EWB perlu terlebih dahulu dilatih menggunakan EWB. . Mahasiswa merasa perlu mengetahui atau terampil menggunakan alat ukur yang sebenarnya seperti osiloskop sebelum menggunakan alat ukur yang virtual. Mahasiswa mengharapkan EWB di samping digunakan sebagai metode dalam melaksanakan praktikum juga digunakan sebagai media dalam menjelaskan konsep-konsep rangkaian elektronika.
Pada kasus VRPS, siswa mencapai hasil belajar yang lebih memuaskan, mereka merasa memahami subjek lebih baik, dan merasa metode mengajar ini lebih menarik hati. VRPS sangat berguna digunakan sebagai bahan ajar interaksi tinggi, terutama dalam kasus visualisasi konsep abstrak seperti fenomena elektromagnet. Program VRPS berguna untuk: realistik eksperimen hand-on, visualisasi dari besaran fisika yang tidak bisa dilihat, menggantikan tempat yang berbahaya, mengatasi biaya tinggi, dan percobaan yang rumit.







































DAFTAR PUSTAKA

Akpan, J.P. (2002). Which Comes First: Computer Simulation of Dissection or a Traditional Laboratory Practical Method of Dissection. Electronic Journal of Science Education, Vol. 6 No. 4. http://unr.edu/homepage /crowther/ ejse/ ejsev6n4.html

Akpan, J.P. (2001). Issues associated with inserting computer simulation into biology instruction: A Review of Literature. Electronic Journal of Science Education, Vol. 5 No. 3. http://unr.edu/homepage /crowther/ ejse/ ejsev5n3. html

Akpan, J.P. and Andre, T., (2000). Using a Computer Simulation Before Dissection to Help Student Learn Anatomy. Journal of Computer in Mathematics and Science Teaching, Vol. 19 No. 3.

Coburn, P., et al. (1985). Practical Guide to Computer in Education 2nd. California: Addison - Wesley Publication Company Inc.

Coleman, F. (1998). Using the Body Electronic: Students Use Computer Simulation to Enhance Their Understanding of Human Physiology. Learning and Leading With Technology, Vol. 25 No. 8.

Defrianto. (2001). “Perbaikan Proses Pembelajaran Mata Kuliah Mekanika Klasik dengan Menggunakan Metode Belajar Interaktif dan Visualisasi Komputer”, Prosiding Seminar dan lokakarya Pembelajaran di perguruan Tinggi, Universitas Lampung: Bandar Lampung

Depdiknas. (2003). Kurikulum 2004 SMA: Pedoman Khusus Pengembangan Silabus dan Penilaian Mata Pelajaran Fisika

Hamalik, Oemar. 2001. Proses Belajar Mengajar. Bumi Aksara. Jakarta

Hinduan, A. (1989). Pengajaran Komputer Untuk Calon Guru Matematik dan Ilmu Pengetahuan Alam. Makalah Pada Seminar FPMIPA Dalam Rangka Hari Jadi IKIP Bandung: Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA IKIP Bandung.

Jong-Heon Kim, Sang-Tae Park, Heebok Lee, Keun-Cheol Yuk dan Heeman Lee. (2001). Virtual Reality Simulations in Physics Education. Interactive Multimedia Electronic Journal of Computer Enhanced Learning

Latuheru, John D. (1988). Media Pembelajaran Dalam Proses Belajar Mengajar Masa Kini.Jakarta : Depdikbud.

Miller, L.M. and Castellano, J. (1996). Use of Technology for Science and mathematics Collaborative Learning. School Science and Mathematics. Vol. 96 No. 2.


NSTA (1998). Standar for Science Teacher Preparation, NSTA and AETS

Nurhadi. (2002). Pendekatan Kontekstual. Depdiknas Dirjendikdasmen. Jakarta

Paramata, Y. (1996). Computer – Aided Instruction (CAI) Dalam Pembelajaran IPA-Fisika. Tesis pada PPS IKIP Bandung: tidak diterbitkan

Polla, Gerardus. 2000. Buletin Pelangi Pendidikan. UNJ. Jakarta

Suyatna, Agus. (2005). “Simulasi Praktikum Menggunakan Perangkat Lunak Ewb Untuk Meningkatkan Kemampuan Analisis dan Desain Rangkaian Elektronika”, Prosiding Seminar nasional Pendidikan IPA 2005. Bandung: Program Studi Pendidikan IPA-PPS UPI

Thomas, R. and Hooper, E. (1991). Simulation: An Opportunity We Are Missing. Journal of Research on Computing in Education, Vol. 23 No. 4.

Zahorik, J.A. (1995). Constructivist Teaching. Phi-Delta Kappa Educational Foundation. Indiana