Mengembangkan Prototipe Media 3Dmetric Melalui Hypothetical Learning Trajector untuk Melatihkan
Kemampuan Spatial Siswa
Mohammad Faizal Amir1, Chusnul Chotimah2, Niko Fediyanto3, Hendra Erik Rudyanto4
1,2Prodi Pendidikan Guru Sekolah Dasar, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
3Prodi Manajemen, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
4Prodi Pendidikan Guru Sekolah Dasar, Universitas PGRI Madiun
*1,2,3[email protected], 4[email protected]
Abstract. Pada era ini sedang dilaksanakan transformasi industry 4.0 yang menyeluruh. Pendidikan harus juga bertransformasi untuk mempersiapkan siswa mencapai standar teknologi industry 4.0.
Augmented Reality (AR) yang merupakan salah satu revolusi teknologi utama. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan media 3Dmetric berbasis AR melalui Hypothetical Learning Trajectory agar siswa lebih mudah mengembangkan kemampuan spasialnya. Metode penelitian yang digunakan adalah Design research dalam perpektif pengembangan bahan instructional berdasar masalah. Hasil dari penelitian ini adalah prototipe media 3Dmetric melalui HLT tepat digunakan untuk mengembangkan kemampuan spasial siswa dalam dimensi rotasi, konstruktif ruang, rekonstruksi, visualisasi, dan orientasi. Dengan menggunakan media 3Dmetric siswa dapat melakukan 6 hipotesis aktivitas spasial geometri. Media 3DMetric melalui HLT berorientasi konstruktivis dan memenuhi 3 prinsip desain AR yakni memberi tantangan, memberi fantasy, dan melihat bagian yang tidak terlihat bagi pemakainya.
Kata Kunci: Media 3Dmetric, HLT, spasial, geometry
A. PENDAHULUAN
Pada era ini sedang dilaksanakan transformasi industry 4.0 yang menyeluruh. Istilah
"Industri 4.0" sering dikaitkan dengan konsep Internet of Things (IoT), yang mengacu pada perangkat networked yang dapat bertukar data (Pace, Manuri, & and A. Sanna, n.d.).
Pendidikan harus juga bertransformasi untuk mempersiapkan siswa mencapai standar teknologi industry 4.0 (Rüßmann et al., 2015). Augmented Reality (AR) yang merupakan salah satu revolusi teknologi utama (Lee, 2012), dalam pendidikan AR membantu guru menerapkan pendekatan pengajaran (Akçayır & Akçayır, 2017), sehingga pengalaman belajar, learning performance and motivation siswa menjadi lebih baik (Hsin-KaiWu, Wen- YuLee, Chang, & Liang, 2013),(Chen & Tsai, 2012).
Teknologi AR dapat dijadikan dasar menciptakan media pembelajaran (O’Shea, 2011), berupa perangkat mobile yang memberikan informasi virtual dengan dimensi nyata (Cheng, 2018). Penggunaan media pembelajaran berbasis AR kepada siswa melatihkan kemampuan
spasial secara virtual dalam masalah-masalah geometry siswa (Kaufmann, Steinbügl, Dünser,
& J. Glück, 2005)-(Dünser, Steinbügl, Kaufmann, & Glück, 2006).
Design Research merupakan metode penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah local pengajaran dengan mengembangkan bahan pengajaran. Hypothetical Learning Trajectory (HLT) sebagai bagian dari design research menjadi penghubung teori instructional dan eksperimen pengajaran secara konkret, HLT berisi alternative-altenatif kegiatan dan performance siswa selama pembelajaran (Cobb, Confrey, diSessa, Lehrer, &
Schauble, 2003). Dengan demikian, dibutuhkan suatu pengembangan prototipe media pengajaran AR berdasar HLT untuk melatihkan kemampuan spatial siswa. Prototipe Media AR yang dikembangkan diberi nama Media 3Dmetric (3 Dimensi dan Geometric).
B. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan adalah Design Research model Gravemeijer. Langkah design research terdiri preliminary design, teaching experiment, dan retrospective analysis (Gravemeijer & Eerde, 2009). Dalam penelitian ini dilaksanakan fase preliminary design yang meliputi yaitu tinjauan literatur dan pengembangan HLT.
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Membuat HLT (Hypothetical Learning Trajectory)
Pengembangan 3Dmetric dilakukan melalui HLT (Hypothetical Learning Trajectory), berdasar indicator spatial siswa pada dimensi rotasi, konstruktif ruang, rekonstruksi, visualisasi, dan orientasi (Maier, 1996), (Bosnyák & Nagy-Kondor, 2008).
