Pengajaran dan Pembelajaran Mata Kuliah Mikroelektronik Berbasis Web
A.B. Mutiara dan Singgih Jatmiko
Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Gunadarma, Jl. Margonda Raya No.100, Pondok Cina Depok
amutiara@staff.gunadarma.ac.id & singgih@staff.gunadarma.ac.id
ABSTRAKSI, Pada paper ini metode pengajaran dan pembelajaran mata kuliah Mikroelektronika berbasis web akan disampaikan, sebagai salah satu alternaitf/jawaban atas masalah yang sering terkait dengan pengajaran dan pembelajaran mata kuliah tersebut, yaitu terutama tidak tersedia fasilitas laboratrium yang memadai (laboratorium). Perlu-nya dirancang model pembelajaran dan pembelaja-rannya yang sesaui, salah satunya dengan mem-bangun laboratorium virtual dan kelas virtual. Keduanya dianggap sebagai “supplement” akibat kekurangan fasiltas pendukung tersebut. Untuk itu akan dipaparkan modul-modul yang merupakan alat/sarana yang digunakan dalam rangka pengem-bangan metode pengajaran dan pembelajaran mata kuliah Mikroelektronika. Modul-modul dibagi dua yaitu i) modul kelas dan laboratorium riil; ii) modul kelas dan laboratorium virtual. Modul kelas dan laboratorium sifatnya non interaktif dan berbentuk slide-slide dalam format power point dan dokumen dalam format word atau pdf.. Sedangkan modul kelas dan laboratorium virtual bersifat interaktif berbasis WEB, dibuat dengan menggunakan perangkat lunak bantu, misalkan Macromedia-Flash, dan bahasa-bahasa pemrograman, misalkam bahasa C, Tcl/TK, Java-Applets. Disamping modul akan ditampilkan juga program aplikasi manajemen integrasi modul-modul interkatif tersebut. Program aplikasi ini membentuk dan membangun baik kelas maupun laboratorium virtual. Program aplikasi untuk lab. virtual dibangun aplikasi Flash, sedangkan untuk kelas Virtual dibangun dengan bahasa pemrograman WEB-PHP. Sebagai web dan file/database server masing-masing digunakan Apache dan MySQL
Keywords: E-Learning, web-based Learning
I. PENDAHULUAN
Mata kuliah mikroelektronik merupakan salah satu materi kuliah yang diselenggarakan program studi Sistem Komputer (SK). Penyelenggaraan mata kuliah ini diha-rapkan akan sangat mendukung kompetensi yang dimiliki para lulusan/alumni jurusan ini, disampin mata kuliah ini akan menjadi jembatan yang sangat baik untuk memahami konsep dasar secara mikro komponen-komponen perangkat keras dari suatu sistem atau arsitektur komputer.
Dengan memperhatikan model kurikulum dari Accreditation Board of Engineering and Technology (ABET) [1], penyelenggaraan mata kuliah ini oleh jurusan tidaklah mudah, karena disatu sisi ABET mengklasifikasikan mikroelektronik secara umum sebagai satu program studi/bidang peminatan dibawah suatu fakultas/jurusan Teknik Elektro atau Teknik Elektro dan Komputer (Electrical and computer Engineering Department), disisi lain jurusan SK harus mencoba mensarikan dan merangkup menjadi satu mata kuliah. Penyarian/
perangkuman ini telah tercermin pada silabus
dan satuan acara pengajaran (SAP) yang
telah dikeluarkan oleh jurusan untuk
diimplementasi.
Dengan memperhatikan silabus dan SAP yang ada memang tampaknya jurusan mencoba menyelaraskan dengan kurikulum ABET. Penyelarasan ini tentunya dilakukan agar penyelanggaraan mata kuliah ini ideal dan tepat guna bagi mahasiswa peserta. Seperti kita ketahui SAP yang ada dititikberatkan pada fisika devais semikonduktor dan fabrikasi IC, (sebagai hasil kombinasi kurikulum ABET dan buku-buku teks yang ada [2-4]).
Penyelenggaran SAP ini tidaklah salah, namun tentunya harus didukung oleh prasarana dan fasilitas yang mendukung, yaitu laboratorium mikroelektronik yang memadai dan mendukung SAP tersebut. Laboratium mikroelekronik diharapkan tentunya laboratorium yang memiliki fasilitas dan modul yang memungkinkan hal berikut diselenggarakan, misalkan (i) bagaimana membuat semikonduktor murni, (ii) bagaimana membuat IC yang sederhana dari teknik-teknik fabrikasi yang ada, (iii) bagaimana mengukur karakateristik devais semikonduktor, dan lain-lain.
