3. Hasil Pengujian

(1)

Perancangan Modul dan Aplikasi Pembelajaran Robotika untuk Pemula – Maze Solver Edition Jane Erlinda Hadi, Deddy Susilo, Handoko

1. Pendahuluan

Keberadaan Sumber Daya Manusia (SDM) merupakan aset yang berharga bagi suatu organisasi, dimana SDM membawa pengaruh terhadap keberhasilan organisasi [1].

Berdasarkan data dari Bank Dunia tahun 2018, nilai rata-rata Human Capital Index (HCI) yang dimiliki oleh Indonesia lebih rendah dari rata-rata untuk Kawasan Asia Timur dan Pasifik serta dari negara-negara berpenghasilan menengah ke atas [2]. HCI sendiri merupakan ukuran bagaimana kondisi pengetahuan, keterampilan, dan kesehatan untuk mendukung produktivitas SDM.

Upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan meningkatkan kualitas SDM di Indonesia, yaitu dengan melibatkan generasi muda sebagai agen perubahan yang diharapkan dapat menguasai dan mengendalikan peran teknologi dengan baik agar dapat membawa manfaat bagi kehidupan [3].

Selain itu, peningkatan kualitas SDM di Indonesia juga dapat dilakukan melalui dunia pendidikan, yaitu dengan mengenalkan dan menerapkan teknologi ke pembelajaran anak sedini mungkin. Salah satu contoh konkritnya adalah dengan memberikan pelajaran robotika melalui kegiatan ekstrakulikuler sekolah. Dalam hal ini, robotika menerapkan model pembelajaran STEM (Science, Technology, Engineering, dan Mathematics). STEM merupakan model pembelajaran yang menggabungkan ilmu pengetahuan dengan keterampilan [4]. Model pembelajaran ini telah diterapkan di sejumlah negara maju seperti Amerika Serikat, Jepang, Finlandia, Australia, dan Singapura [5].

Tentu saja dengan adanya penerapan teknologi ke dalam dunia pendidikan melalui robotika, generasi muda diharapkan dapat menjadi generasi yang dapat menerapkan ilmu pengetahuan yang diperoleh menjadi sebuah keterampilan. Selain itu, generasi muda juga diharapkan dapat menjadi generasi emas yang mampu bersaing dengan negara lainnya melalui teknologi.

Suatu pembelajaran akan dapat berlangsung dengan baik apabila memiliki beberapa komponen pendukung, seperti modul pembelajaran dan trainer. Salah satu produk modul pembelajaran robotika yang dapat ditemukan di toko adalah LEGO Mindstorm. Namun, LEGO Mindstorm memiliki harga yang relatif mahal. Akibatnya, minat belajar masyarakat Indonesia terhadap robotika menjadi rendah.

Dikutip dari [6], terdapat sebuah modul pembelajaran hasil rancangan Mutia Ayu, dkk.

Modul pembelajaran yang dirancang memiliki beberapa mode yang dapat digunakan dalam satu trainer yang sama, yaitu line follower dengan menggunakan sensor fotodioda, wall avoider dengan menggunakan sensor ultrasonik, dan mode manual dengan menggunakan remote bluetooth. Banyaknya mode yang ditawarkan pada hasil rancangan tersebut menjadi salah satu kelebihannya. Namun sayangnya, modul tersebut masih belum terintegrasi pada sebuah aplikasi yang dapat digunakan untuk memantau progres siswa.

Dalam makalah ini, diusulkan sebuah modul pembelajaran robotika yang terdiri dari beberapa komponen pendukung seperti materi, trainer, dan aplikasi. Modul pembelajaran tersebut dibuat untuk pemula terutama anak-anak tingkat SMP. Dengan menggunakan Arduino sebagai mikrokontroler dan pictoblox sebagai platform pemrogramannya, siswa/siswi diharapkan dapat membuat sebuah robot maze solver atau robot yang dapat menyelesaikan suatu labirin dinding.