Secara lengkap dimensi, indikator, aktivitas, dan hipotesis dijelaskan pada Tabel 1.
Setidaknya agar pembelajaran terarah dan efektif, HLT meliputi aktivitas dan hipotesis pembelajaran yang dibuat berdasar indikator (Ivars, Fernández, Llinares, & Choy, 2018).
Tabel 1. Dimensi, Indikator, Aktivitas, dan Hipotesis Kemampuan Spasial Siswa Dimensi Indikator Aktivitas Siswa Hipotesis
Rotasi Menginvestigasi suatu
objek geometri Aktivitas 1
Siswa memprediksi gambar bangun ruang ketika bangun tersebut diputar-putar
Hipotesis 1
Siswa dapat menggambar bangun ruang yang diputar sekali
Konstruktif Ruang
Menyatakan
kedudukan antar unsur- unsur suatu bangun ruang
Aktivitas 2
Siswa menghubungkan bagian- bagian visual pada sisi bangun ruang
Hipotesis 2
Siswa dapat menentukan minimal satu unsur bangun ruang
Rekonstruksi Mengontruksi dan merepresentasikan model-model geometri yang digambar pada
Aktivitas 3
Siswa menggambar benda-benda di sekitar dengan
mepresentasikan model geometri
Hipotesis 3
Siswa dapat menggambar 4-5 benda-benda di sekitar dengan tepat
bidang datar dalam konteks ruang Visualisasi Mengidentifikasi dan
mengklasifikasi gambar geometri
Aktivitas 4
a. Siswa memvisualisasikan bangun ruang menjadi jaring- jaring
b. Siswa memvisualisasikan jaring-jaring menjadi bangun ruang
Hipotesis 4 a. Siswa dapat
memvisualisasikan bangun ruang menjadi jaring-jaring dengan sisi sederhana.
b. Untuk sisi yang tidak sederhana siswa mengalami kesulitan dalam menentukan suatu sisi dalam jaring-jaring atau bangun ruang tersebut Orientasi Membayangkan
bentuk atau posisi suatu objek geometri yang dipandang dari sudut pandang tertentu
Aktivitas 5
Siswa memprediksi visual bangun ruang bila dilihat dari sudut pandang lain
Hipotesis 5
Siswa mengerti front view, side view dan top view dari bangun ruang
.
2. Perancangan Media 3Dmetric
3Dmetric dikembangkan dengan berbantuan dari Blender versi 2.79, tracker dan aplikasi Augment untuk membaca koding dari model Blender (Yingprayoon, 2015).
Gambar 1 menunjukkan preface Blender untuk mempermudah dalam memproses tracker AR atau image target. Melalui Blender kita dapat dengan mudah memilih bangun ruang sesuai kebutuhan. Gambar 2 menujukkan pembuatan objek melalui Blender. Buat tracker sebagai alat pendeteksi Augmented reality sehingga terbaca oleh Augment untuk menampilkan hasil 3D yang telah dikerjakan di Blender engine, tracker dapat berupa seperti Gambar 3.
Gambar 1. Preface Blender
Gambar 2. Pembuatan objek 3Dmetric melalui Blender
Gambar 3. Contoh tracker image untuk Media 3Dmetric
Tahap berikutnya yaitu penginputan objek 3Dmetric lalu tracker yang telah dibuat pada website dari Augment seperti pada Gambar 4 dan Gambar 5. Pastikan model dalam mode, dimana semua orang dapat mengakses model tersebut tanpa log in pada sebuah akun. Setelah proses penginputan media 3Dmetric dapat dioperasikan dengan membuka Aplikasi Augment pada Smartphone. Dengan berbekal kamera smartphone untuk men-scan tracker yang telah dicetak sebelumnya. Hasil pengaplikasian Augmented Reality dapat dilihat pada Gambar 6, dapat terlihat benda (kursi dan meja) dapat
“muncul” dari layar monitor.
Gambar 4. Laman website Augment untuk menginput model 3D
Gambar 5. Laman website Augment untuk menginput tracker
Gambar 6. Interface objek kursi
3. Penggunaan Prototype
Hasil penelitian yang akan dijelaskan disini meliputi design user interface akhir dengan pembahasan penggunaan prototype beserta cara kerjanya melalui HLT. Untuk membuka model-model dari media 3dmetric, langkah awal yaitu menginstall aplikasi augment pada playstore. Gambar 7 menunjukkan layout aplikasi augment. Setelah menginstall aplikasi tersebut dan membukanya, kita menklik tombol scan untuk
memproses pembacaan tracker AR sehingga berubah menjadi objek media 3Dmetric.