Dari uraian di atas, tampak bahwa SAP yang diselenggarakan tidak relevan dengan prasarana yang ada. Ketidak relevanan ini tentunya akan menimbulkan ketidak efisienan dan ketidak efektifan penyelenggaraan mata kuliah ini, dan hal yang lebih tidak menguntungkan lagi yaitu suasana akademik dalam penyelenggaran mata kuliah ini akan menjadi rendah, karena mahasiswa sebagai peserta mata kuliah akan merasakan bahwa mata kuliah ini manfaatnya tidak ada bagi mereka dan mereka cenderung untuk tidak serius dalam mengikuti mata kuliah tersebut.
Berbagai pemecahan alternatif untuk masalah ini dapat dilakukan dengan tahap-tahap secara garis besar sebagai berikut (i) peninjauan kembali SAP. SAP perlu dipertahankan atau tidak ? (ii) menyelenggarakan metode baru dalam penyelenggaran mata kuliah ini, seperti tampak pada judul paper teaching grant ini, yaitu kombinasi perkuliahan dan praktikum yang tradisional dan yang interkatif berbasis WEB. Perincian menyeluruh (detail) tahap (ii) akan diuraikan pada seksi tinjauan pustaka dan metodologi konsep perbaikan dan pengembangan
Dengan berasumsi bahwa SAP akan ditinjau kembali dan tetap berbasis pada kurikulum yang dikeluarkan ABET, berbagai kendala dan masalah akan tetap dihadapi antara lain
a) Tidak relevannya penyelenggaraan mata kuliah dengan prasarana laboratorium yang ada. Akibatnya jelas bahwa penyelenggaran mata kuliah ini akan tidak efektif dan efisien, dan tentunya tujuan/obyekif dari mata kuliah ini tidak akan tercapai.
b) Kondisi rata-rata mahasiswa yang tidak memiliki basis matematika serta fisika yang terlalu kuat akan menimbulkan keraguan apakah SAP yang diberikan akan efektif dan bermanfaat. Karena seperti kita ketahui, SAP mata kuliah ini berisi tentang materi fisika devais semikonduktor, mulai dari konsep atom dan molekul pada material zat padat, gejala transport pembawa, karakteristik dioda dan transistor, teknik pembuatan kristal tunggal semikonduktor, sampai teknik pembuatan IC secara sederhana.
Tujuan dari pengembangan metode ini adalah memberikan salah satu alternatif yang terkait dengan permsalahan di atas, yaitu terutama menyangkut fasilitas laboratorium yang kurang mendukung untuk memahami lebih baik mengenai mikroleketronika.
II. TINJAUAN PUSTAKA DAN METODO-LOGI
A. Konsep Perbaikan dan Pengembangan Peninjauan kembali SAP adalah kunci utama suskes atau tidak penyelanggaraan mata kuliah ini (catatan: Peninjauan SAP diasumsikan tetap berbasis pada kurikulum ABET). Peninjauan SAP mata kuliah ini tidak hanya spesifik/khusus pada mata kuliah, namun perlu ditinjau kembali SAP mata kuliah yang akan menjadi prasyarat untuk dapat mengikuti kuliah ini , misalkan SAP dari mata kuliah fisika, mata kuliah elektronika dasar, dan mata kuliah system digital dan analog.
Secara umum, SAP mata kuliah ini berisi konsep dasar fisika devais semikonduktor dan fabrikasi IC, materi digital tingkat lanjut dan aplikasinya, dan materi analog lanjut dan aplikasinya [5]. Materi aplikasi perlu diberikan dengan harapan akan membuka wawasan dan kemungkinan mahasiswa untuk bergerak di bidang kewirausahaan [5].
Peninjauaan SAP, dilanjutkan dengan penetapan SAP ujicoba. Sebelum menuju ke penetapan SAP ujicoba, dilakukan proses pemilihan dan pemilahan materi yang mana saja yang tepat untuk (a) perkuliahan di kelas, (b) perkuliahan di kelas virtual, (c) praktikum di laboratorium riil, dan (iv) praktikum di laboratorium virtual. Dalam proses pemilihan dan pemilihan akan terdapat proses pengembangan acuan praktikum (AP). Acuan praktikum yang sudah ada akan ditinjau dan kemudian diselaraskan dengan SAP ujicoba.
