Mobile Augmented Reality Untuk Pembelajaran IPA Kelas 7 Kurikulum 2013

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Mobile Augmented Reality Untuk Pembelajaran IPA Kelas 7 Kurikulum

2013

Dwi Susanto, Achmad Basuki, Doni Rahman Hakim

Teknologi Multimedia Broadcasting, Departemen Teknik Multimedia Kreatif, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS)

dwi@pens.ac.id, basuki@pens.ac.id, rachmandony@gmail.com

Abstrak

Rapid technological developments also affects education, especially if the technology is combined

with the proper pedagogic. The combination of both can improve the quality of learning and can bring

a new learning experience. One of the technologies developed at this time is the Augmented Reality

(AR) which can be used as a new means of learning. In the 2013 curriculum, science textbooks for

grade 7 are arranged thematically, and students are expected to search of learning resources available

around them. Augmented Reality applications based on mobile was created as a support technology

when the process of learning science is happening by using science textbooks Grade 7 curriculum

2013 of Chapter I. From the test results obtained, this application can help students understand the

material in Chapter I.

Kata kunci : augmented reality, kurikulum 2013, ipa kelas 7.

1. Pendahuluan

Kurikulum 2013 dibuat dengan tujuan utama untuk meningkatkan mutu pendidikan. Menurut Indriyanto(2012), kurikulum 2013 juga bertujuan untuk menjawab perubahan dalam pembelajaran yang mencakup empat aspek yaitu informasi, komputasi, otomasi, dan komunikasi. Buku IPA kelas VII SMP/MTs disusun dengan berisi materi-materi bidang ilmu Fisika, Kimia, Biologi, dan Ilmu Bumi yang disajikan dalam satu kesatuan. Buku ini disusun dengan mengacu pada kurikulum 2013 sehingga pembelajarannya harus dilanjutkan hingga mampu membuat siswa terampil dalam menyajikan pengetahuan yang dikuasainya secara konkret dan abstrak(Kemdikbud, 2014).

Perubahan pembelajaran yang ditimbulkan oleh teknologi memberikan kesempatan untuk mendesain pembelajaran yang realistik dan sepenuhnya dapat melibatkan siswa (Kirkley & Kirkley, 2004). Keterlibatan teknologi dalam proses pembelajaran juga terbukti mampu menambah tingkat pemahaman mahasiswa terkait materi yang sedang dipelajari (Vermeulen, & Buuren, 2013).

Augmented Reality (AR) merupakan salah satu teknologi baru dan memiliki potensi besar untuk diterapkan pada dunia pendidikan (Johnson, et al, 2011). AR adalah salah satu teknologi yang dapat menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual,

seolah-olah tidak ada batas diantara keduanya. Dengan kemampuan menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual, AR memiliki potensi besar untuk meningkatkan kualitas pembelajaran dan juga aktivitas yang ada selama proses tersebut berlangsung (Nincarean, et al, 2013). Menurut Kesim & Ozarslan(2012) untuk dapat menjadikan AR sebagai salah satu solusi dalam dunia pendidikan, maka harus melibatkan multidisiplin dalam pembuatannya. Para tenaga pendidik perlu bekerjasama dengan para ahli dalam bidang AR.

Pada pembuatan aplikasi ini, teknologi AR diterapkan pada buku IPA kelas VII SMP/MTs berupa bentuk 3D interaktif dan animasi. Siswa menggunakan perangkat smartphone berbasis Android dan diarahkan pada tiap gambar yang ada pada buku IPA dan bentuk 3D beserta animasinya akan muncul sesuai tema yang dibahas. Penggunaan teknologi AR berbasis mobile pada buku IPA kurikulum 2013 ini mampu menaikkan minat siswa dan memudahkan dalam memahami materi yang dibahas.

2. Mobile Augmented Reality A. Augmented Reality

Menurut Sayed, et al(2011) AR merupakan teknologi yang menambahkan obyek-obyek virtual pada dunia nyata dengan cara menambahkan

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

informasi yang kurang yang tidak muncul pada

dunia nyata. B. Marker

Marker pada AR merupakan sebuah perangkat keras berupa pola yang dapat dikenali oleh kamera. Obyek virtual selanjutnya akan muncul berdasarkan pola marker yang dikenali. Pada perkembangannya marker tidak harus berupa perangkat keras. Beberapa pengembangannya meliputi teknologi markerless, pengenalan wajah yang selanjutnya berfungsi sebagai marker dan penggunaan GPS sebagai marker.