Gambar 8 menunjukkan hipotesis aktivitas 1 media 3Dmetric, yang membuat siswa mampu memutar-mutar suatu benda atau objek yang berada pada sekelilingnya tanpa mengeluarkan energi yang banyak. Sehingga membantu siswa untuk lebih memahami suatu bagian dari bangun ruang. Selain itu, dapat memudahkan siswa untuk menggambar kembali suatu bangun yang berada di sekitarnya.
Gambar 7. Tampilan awal aplikasi augment
Gambar 8. Hipotesis Aktivitas 1 Media 3Dmetric
Gambar 9 menunjukkan hipotesis aktivitas 2 media 3Dmetric, dimana siswa dapat menyebutkan unsur-unsur dari bangun ruang khususnya kubus. Unsur-unsur bangun ruang yang terlihat diantaranya rusuk, sisi serta diagonal. Aktivitas 2 mempermudah siswa untuk memahami unsur pada bangun ruang, sehingga siswa dapat menyatakan kedudukan antar unsur-unsur suatu bangun ruang. Gambar 10 menunjukkan hipotesis aktivitas 3 media 3Dmetric, yang dapat membuat siswa mampu melihat dengan jelas
tentang diagonal ruang dan diagonal sisi, sehingga mempermudah siswa untuk dapat membedakan sekaligus menghitung diagonal ruang dan diagonal sisi.
Gambar 9. Hipotesis Aktivitas 2 Media 3Dmetric
Gambar 10. Hipotesis Aktivitas 3 Media 3Dmetric
Gambar 11 menunjukkan hipotesis aktivitas 4 media 3Dmetric, dimana dapat dapat membuat siswa mampu mengetahui bagaimana cara untuk membuat suatu jaring-jaring melalui sebuah bangun ruang yang dapat diputar-putar sehingga dapat mengetahui berbagai sisi dari bangun ruang dan dapat membuat jaring-jaring dari bangun ruang yang memiliki sisi bermotif sesuai dengan indikator mengidentifikasi dan mengklasifikasi gambar geometri, serta menginvestigasi suatu objek geometri. Gambar 12 menunjukkan hipotesis aktivitas 5 media 3Dmetric, dimana siswa dapat memutar bangun tersebut sehingga siswa dapat melihat dari berbagai sisi bangun tersebut. Siswa dapat membayangkan bentuk atau posisi suatu objek geometri yang dilihat dari sudut pandang tertentu
Gambar 11. Hipotesis Aktivitas 4 Media 3Dmetric
Gambar 12. Hipotesis Aktivitas 5 Media 3Dmetric
Pengembangan prototype media 3DMetric melalui HLT memiliki 3 prinsip yakni memberi tantangan, memberi fantasy, dan melihat bagian yang tidak terlihat bagi pemakainya (Dunleavy, 2014). Teknologi berbasis AR termasuk media 3DMetric menjadikan objek 2D tampak seperti 3D, konsekuensi positif dari penggunaan teknologi AR yaitu real world annotation, contextual visualization, and vision-haptic visualization (Santos et al., 2014). Sejalan dengan teori pembelajaran konstruktivis yakni memfasilitasi siswa belajar secara fisik dan dunia nyata, media 3DMetric juga memfasilitasi kesadaran metakognisi, memfasilitasi penyelidikan otentik, pengamatan, membimbing teman, pengajaran timbal balik (Dunleavy & Dede, 2013).
D. KESIMPULAN
Prototipe media 3Dmetric melalui HLT tepat digunakan untuk mengembangkan kemampuan spasial siswa dalam dimensi rotasi, konstruktif ruang, rekonstruksi,
visualisasi, dan orientasi. Dengan menggunakan media 3Dmetric siswa dapat melakukan 6 hipotesis aktivitas spasial geometri. Media 3DMetric melalui HLT berorientasi konstruktivis dan memenuhi 3 prinsip desain AR yakni memberi tantangan, memberi fantasy, dan melihat bagian yang tidak terlihat bagi pemakainya.