(2)

2. Metode

2.1. Skema yang digunakan untuk Trainer

Trainer direalisasikan dengan menggunakan PCB (Printed Circuit Board) yang dicetak secara bolak-balik / double layer. Komponen yang digunakan pada trainer tersebut adalah : 1) 5 buah sensor inframerah, 2) 2 buah motor DC N20, 3) 1 buah IC L293D, 4) 1 buah baterai 18650, 5) 1 buah OLED, 6) 3 buah LED, 7) 2 buah push button, 8) 1 buah Arduino nano, 9) 1 buah saklar, dan 10) 1 buah step up converter dengan konfigurasi pin yang dapat dilihat pada Tabel 1. Tampilan / bentuk trainer dapat dilihat pada Gambar 1.

(a) (b)

Gambar 1. Bentuk trainer (a) tampak atas, (b) tampak bawah

Adapun diagram blok sistem dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram Blok Sistem

Tabel 1. Konfigurasi pin trainer

No Nama Komponen Pin yang

digunakan No Nama Komponen Pin yang digunakan

1 Sensor Inframerah 1 D2 9 Pin IN 2 D11

2 Sensor Inframerah 2 A1 10 Pin IN 3 D3

3 Sensor Inframerah 3 A0 11 Pin IN 4 D4

4 Sensor Inframerah 4 A3 12 Pin Push Button 1 D13 5 Sensor Inframerah 5 A2 13 Pin Push Button D12

6 Pin EN Motor 1 D6 14 Pin LED 1 D8

7 Pin EN Motor 2 D5 15 Pin LED 2 D9

8 Pin IN 1 D7 16 PIN LED 3 D10

(3)

2.2. Aplikasi Android

Android adalah sistem operasi seluler yang didasarkan pada versi Linux yang dimodifikasi [7]. Perancangan aplikasi android dapat dilakukan melalui beberapa cara, salah satunya adalah dengan menggunakan Android Studio. Semua data di aplikasi akan disimpan dengan menggunakan platform yang disediakan oleh Google Firebase, yaitu 1) Firebase Authentication untuk login, 2) Firebase Realtime Database untuk menyimpan data pengguna, 3) Firebase Cloud Storage untuk menyimpan dokumen materi dan video tugas siswa. Saat pertama kali dijalankan, pengguna akan diarahkan ke laman login (Gambar 3).

Jika pengguna belum memiliki akun pada aplikasi ini, pengguna dapat melakukan registrasi terlebih dahulu (Gambar 4).

Gambar 3. Laman Login Gambar 4. Laman Registrasi

Pada aplikasi nantinya akan terbagi menjadi 2 jenis akun, yaitu akun siswa dan akun guru. Setiap akun siswa memiliki level. Saat pertama kali dibuat siswa akan berada pada level 1. Saat ini, level hanya dapat diperbarui oleh guru jika nilai kuis dan tugas yang dikumpulkan sudah sesuai dengan ketentuan yang diberikan. Fitur yang tersedia pada akun siswa adalah melihat status kelas dan level siswa (Gambar 6a), mengakses materi sesuai level (Gambar 6b), dan melihat nilai, komentar serta mengumpulkan tugas (Gambar 6c). Fitur tersebut dapat diakses dengan menekan tombol yang tersedia pada Gambar 5.

Gambar 5. Tombol fitur

(a) (b) (c)

Gambar 6. Tampilan dan Fitur Akun Siswa (a) Home Fragment, (b) Learn Fragment, (c) Tasks Fragment

(4)

Sedangkan akun guru dapat digunakan untuk melihat daftar siswa dalam kelas (Gambar 7a), mengunggah dan meninjau materi pembelajaran (Gambar 7b), memberi nilai kuis (Gambar 7c) dan memberi komentar tugas siswa serta menaikkan level siswa (Gambar 7d).

(a) (b) (c) (d)

Gambar 7. Tampilan dan Fitur Akun Guru (a) Laman List Siswa, (b) Menu unggah/tinjau materi, (c) Laman input nilai kuis, (d) Laman input komentar tugas dan edit level siswa

2.3. Materi Pembelajaran

Modul pembelajaran tersebut terdiri dari 9 level, dimana tiap levelnya memiliki tingkat kesulitan dan materi yang berbeda-beda. File materi tersebut disediakan dalam bentuk PDF (.pdf) yang dapat diakses melalui aplikasi pada bagian Learn Fragment. Siswa hanya dapat mengakses materi level saat ini dan level-level sebelumnya (jika siswa sudah berada pada level yang lebih tinggi), misalnya : saat ini siswa sedang berada pada level 1, maka siswa hanya dapat mengakses materi level 1. Jika siswa berada pada level 2, maka siswa dapat mengakses materi level 1 dan level 2. Begitu juga seterusnya.