C. Unity

Unity merupakan salah satu game engine yang tersedia secara gratis dan dapat digunakan untuk pembuatan game. Unity dapat digunakan untuk membuat game 2D atau 3D.

D. Vuforia

Vuforia merupakan Software Development Kit (SDK) untuk perangkat mobile yang dapat digunakan dalam pembuatan AR. SDK Vuforia juga tersedia dalam bentuk ekstensi yang dapat digabungkan dengan Unity.

3. Perancangan dan Pembuatan Aplikasi Aplikasi AR berbasis mobile ini dibuat dengan berbasis Android dan menggunakan buku IPA kelas VII Bab I sebagai marker. Pengguna perlu mengarahkan kamera smartphone pada gambar-grambar yang ada pada buku IPA kelas VII Bab I dan selanjutnya AR akan memuncullkan objek 3D, animasi, dan audio sesuai dengan topik yang dibahas. Rancangan dari aplikasi yang dibuat seperti pada Gambar 1. berikut ini.

Gambar 1. Rancangan aplikasi AR berbasis mobile untuk IPA kelas VII

Saat pengguna mengarahkan kamera pada salah satu gambar pada Bab I buku IPA kelas VII, AR akan memanggil objek yang sesuai dengan marker tersebut. Selain objek berupa 3D, pengguna juga dapat menampilkan informasi berupa teks dengan cara menyentuh objek 3D yang ditampilkan.

A. Alur Proses Pembuatan Aplikasi

Pembuatan aplikasi AR berbasis mobile ini melewati beberapa tahapan. Tahapan pertama yakni mempelajari Buku IPA kelas VII Bab I. Tahap berikutnya yakni menyusun skenario dari masing-masing topik yang ada pada Bab I. Dari skenario yang dibuat selanjutnya dapat dijadikan dasar dalam menuliskan objek-objek 3D yang perlu dibuat.

Daftar objek 3D yang perlu dibuat kemudian dijadikan dasar saat proses produksi pembuatan objek 3D berlangsung. Software yang digunakan untuk merancang objek 3D sekaligus animasinya adalah Blender. Tahapan selanjutnya objek 3D yang dibuat kemudian ditambahkan sebagai asset pada Unity. Selain objek 3D, juga ditambahkan asset lain berupa desain 2D dan data audio apabila diperlukan.

Project Unity yang telah dilengkapi dengan asset yang diperlukan selanjutnya diintegrasikan dengan Vuforia. Hal ini perlu dilakukan karena Vuforia berfungsi sebagai library marker. Proses selanjutnya yaitu penulisan kode pemrograman dengan menggunakan bahasa C# dan Javascript. Bahasa C# digunakan untuk menambahkan fungsi-fungsi yang diperlukan pada aplikasi, sedangkan Javascript lebih pada ke tampilan aplikasi dan perpindahan scene pada Unity.

Semua proses ini ditampilkan dalam bentuk gambar seperti pada Gambar 2 berikut ini.

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Langkah terakhir adalah proses untuk merubah

hasil project Unity menjadi sebuah file dengan format .apk. Hasil .apk inilah yang kemudian dapat diinstall oleh pengguna smartphone berbasis Android.

B. Daftar Gambar Sebagai Marker

Dari hasil mempelajari buku IPA kelas VII Bab I diperoleh data-data gambar pada buku tersebut yang digunakan sebagai marker. Gambar yang diperoleh sebanyak 10 gambar yang selanjutnya dibuat sebagai marker dengan menggunakan Vuforia. Gambar-gambar tersebut diunggah ke Vuforia dan selanjutnya diperoleh informasi berupa tipe marker dan juga rating dari gambar. Apabila rating yang diperoleh kurang dari 3, maka aplikasi akan kesulitan dalam membaca marker.

Data gambar yang digunakan sebagai marker nampak pada Tabel 1. berikut ini.

Tabel 1. Daftar gambar dari buku IPA yang digunakan sebagai marker.

No Gambar Keterangan

1 Aktifitas berupa

pengamatan terhadap teman dan hasilnya

dibandingkan satu sama lain.

2 Aktifitas berupa

mencelupkan kertas ke dalam air dan dilihat efek yang ditimbulkan. 3 Cara melakukan pengukuran tanpa menggunakan alat ukur, hanya menggunakan telapak tangan. 4 Aktifitas mengamati

benda sekitar dan mengetahui jenis besaran dari benda yang diamati

5 Mencatat alat ukur

yang ada di pasar atau toko terdekat.