Selama proses penetapan SAP ujicoba, modul-modul, baik modul perkuliahan maupun praktikum, akan dikembangkan. Untuk modul-modul di kelas virtual dan laboratorium virtual dikembangkan modul-modul yang bersifat interaktif berbasis WEB. Disini jelas SAP ujicoba harus memuat SAP tambahan (supplement), disamping SAP inti (core). SAP supplement berisi materi-materi yang bersifat lanjut dan materi-materi yang apabila diberikan di kelas riil akan tidak efektif dan kondusif.
Dari uraian di atas, konsep yang akan digunakan untuk memperbaiki dan mengembangkan mata kuliah “Mikroelektronika” adalah konsep kombinasi perkuliahan di kelas riil dan di kelas virtual, dan praktikum di laboratorium riil dan di laboratorium virtual. a) Perkuliahan di kelas mengajarkan
Sarana pendukung untuk perkuliahan di kelas ini adalah modul dan slide presentasi untuk masing-masing materi/topik.
b) Perkuliahan di kelas virtual sifat interaktif dan berbasis WEB berisi materi yang terdapat di SAP tambahan (supplement) dan segala bentuk penugasan. Sarana pendukung yang diperlukan adalah modul interaktif berbasis WEB.
c) Praktikum di laboratorium riil melaksanakan AP yang dikembangkan. Sarana pendukung yang diperlukan, disamping laboratorium mikroelektronika berserta prasarana yang ada, modul-modul praktikum yang sifat aplikatif
d) Praktikum di laboratorium virtual berisi materi praktikum yang sulit dilaksanakan di laboratorium riil, dengan kata lain kita menyelenggarakan “virtual eksperimen”. Contoh misalkan proses pembuatan semikonduktor dan teknik fabrikasi IC. Kedua contoh sulit dilaksanakan di lab riil yan ada, hanya dapat dilakuakan di lab virtual. Model laboratium virtual ini dapat kita adopsi dari model yang ada, misalkan model virtual berbasis WEB dengan java applet [6-8] atau berbasis WEB dengan VRML [9]. Sarana pendukung yang diperlukan adalah modul interaktif berbasis WEB
Melalui implementasi konsep ini, diharapkan mahasiswa mendapatkan pengetahuan secara utuh (teori dan praktek) untuk memahami konsep mikro dari devais semikonduktor serta aplikasi-aplikasinya yang dapat diterapkan (i) untuk membangun suatu sistem komputer pada khususnya, dan (ii) dalam kehidupan di dunia nyata setelah mahasiswa mengikuti kuliah ini pada umumnya. Pengetahuan inilah yang diharapkan dapat menjadi bekal bagi mahasiswa untuk mengembang-kan bakat kewirausahaannya [5].
1.
B. Materi Pendukung
Mata kuliah Mikroelektronik berdasarkan konsep yang telah diuraikan di atas, dapat diimplementasikan dengan sejumlah materi pendukung, yang terdiri atas materi yang bersifat teori serta sarana/prasarana praktikum. Materi-materi ini akan dikemas menjadi modul-modul, baik modul yang sifatnya tutorial maupun sifatnya interaktif. Modul-modul kuliah dan praktikum direncanakan akan disusun, dan diletakan ke file-server jurusan SK, sehingga dapat diakses melalui internet, dan untuk
dokumentasi akan disimpan dalam bentuk electronic material (CD ROM). Dengan model modul seperti ini, sebenarnya akan dicoba penerapan model E-Learning, modul-modul ini akan menjadi prototype untuk model E-Learning mata kuliah yang lainnya.
Praktikum diadakan di laboratorium mikro-elektronika, yang menyediakan fasilitas/peralatan perancangan dan pembuatan prototype rangkaian digital /analog alat yang sedang dibuat. Catatan praktikum berisi materi yang mungkin dilaksanakan di laboratorium riil.
Seperti telah diuraiakan di atas, akan coba diterapkan virtual eksperimen yang dapat dilakukan di lab virtual. Modul untuk praktikum jenis jelas harus dapat di akses secara elektronik. Untuk itu maka modul ini dicoba dikembangkan berbasis WEB, sehingga dapat diakses melalui internet. Karena modul ini sifatnya internal, maka pada awal implementasi belum dapat diletakan di file-server jurusan atau gunadarma, melainkan hanya dalam bentuk CD-ROM, dimana akses maupun pelaksanaan praktikum dibatasi khusus untuk mahasiswa jurusan Sistem Komputer Artinya pada saat praktikum mahasiswa akan diberikan CD-ROM-nya. Untuk implementasi yang sifatnya terbatas ini jurusan dalam hal laboratorium mikroelektronika, harus menyediakan perangkat komputer.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada seksi berikut akan ditampilkan hasil dan pembahasan modul-modul pembelajaran dan pengajaran.