Secara garis besar, isi materi pembelajaran dapat dilihat sebagai berikut : 1) LEVEL 1

Materi 1A : Panduan unduh dan pasang aplikasi Pictoblox.

Materi 1B : Pengenalan aplikasi Pictoblox

- Pengguna dikenalkan dengan tampilan aplikasi pictoblox beserta fungsinya.

- Pengguna dikenalkan dengan fitur-fitur yang disediakan oleh pictoblox.

2) LEVEL 2

Materi 2A : Pengenalan Arduino

- Pengguna dikenalkan dengan jenis-jenis Arduino beserta pin dan fungsinya.

- Hal-hal yang harus diperhatikan pada Arduino.

Materi 2B : Arduino dan Pictoblox

- Pengguna dikenalkan dengan cara memprogram Arduino dengan menggunakan Pictoblox.

3) LEVEL 3

Materi 3A : Resistor

(5)

Pengguna dikenalkan dengan resistor dan cara pembacaannya.

Materi 3B : LED

Pengguna dikenalkan dengan LED dan cara penggunaannya.

4) LEVEL 4 : Memprogram LED

Pengguna dikenalkan dengan cara memprogram LED pada Pictoblox.

5) LEVEL 5 : Pengenalan Push Button

- Pengguna dikenalkan dengan push button dan cara penggunaannya.

- Pengguna diajarkan untuk membaca nilai push button dengan menggunakan Pictoblox dan Arduino.

6) LEVEL 6

Materi 6A : Motor DC dan Driver L293D

Pengguna dikenalkan dengan motor DC dan Driver L293D beserta cara penggunaannya.

Materi 6B : Memprogram Motor DC

Pengguna diajarkan untuk memprogram driver L293D untuk menggerakan motor DC dengan menggunakan Pictoblox dan Arduino.

7) LEVEL 7 : Sensor Inframerah

- Pengguna dikenalkan dengan sensor inframerah dan cara penggunaannya.

- Pengguna diajarkan untuk memprogram sensor inframerah dengan menggunakan Pictoblox dan Arduino.

8) LEVEL 8 : Wall Following

Pengguna dikenalkan dengan metode wall following dan diajarkan cara pemrogramannya dengan menggunakan Pictoblox.

9) LEVEL 9 : Maze Solver Robot

Pengguna dikenalkan dengan algoritma maze solver robot yang menggunakan metode wall following – right hand rule yang sudah diajarkan pada level 8. Selain itu, pengguna juga diajarkan untuk merealisasikan algoritma tersebut dengan menggunakan Pictoblox.

2.4. Algoritma Maze Solver Robot

Wall Following adalah salah satu algoritma yang digunakan pada robot untuk menyelesaikan labirin. Terdapat 2 aturan dalam algoritma ini, yaitu [8] : left hand rule dan right hand rule. Dalam aturan left hand rule, robot akan melakukan penelusuran dengan mengikuti dinding kiri. Sedangkan aturan right hand rule adalah aturan dimana robot melakukan penelusuran dengan mengikuti dinding kanan [9].

Dalam perancangan ini, algoritma yang digunakan right hand rule, yaitu dimana robot menjadikan semua tembok yang berada di sisi kanan sebagai acuan robot untuk bermanuver. Diagram alir algoritma maze solver robot dapat dilihat pada Gambar 8 dengan peletakan sensor 1,2,3,4, dan 5 yang dapat dilihat pada Gambar 1a.

(6)

Gambar 8. Diagram alir algoritma maze solver robot

Titik Start Titik Finish

Gambar 9. Labirin tembok

3. Hasil Pengujian

Pengujian yang dilakukan terbagi menjadi 3 jenis pengujian yang berbeda, yaitu 1) Pengujian Aplikasi, 2) Pengujian Algoritma, dan 3) Pengujian Materi.