6 Aktifitas

membandingkan panjang antara dua mikro organisme

7 Pengukuran jarak

pada benda langit

8 Mengetahui jenis

pekerjaan dan jenis alat ukur yang digunakan serta mengetahui cara melakukan pengukuran. 9 Aktifitas menalar dan mencoba dengan mengukur daun menggunakan kertas petak 10 Membandingkan harga minuman untuk mengetahui yang lebih murah

C. Pembuatan Marker

Pembuatan marker dilakukan dengan cara mengupload gambar pada Vuforia. Selanjutnya Vuforia akan menandai area pada gambar untuk dijadikan acuan. Apabila terlalu sedikit pola yang dapat dideteksi pada gambar, maka gambar tersebut tidak dapat dijadikan sebagai sebuah marker.

Gambar 3. Contoh hasil gambar yang dijadikan marker

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Pada Gambar 3. nampak hasil dari gambar

yang dijadikan marker. Teks sengaja diikutkan agar pola yang terdeteksi lebih banyak. Apabila hanya menggunakan gambar planet, maka hanya terdeteksi sedikit polanya, sehingga tidak dapat digunakan sebagai marker.

4. Pengujian Sistem

Pengujian dilakukan untuk memastikan aplikasi dapat berjalan sebagaimana mestinya atau tidak. Selain itu juga untuk mengetahui apakah aplikasi ini dapat membantu siswa dalam mempelajari IPA Kelas VII Bab I. Berdasarkan dokumentasi dari Vuforia, aplikasi yang menggunakan Vuforia dapat berjalan pada perangkat dengan spesifikasi minimal Android 2.3, Processor 1GHz dan dilengkapi dengan kamera.

A. Pengujian Fitur Aplikasi

Pengujian pertama yang dilakukan adalah mengecek fitur aplikasi untuk memastikan semua fitur berjalan. Salah satu fitur yang diuji adalah dengan mengarahkan kamera pada marker berupa salah satu gambar pada buku. Pada Gambar 4. berikut ini hasil yang diperoleh saat kamera diarahkan pada marker nomor 1.

Gambar 4. Hasil AR saat diarahkan pada marker nomor 1

Marker nomor 1 berisi aktifitas berupa pengamatan terhadap teman lain dan kemudian membandingkan hasil pengamatannya. Pada Gambar 4. ditampilkan dua objek 3D berupa dua orang siswa. Selanjutnya objek tersebut berjalan animasinya seperti sedang bergantian saling mengamati.

Gambar 5. Tampilan informasi tambahan

Saat objek 3D disentuh, akan muncul informasi tambahan dari AR yang sedang berjalan. Seperti pada Gambar 5. berisi penjelasan tambahan terkait dengan aktifitas yang sedang dilakukan. Pengujian terhadap keseluruhan marker berjalan dengan baik. Objek 3D, animasi dan audio dapat berjalan sebagaimana mestinya.

B. Pengujian Kemampuan Deteksi Marker Pengujian kemampuan deteksi marker dilakukan untuk mengetahui apakah marker dapat terdeteksi dengan intensitas cahaya, warna dan kemiringan yang berbeda. Pengujian dilakukan dengan menggunakan perangkat Smartphone Lenovo A3300.

Pengujian yang pertama adalah dengan merubah warna marker tanpa merubah tekstur atau gambar yang ada di dalamnya. Hasil dari pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Hasil pengujian dengan warna marker yang berbeda.

Hasil pengujian pada Gambar 6. menunjukkan aplikasi dapat mendeteksi ketiga marker yang telah dirubah warnanya. Sehingga dapat diperoleh hasil bahwa warna tidak mempengaruhi kemampuan aplikasi dalam mendeteksi marker.

Pengujian kemampuan deteksi marker berikutnya yakni dengan menggunakan intensitas cahaya yang berbeda. Pengujian dilakukan pada waktu yang berbeda yakni pagi dan malam hari dengan intensitas cahaya yang berbeda. Hasil dari pengujian ini seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Hasil pengujian dengan intensitas cahaya yang berbeda.

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Marker

Pada Gambar 7. nampak hasil pengujian dengan intensitas cahaya yang berbeda, diperoleh hasil bahwa aplikasi dapat mendeteksi marker dan mampu menampilkan objek 3D beserta animasinya. Pengujian berikutnya adalah dengan sudut kemiringan yang berbeda. Marker ditempatkan pada area datar dan smartphone diarahkan pada marker dengan sudut yang berbeda. Hasil pengujian ditampilkan pada tabel 2. berikut ini.

Tabel 2. Hasil pengujian kemampuan deteksi marker dengan sudut yang berbeda.

