RUANG LINGKUP EXPERIMENTAL DESIGN
Perancangan percobaan atau rancangan percobaan (Design of Experiment) adalah kajian mengenai penentuan kerangka dasar kegiatan pengumpulan informasi terhadap objek yang memiliki variasi (stokastik), berdasarkan prinsip-prinsip statistika. Bidang ini merupakan salah satu cabang penting dalam statistika inferensial dan diajarkan di banyak cabang ilmu pengetahuan di perguruan tinggi karena berkaitan erat dengan pelaksanaan percobaan (eksperimen).
Perancangan percobaan dapat dikatakan sebagai "jembatan" bagi peneliti untuk bergerak dari hipotesis menuju pada eksperimen agar memberikan hasil yang valid secara ilmiah. Dengan demikian, perancangan percobaan dapat dikatakan sebagai salah satu instrumen dalam metode ilmiah.
Kajian perancangan percobaan adalah pelaksanaan percobaan (eksperimen) terkendali. Dalam percobaan semacam ini, peneliti memberikan sejumlah tindakan (dapat juga "pelabelan" sesuai dengan ciri-ciri objeknya, diistilahkan sebagai perlakuan atau treatment) pada sejumlah objek yang memiliki variasi pada derajat tertentu. Objek ini diistilahkan sebagai satuan percobaan atau experimental unit, yang dapat berwujud hewan, tumbuhan, manusia, atau barang. Apabila perlakuan yang sama dikenakan terhadap sejumlah objek, objek-objek ini merupakan ulangan (replicate) dari perlakuan tadi. Pengamatan dilakukan terhadap sejumlah karakteristik yang diminati sang peneliti terhadap objek-objek tadi. Hipotesis statistis ditentukan ("hipotesis nol") untuk memaknai pengaruh perlakuan-perlakuan yang diberikan terhadap hasil pengamatan (data) yang ada.
Beberapa pustaka menggunakan istilah experimental design bagi untuk rancangan-rancangan yang dibuat untuk kegiatan pengumpulan informasi tidak terkendali, seperti survei, jajak pendapat (polling), penelitian pengamatan (natural experiment), dan quasi-experiment.
Meskipun hal ini memiliki dasar statistika, kajian klasik perancangan percobaan tidak mencakup tipe-tipe penelitian semacam itu.
Perancangan/rancangan percobaan (experimental design) sering disingkat Rancob adalah cabang ilmu statistik yang mempelajari teknik mengatasi, mengisolasi atau mengontrol keragaman materi atau lingkungan suatu percobaan, sehingga perbedaan-perbedaan yang timbul karena berbagai perbedaan perlakuan terhadap satuan-satuan percobaan dapat dipisahkan dengan jelas. Dengan demikian kesimpulan yang akan ditarik dari suatu percobaan dalam menjawab hipotesis-hipotesis dapat dilaksanakan secara objektif.
Prinsip dasar dalam upaya meningkatkan validitas penelitian yaitu: (1) pengulangan (replication), (2) pengacakan (randomization), dan (3) pengendalian lokal (misal melalui pengelompokan satuan-satuan percobaan).
Pengulangan (replication), berfungsi agar dapat menilai galat percobaan (eksperimental error) atau keragaman bahan percobaan, haruslah setiap perlakuan dicobakan dalam lebih dari satu satuan percobaan. Pengacakan (randomization), dimana satuan percobaan harus mempunyai peluang yang sama dalam menerima suatu perlakuan tertentu. Dengan cara ini terhindarlah percobaan dari bias yang disebabkan adanya perbedaan antara satuan-satuan percobaan.
Sedangkan lokal kontrol (pengawasan setempat), satuan-satuan percobaan yang mendekati keseragaman dikumpulkan menjadi kelompok-kelompok. Dengan demikian perbandingan- perbandingan di dalam kelompok akan memiliki ketepatan yang tinggi, sedangkan beda-beda yang terdapat antara kelompok itu menjamin bahwa daerah pengambilan kesimpulan tidak menjadi terlalu sempit.
Percobaan adalah penyelidikan terencana untuk mendapatkan fakta baru, untuk memperkuat atau menolak hasil-hasil percobaan terdahulu. Percobaan tersebut secara kasar dimasukan ke dalam 3 kategori yaitu: (1) percobaan pendahuluan; (2) percobaan kritis; dan (3) percobaan demonstrasi.
Percobaan pendahuluan, peneliti mencoba sejumlah besar perlakuan untuk mendapatkan petunjuk bagi percobaan mendatang; Percobaan kritis, peneliti membandingkan respons terhadap beberapa perlakuan yang berbeda untuk memastikan beda-beda yang bermakna.
Sedangkan percobaan demonstrasi, sering dilakukan oleh petugas penyuluhan, misalnya ketika ia membandingkan respons suatu perlakuan baru dengan yang sudah baku.
Jenis-jenis rancangan percobaan dapat digolongkan / dikelompokkan berdasarkan rancangan dasar/lingkungan dengan berbagai kombinasi pola percobaan: keseimbangan jumlah ulangan, jumlah faktor yang diujikan dan pengacakan di lapangan.
Jenis rancangan percobaan
Rancangan dasar atau yang dapat juga disebut rancangan lingkungan adalah pembagian jenis rancangan percobaan berdasarkan kondisi lingkungan dimana percobaan itu dilaksanakan.
Rancangan Acak Lengkap (RAL), diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan homogen (atau dapat dianggap homogen), Perlu dijelaskan disini bahwa yang disebut
"lingkungan" adalah faktor-faktor lain diluar faktor yang sedang diteliti. Dalam percobaan RAL setiap unit percobaan di acak secara sempurna,tanpa dibatasi oleh blok dsb.