3.1. Pengujian Aplikasi

Setiap fitur yang ada pada aplikasi diuji oleh 5 orang siswa, yaitu Siswa A, Siswa B, Siswa C, Siswa D, dan Siswa E. Waktu dan tempat pengujian yang dilakukan bersifat fleksibel, dimana siswa diberi waktu untuk menyelesaikan semua level selama 2 bulan penuh. Sehingga berdasarkan kondisi tersebut, progress level antar siswa dapat berbeda satu sama lain. Untuk hasil pengujiannya dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Hasil pengujian aplikasi

No Siswa Versi

Android Tipe HP Fitur

1 2 3 4 5

1 A 8 Vivo Y91C v v v v v

2 B 11 Oppo A5 2020 v v v v v

3 C 10 Oppo A12 Tidak dapat dipasang

4 D 10 Samsung A12 v v v v v

5 E 9 Oppo A31 v v v v v

(7)

Keterangan :

v = Berhasil 3 = Mengakses File Materi

x = Tidak berhasil 4 = Melihat Nilai dan Komentar

1 = Registrasi 5 = Mengupload Video

2 = Login

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, terdapat satu siswa yang tidak bisa memasang aplikasi. Penyebabnya adalah karena ponsel yang digunakan oleh siswa tersebut terintegrasi dengan fitur Family Link yang disediakan oleh Google Accounts, dimana siswa hanya dapat memasang aplikasi yang tersedia pada Google Playstore melalui persetujuan orang tua terlebih dahulu, selain itu aplikasi akan terblokir oleh sistem ponsel sehingga menjadi tidak bisa terpasang (Gambar 10).

Gambar 10. Tangkapan layar notifikasi error dari siswa C

3.2. Pengujian Algoritma

Pengujian algoritma dilakukan sebanyak 50 kali dengan titik mulai dan titik akhir yang sama. Tujuan dari dilakukan pengujian algoritma ini adalah untuk mengetahui waktu tempuh dan tingkat keberhasilan algoritma yang sudah dirancang dalam menyelesaikan labirin. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan (Tabel 3), robot berhasil menyelesaikan labirin sebanyak 43 kali dan gagal sebanyak 7 kali. Pada percobaan ini, proses pembuatan labirin dilakukan bersamaan dengan proses pembuatan robot, sehingga ukuran labirin ditentukan hanya berdasarkan perkiraan. Selain itu, terdapat pula ralat saat pengerjaan labirin, sehingga ukuran desain dan riil menjadi berbeda. Ketidaksesuaian ukuran tersebut menyebabkan robot menjadi sulit untuk bermanuver / tersangkut di beberapa titik tertentu. Akibatnya, terdapat beberapa kegagalan saat percobaan. Titik – titik tersebut di antaranya : D, L, M, J, H. Untuk penamaan titik dapat dilihat di Gambar 11.

Tabel 3. Hasil Pengujian Algoritma

Jumlah Berhasil 43

Jumlah Gagal 7

Total Percobaan 50

Rerata Waktu 21,665 detik Waktu maksimal 26,07 detik Persentase Keberhasilan 86 %

(8)

Gambar 11. Penamaan titik labirin

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, tingkat keberhasilan robot adalah sebesar 86% dengan perhitungan sebagai berikut :

𝑇𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑡 𝑘𝑒𝑏𝑒𝑟ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑎𝑛 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 − 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑎𝑔𝑎𝑙

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝑥 100 % 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑡 𝑘𝑒𝑏𝑒𝑟ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑎𝑛 = 50 − 7

50 𝑥 100 % = 43

50 𝑥 100 % = 86 % 3.3. Pengujian Pemahaman Siswa

Pengujian materi dilakukan dengan cara siswa diminta untuk membaca materi hingga selesai. Setelah itu, siswa diminta untuk mengisi kuis yang terlampir pada halaman akhir materi serta mengisi kuisioner evaluasi materi dengan menggunakan Google Forms.

Peserta pengujian materi sama dengan peserta pengujian aplikasi, yaitu 5 siswa. Berikut merupakan hasil pengujian materinya :