E. DAFTAR PUSTAKA
Akçayır, M., & Akçayır, G. (2017). Advantages and challenges associated with augmented reality for education: A systematic review of the literature. Educational
Research Review, 20(1), 1–11.
https://doi.org/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1747938X16300 616
Bosnyák, Á., & Nagy-Kondor, R. (2008). The spatial ability and spatial geometrical knowledge of university students majored in mathematics. Acta Didactica Universitatis Comenianae. Mathematics, (8), 1–25.
Chen, C.-M., & Tsai, Y.-N. (2012). Interactive augmented reality system for enhancing library instruction in elementary schools. Computers & Education, 59(2), 638–652.
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.03.001
Cheng, K.-H. (2018). Surveying Students ’ Conceptions of Learning Science by Augmented Reality and their Scientific Epistemic Beliefs. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(4), 1147–1159.
https://doi.org/10.29333/ejmste/81811
Cobb, P., Confrey, J., diSessa, A., Lehrer, R., & Schauble, L. (2003). Design Experiments in Educational Research. Educational Researcher, 32(1). Retrieved from https://doi.org/10.3102/0013189X032001009
Dunleavy, M. (2014). Design Principles for Augmented Reality Learning. TechTrends:
Linking Research & Practice to Improve Learning, 58(1), 28–34.
https://doi.org/10.1007/s11528-013-0717-2
Dunleavy, M., & Dede, C. (2013). Augmented Reality Teaching and Learning. In Handbook of Research on Educational Communications and Technology (pp. 735–
745).
Dünser, A., Steinbügl, K., Kaufmann, H., & Glück, J. (2006). CHINZ ’06 Proceedings of the 7th ACM SIGCHI New Zealand chapter’s international conference on Computer-human interaction: design centered HCI. In Virtual and augmented reality as spatial ability training tools (pp. 125–132).
Gravemeijer, K., & Eerde, D. van. (2009). Design Research as a Means for Building a Konwledge Base for Teachers and Teaching in Mathematics Education. The Elementary School Journal, 109(5), 510–524.
Hsin-KaiWu, Wen-YuLee, S., Chang, H.-Y., & Liang, J.-C. (2013). Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education. Computers &
Education, 62(March), 41–49.
Ivars, P., Fernández, C., Llinares, S., & Choy, B. H. (2018). Enhancing Noticing: Using a Hypothetical Learning Trajectory to Improve Pre-service Primary Teachers’
Professional Discourse. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(11). https://doi.org/10.29333/ejmste/93421
Kaufmann, H., Steinbügl, K., Dünser, A., & J. Glück. (2005). General Training of Spatial Abilities by Geometry Education in Augmented Reality. In Annual Review of CyberTherapy and Telemedicine (pp. 65–76).
Lee, K. (2012). Augmented Reality in Education and Training. Linking Research and Practice to Improve Learning, 56(2), 13–21. https://doi.org/10.1007/s11528-012- 0559-3
Maier, P. . (1996). Spatial Geometry and Spatial Ability - How to Make Solid Geometry Solid? Proceedings of the Annual Conference of Didactics of Mathematics, 3(1), 69–81.
O’Shea, P. M. (2011). Augmented Reality in Education: Current Trends. International Journal of Gaming and Computer-Mediated Simulations, 3(1). Retrieved from http://go.galegroup.com/ps/anonymous?id=GALE
%7CA430319110&sid=googleScholar&v=2.1&it=r&linkaccess=abs&issn=194238 88&p=AONE&sw=w
Pace, F. D., Manuri, F., & and A. Sanna. (n.d.). Augmented Reality in Industry 4 . 0,.
Am. J. Comput. Sci. Inf. Technol, 6(1), 1–7.
Rüßmann, M., Lorenz, M., Gerbert, P., Waldner, M., Justus, J., Engel, P., & Harnisch, M. (2015). Industry 4.0. The Future of Productivity and Growth in Manufacturing.
Boston Consulting, (April), 1–5. https://doi.org/10.1007/s12599-014-0334-4
Santos, M. E. C., Chen, A., Taketomi, T., Yamamoto, G., Miyazaki, J., & Kato, H.
(2014). Augmented Reality Learning Experiences: Survey of Prototype Design and Evaluation. IEEE Transactions on Learning Technologies, 7(1), 38–56.
https://doi.org/10.1109/TLT.2013.37
Yingprayoon, J. (2015). Teaching Mathematics using Augmented Reality. Proceedings of the 20th Asian Technology Conference in Mathematics, 20, 384–391.