0o ₁₀o ₂₀o ₃₀o ₄₀o ₅₀o ₆₀o ₇₀o ₈₀o ₉₀o 1 Y Y Y Y Y Y Y Y T T 2 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 3 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 4 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 5 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 6 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 7 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 8 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 9 Y Y Y Y Y Y Y Y Y T 10 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Pada hasil seperti pada Tabel 2. dapat diketahui bahwa sudut yang besar terhadap marker akan membuat deteksi menjadi tidak sensitif, sedikit pergerakan pada device akan membuat marker tidak dapat terdeteksi dan animasi mengulang dari awal.

C. Hasil Kuesioner

Aplikasi diujikan pada kelas 7 dan 8 SMP. Responden sejumlah 33 orang diberikan kesempatan untuk mencoba aplikasi bersama dengan buku IPA Kelas VII kurikulum 2013. Selanjutnya reponden diminta untuk mengisi kuesioner yang berisi beberapa pertanyaan terkait pentingnya aplikasi, pengaruh aplikasi terhadap pemahaman materi dan minat belajar IPA.

Pada Gambar 7. didapatkan informasi bahwa sebanyak 70% responden menyatakan bahwa aplikasi mobile AR ini dapat membantu mereka dalam memahami materi yang ada dalam Bab I buku IPA Kelas VII Kurikulum 2013.

Gambar 7. Grafik hasil kuesioner tentang pengaruh aplikasi mobile AR dalam membantu memahami

materi

Pada pertanyaan tentang minat belajar IPA setelah mencoba aplikasi mobile AR ini didapatkan data bahwa sebanyak 72% menyatakan aplikasi ini dapat meningkatkan minat mereka dalam mempelajari IPA melalui buku IPA Kelas VII kurikulum 2013. Hasil detailnya pada Gambar 8. berikut ini.

Gambar 8. Hasil kuesioner tentan pengaruh aplikasi mobile AR pada minat belajar siswa terhadap buku

IPA kelas VII Kurikulum 2013.

Pada Gambar 8. dapat terlihat bahwa sebanyak 28% siswa menyatakan biasa terkait pengaruh aplikasi mobile AR terhadap minat mereka dalam mempelajari materi yang ada pada buku IPA Kelas VII Kurikulum 2013.

5. Kesimpulan

Dari hasil pengujian aplikasi dan kuesioner, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

- Aplikasi dapat berjalan dengan baik pada perangkat smartphone dengan sistem operasi Android minimal versi 2.3.

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

- Warna pada marker tidak mempengaruhi

kemampuan aplikasi mobile AR dalam mendeteksi marker.

- Dari 33 responden, sebanyak 70% menyatakan aplikasi mobile AR ini dapat membantu dalam memahami materi pada Bab I buku IPA Kelas VII Kurikulum 2013 - Sebanyak 72% responden menyatakan

bahwa aplikasi ini dapat membantu meningkatkan minat siswa dalam mempelajari materi yang ada pada Bab I Buku IPA Kelas VII Kurikulum 2013.

Daftar Pustaka:

Indriyanto, Bambang. (2012): Pengembangan Kurikulum Sebagai Intervensi Kebijakan Mutu Pendidikan. Jurnal Pendidikan dan Kebudayaan, Vol 18 No 4.

Kirkley, B. S. E., & Kirkley, J. R. (2004): Creating Next Generation Blended Learning Environments Using Mixed Reality , Video Games and Simulations. TechTrends 49(3). 42-53

Nincarean, D., Ali, Mohammad B., Halim, NDA. & Rahman, MHA. (2013): Mobile Augmented Reality: the potential for education. 13th International Technological Conference, November 26, Vol. 103, pp 657-664.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2014): Ilmu Pengetahuan Alam Edisi Revisi 2014 SMP/MTs Kelas 7. Jakarta. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Kreijns, K., Van Acker, F., Vermeulen, M., & van Buuren, H. (2013): What stimulates teachers to integrate ICT in their pedagogical practices? The use of digital learning materials in education. Computers In Human Behavior, 29(1), 217-225

Johnson L, Smith R, Willis H, & Levine A, Haywood K (2011): The 2011 horizon report. The New Media Consortium, Austin.

Kesim, M., & Ozarslan, Y. (2012): Augmented Reality in Education: Current Technologies and the Potential for Education. Cyprus International Conference on Educational Research (CY-ICER-2012), North Cyprus, US08-10 February, Vol. 47, pp. 297-302. El Sayed, N. A . M., Zayed, H. H., & Sharawy, M . I.

(2011): ARSC: augmented reality student card- an augmented reality solution for theeducation field. Computers & Education, 56(4), 1045– 1061