2.
3.
Tampilan Halaman pembuka dan hompage Halaman pembuka dibuat dengan meng-gunakan Macromedia-Flash MX Pada halaman ini terdapat animasi yang bertujuan agar halaman menjadi menarik.
Halaman pembuka memiliki link ke Home-page proyek dan matakuliah. Tampilan home-page dapat dilihat pada lampiran.
Pada home-page gambaran umum model arsitektur juga ditampilkan, seperti tampak pada gambar di lampiran (implemented metode)
Modul untuk kelas dan lab. riil
Modul kelas riil dibuat dengan menggunakan MS-Powerpoint.
Model praktikum riil berupa dokumen format word atau pdf.
Modul interaktif berbasis WEB dengan Java-Applets. Seperti telah dijelaskan pada seksi-seksi sebelumnya, Java-Applets telah banyak digunakan sebagai bahasa pemrograman untuk menghasilkan modul pembelajaran interaktif berbasis WEB Contoh Java-Applet untuk suatu rangkaian penguat dapat dilihat pada lampiran.
4.
Modul interaktif menggunakan Tcl/Tk dengan inti komputasinya dibuat dengan bahasa C. Modul yang dibuat bernama “Fermi”. Adapun rumus-rumus yang digunakan dapat kita jumpai pada buku-buku mengenai “devais semikonduktor”. Pada kedua modul mahasiswa akan dibantu bagaimana menghitung kerapatan muatan dan pita energi baik pada semikonduktor tipe-n, pada semikonduktor tipe-p maupun pada daerah persambungan atau daerah deplesi. Contoh tampilan modul dapat dilihat pada lampiran.
Modul Simulasi pembuatan perangkat semikonduktor dengan menggunakan Macromedia-Flash MX. Pada Simulasi akan ditampilkan tahap-tahap proses pembuatan-nya. Contoh tampilan simulasi dapat dilihat pada lampiran
Modul tutorial on-line tentang fabrikasi IC. Isi modul bersifat umum, artinya hanya proses fabrikasi IC yang harus dilakukan saja yang ditampilkan. Contoh tampilan modul dapat dilihat pada lampiran
Streaming movie dengan aplikasi stream. Modul film (Movie-Modu-Lab) proses pembuatan IC diintegrasikan dengan slides
Aplikasi manajemen integrasi modul (web-bases virtual class dan virtual lab.)
Aplikasi manajemen integrasi dibuat dengan bahasa pemprograman web-PHP. Tujuan dari program ini adalah membangun sistem virtual kelas dan manajemen laboratorium. Dengan adanya sistem ini manajemen perkuliahan diharapkan menjadi lebih baik, karena dengan sistem ini diharapkan antara dosen dan mahasiswa dapat berdiskusi secara on-line, ataupun terdapat interaksi secara on-line antar mahasiswa.
Berikut gambar desain dan contoh tampilan “login” program aplikasi virtual kelas dan lab. (lihat gambar di lampiran)
IV. KESIMPULAN
Melalui implementasi semua modul yang dihasilkan ini diharapkan konsep perbaikan metode pembelajaran dan pengajaran, seperti ysng telah dijelaskan di atas, secara ideal akan dapat mencapai sasarannya. Namun sebagai catatan, kesuksesaan tahap implementasi bergantung pada berbagai faktor. Faktor utamanya antara i) manusianya (dosen dan mahasiswa) dan ii) Infrastruktur Jaringan baik lokal Universitas mapun internet (TELKOM) .
PUSTAKA
[1]
http://www.engr.uky.edu/~donohue/abet/abet sylb.html[2]
Millman, Jacob, Microelectronics : Digital and Analog Circuits and Systems, Mc. Graw Hill Inc, 1979.[3]
Rio, S. K dan Iida, M., Fisika dan Teknologi Semikonduktor, Pradnya Paramitha, 1980[4]
Wakerly, J.F., Digital Design Principles andPractices, 2nd ed. Engelwood Cliff, Prentice Hall, New Jersey, 1994.
[5]
Arifin, Irwan, Proposal Teaching Grant, Gunadarma, 2002[6]
Wie, C.R dan Na, Inmook , J. Mater. Edu., 20, No.1-2, pp.49-55 (1998);http://jas2.eng.buffalo.edu/talks/MRS97/mrs 97paper.html
[7]
Wie, C. R., J. Mater. Edu., 19, No.1-2, pp.121-130 (1997);http://jas.eng.buffalo.edu/papers/mrs96_jme/ paper.htm