Tabel 4. Hasil Kuis Siswa

Siswa Level 1

Level 2

Level 3

Level 4

Level 5

Level 6

Level 7

Level 8

Level 9

A 80 60 80 95 70 90 100 100 55

B 100 100 100 100 80 90 90 100 100

C 100 80 100 95 75 85 90 100 80

D 60 60 85 75 60 70 60 100 80

E 100 100 85 100 85 100 70 100 80

Rata-

rata 88 80 90 93 74 87 82 100 79

Pengerjaan kuis dilakukan dengan menggunakan Google Forms, dimana link kuis terlampir pada halaman akhir materi modul pembelajaran. Ada beberapa metode pemberian soal yang diterapkan, yaitu 1) Pilihan Ganda, 2) Isian, dan 3) Upload. Untuk metode pilihan ganda, siswa dihadapkan dengan sebuah pertanyaan dan beberapa pilihan jawaban. Pertanyaan atau jawaban dapat berupa tulisan maupun gambar. Sedangkan metode pilihan isian, siswa akan diberikan sebuah pertanyaan dan siswa akan diminta untuk menjawab secara singkat. Selanjutnya untuk metode Upload, siswa diminta untuk

(9)

mengerjakan soal dengan menggunakan aplikasi seperti Arduino IDE maupun Pictoblox untuk soal tipe pemrograman. Jawaban siswa dapat berupa tangkapan layar atau hasil scan yang disimpan dengan format gambar (.jpeg).

Kuisioner evaluasi materi dibagi menjadi 4 kategori, yaitu : 1) tingkat kemudahan materi, 2) tingkat kejelasan materi, 3) aksesibilitas link, dan 4) aksesibilitas gambar.

Penilaian setiap kategori dilakukan pada setiap level (level 1-9) dimana masing-masing level diisi oleh 5 siswa. Adapun hasil dari kuisioner tersebut adalah : 49% responden menyatakan materi yang tersedia memiliki tingkat kesulitan yang mudah (Gambar 12a), 56% responden menyatakan materi yang tersedia disampaikan dengan sangat jelas (Gambar 12b), 98% responden menyatakan link yang tersedia pada materi bisa diakses (Gambar 12c), dan 100% responden menyatakan gambar yang tersedia pada materi bisa diakses (Gambar 12d).

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 12. Diagram hasil evaluasi (a) Tingkat kemudahan materi, (b) Tingkat kejelasan materi, (c) Aksesibilitas link, (d) Aksesibilitas Gambar

4. Kesimpulan

Metode wall following - right hand rule dapat digunakan untuk menyelesaikan labirin sederhana dengan titik mulai dan titik akhir yang sama dengan tingkat keberhasilan

7%

33%

49%

11%

Tingkat Kemudahan Materi

1 (Sangat Sulit) 2 (Sulit)

3 (Cukup) 4 (Mudah)

5 (Sangat Mudah)

44%

56%

Tingkat Kejelasan Materi

1 (Sangat Tidak Jelas) 2 (Tidak Jelas)

3 (Cukup) 4 (Jelas)

5 (Sangat Jelas)

98%

Aksesibilitas Link

2%

Bisa diakses Tidak Bisa diakses

100%

Aksesibilitas Gambar

0%

Bisa diakses Tidak Bisa diakses

(10)

sebesar 86%. Waktu rata-rata yang diperlukan robot untuk menyelesaikan labirin yang tersedia adalah selama 21,665 detik. Dalam percobaan terdapat beberapa kegagalan yang disebabkan oleh adanya ketidaksesuaian antara ukuran labirin dengan robot sehingga menyebabkan robot menjadi sulit bermanuver.

Tersedianya materi pada modul pembelajaran dapat membantu proses belajar mandiri siswa, terutama siswa SMP atau pemula. Hal tersebut dibuktikan oleh tingginya nilai rata- rata kuis pada tiap level, dimana semua nilai rata-ratanya berada di atas 70. Selain itu, adapula hasil evaluasi materi yang memiliki hasil : 56% materi yang tersedia dijelaskan dengan sangat jelas. Selain itu, 49% tingkat kesulitan yang dimiliki tiap level berada pada tingkatan mudah / easy sehingga dapat dikatakan bahwa modul pembelajaran ini cocok untuk pemula. Untuk kedepannya, aplikasi yang ada dapat dikembangkan sehingga dapat memiliki sistem kenaikan level yang otomatis. Selain itu, diperlukan adanya penambahan jenis labirin serta perlu dilakukan pengembangan modul pembelajaran dengan tingkat kesulitan dan sasaran usia yang lebih tinggi.

Ucapan Terimakasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepada PT Siwali Swantika atas dukungan yang telah diberikan kepada penulis baik secara moril maupun materiil sehingga proses pembuatan projek ini dapat terlaksana dengan lancar dari awal hingga akhir.