Rancangan Acak Kelompok (RAK), diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan tidak homogen (heterogen), misalnya percobaan-percobaan yang dilaksanakan di lapangan, dimana terdapat 1 sumber keragaman diluar faktor penelitian. Dalam percobaan RAK setiap unit percobaan ditempatkan secara acak pada setiap kelompok.
Rancangan Bujur Sangkar Latin (RBSL), diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan tidak homogen, dimana terdapat dua sumber keragaman diluar faktor penelitian.
Dalam percobaan RBSL setiap unit percobaanditempatkan sedemikian rupa sehingga tidak adaperlakuan yang sama dalam satu baris ataukolom. Ciri khas RBSL adalah jumlah ulangan yang sama dengan jumlah perlakuan. Disarankan RBSL diterapkan pada percobaan yang memiliki 4 sampai 8 perlakuan.
Berbagai Jenis Rancangan Percobaan
Jenis-jenis rancangan percobaan dapat digolongkan / dikelompokkan berdasarkan rancangan dasar/lingkungan dengan berbagai kombinasi pola percobaan: keseimbangan jumlah ulangan, jumlah faktor yang diujikan dan pengacakan di lapangan.
1. Jenis rancangan percobaan
Rancangan dasar atau yang dapat juga disebut rancangan lingkungan adalah pembagian jenis rancangan percobaan berdasarkan kondisi lingkungan dimana percobaan itu dilaksanakan.
• Rancangan Acak Lengkap (RAL)
Diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan homogen (atau dapat dianggap homogen), Perlu dijelaskan disini bahwa yang disebut "lingkungan" adalah faktor-faktor lain diluar faktor yang sedang diteliti. Dalam percobaan RAL setiap unit percobaan di acak secara sempurna, tanpa dibatasi oleh blok dsb.
• Rancangan Acak Kelompok (RAK)
Diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan tidak homogen (heterogen), misalnya percobaan-percobaan yang dilaksanakan di lapangan, dimana terdapat 1 sumber keragaman diluar factor penelitian. Dalam percobaan RAK setiap unit percobaan ditempatkan secara acak pada setiap kelompok.
• Rancangan Bujur Sangkar Latin (RBSL)
Diterapkan pada percobaan yang dilakukan pada lingkungan tidak homogen, dimana terdapat 2 sumber keragaman diluar faktor penelitian. Dalam percobaan RBSL setiap unit percobaan ditempatkan sedemikian rupa sehingga tidak ada perlakuan yang sama dalam satu baris atau kolom. Ciri khas RBSL adalah jumlah ulangan yang sama dengan jumlah perlakuan. Disarankan RBSL diterapkan pada percobaan yang memiliki 4 sampai 8 perlakuan.
2. Pola percobaan berdasar keseimbangan jumlah ulangan
• Seimbang (complete)
Suatu percobaan dikatakan seimbang jika setiap perlakuannya memiliki jumlah ulangan yang sama.
• Tidak seimbang (incomplete)
Suatu percobaan dikatakan tidak seimbang jika ada perlakuan yang memiliki jumlah ulangan tidak sama dengan perlakuan lainnya.
3. Pola percobaan berdasar jumlah faktor yang diujikan
• Tunggal
Percobaan tunggal adalah suatu percobaan dimana hanya ada satu faktor yang dicobakan, sedangkan factor lainnya (perlakuan dasar) dibuat sama. Dalam percobaan tunggal, perlakuan hanya terdiri atas perbedaan taraf (level) dari faktor peubah tunggal yang diteliti, sedangkan semua faktor lain sebagai perlakuan dasar yang diberikan secara seragam bagi semua petak.
Dengan hanya menyelidiki satu faktor saja, maka keterangan/hasil yang diperoleh hanya ditentukan oleh perlakuan yang dicobakan saja.
• Faktorial
Percobaan faktorial adalah suatu percobaan dimana dalam satu keadaan (unit percobaan) dicobakan secara bersamaan dari beberapa (2 atau lebih) percobaan-percobaan tunggal. Dari percobaan faktorial, selain dapat diketahui pengaruh-pengaruh tunggal faktor yang diujikan, dapat diketahui pula pengaruh gabungan (interaksi) dari masing-masing faktor yang diujikan.
4. Pola percobaan berdasar pola pengacakan
Pola pengacakan suatu percobaan erat kaitannya dengan tujuan dilaksanakannya percobaan itu sendiri.
• Sederhana
Percobaan sederhana adalah suatu percobaan yang dirancang sedemikian rupa sehingga setiap perlakuan dikenakan pada masing-masing rancangan dasar yang sesuai (RAL, RAK, RBSL). Pola sederhana dapat diterapkan baik pada percobaan tunggal maupun percobaan faktorial.
• Nested (Tersarang)
Sebenarnya percobaan faktorial tersarang bukan disebabkan oleh pola pengacakan, melainkan sebagai akibat dari sifat-sifat faktor yang dicobakan. Pola tersarang lazim ditemukan pada percobaan dengan faktor kualitatif yang dikombinasikan dengan faktor kuantitatif, dimana faktor kuantitatif merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari faktor kualitatif. Sebagai ilustrasi adalah suatu percobaan jenis pupuk N (kualitatif) yang dikombinasikan dengan dosis masing masing pupuk tersebut (kuantitatif). Rancangan dasar yang dipergunakan dapat berupa RAL, RAK ataupun RBSL.
• Split Plot (Petak Terbagi)
satu faktor yang lebih dipentingkan dari factor lainnya
• Strip Plot = Split Block (Petak Berjalur = Blok Terpisah)
lebih mementingkan interaksi antara kedua factor yang dicobakan
