Pemanfaatan Augmented Reality untuk Pembelajaran Geometri

#1Dicky Dwijayanto, *2Rosa Ariani Sukamto, #3Harsa Wara P

Program Studi Ilmu Komputer,
Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Pendidikan Indonesia

Jl. Setiabudhi No. 229 Bandung 40154 Jawa Barat – Indonesia

#1dicky.dwijayanto@gmail.com, *2rosa.ariani@upi.edu, #3harsawara@gmail.com

ABSTRAK - Pemodelan geometri yang merupakan salah satu materi mata pelajaran matematika yang membutuhkan visualisasi yang jelas dan pada umumnya untuk pemodelan geometri ini dituangkan pada media kertas yang merupakan media 2 dimensi. Dengan menggunakan objek 3 dimensi dan disimulasikan menggunakan teknologi Augmented Reality dengan scenario manipulasi interaksi dengan objek acuan yaitu Fiducial Marker sebagai media interaktif.
Penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan suatu media pembelajaran interaktif yang berbasis memanfaatkan teknologi augmented reality untuk menunjang kegiatan pembelajaran dan meningkatkan pemahaman terhadap bangun ruang (geometri). Penelitian ini dilaksanakan di SD YWKA Bandung dengan subjek penelitian kelas V SD pada mata pelajaran matematika. Instrumen penelitian yang digunakan antara lain angket validasi ahli pada tahap pengembangan yang diberikan kepada guru matematika, ahli media dan angket penelitian sisa terhadap media pada tahap uji coba terbatas.
Dari penelitian tersebut didapatkan media pembelajaran berbasis augmented reality yang telah dikembangkan dinilai Sangat Baik dan layak digunakan dengan rata-rata persentase kelayakan 85.90% oleh ahli media, 92,76% oleh ahli materi.
Kata Kunci: Geometri, Kecerdasan Spasial, Media Pembelajaran Interaktif, Augmented Reality, ARToolKit. I. PENDAHULUAN
Kecerdasan adalah anugerah yang dimiliki oleh manusia. IQ saja tidak cukup untuk mengukur kecerdasan manusia, sehingga kecerdasan dapat dikelompokkan ke dalam 8 jenis, yaitu kecerdasan linguistik, logis-matematis, spasial, kinestetik-jasmani, musikal, antarpribadi, intrapribadi, dan naturalis. Dari kedelapan jenis kecerdasan yang ada, topik yang diangkat dalam penelitian ini adalah kecerdasan spasial [1].
Kecerdasan spasial tidak hanya berpengaruh kepada kemampuan seseorang dalam menggambar atau melukis, tetapi juga berpengaruh pada cara berpikir seseorang dalam memvisualisasikan suatu objek. Banyak siswa yang mengalami kesulitan untuk memecahkan tugas-tugas yang membutuhkan keterampilan visualisasi spasial dan berpikir spasial. Untuk mendapatkan nilai kelulusan, mereka belajar tanpa sepenuhnya memahami masalah spasial dan solusi dalam ruang tiga dimensi [2].
Alat peraga yang dibuat pada penelitian ini adalah aplikasi yang memanfaatkan teknologi augmented reality. Augmented reality adalah sebuah teknologi pencitraan visual yang masih jarang dimanfaatkan di Indonesia. Augmented reality menjadi menarik dikembangkan karena menggabungkan dunia virtual dan dunia nyata secara real time.
Augmented reality sangat erat kaitannya dengan aplikasi interaktif. Interaktif adalah interaksi antara user dengan aplikasi, bukan hanya objek 3D yang merepresentasikan marker (objek acuan) di dunia nyata yang kemudian menampilkan objek 3D tersebut sesuai dengan posisi dan orientasi marker (Viewpoint Control) namun juga dapat berupa pemilihan objek 3D mana yang akan ditampilkan maupun interaksi untuk memanipulasi objek 3D yang tampil dengan bantuan media interaksi. Selain media interaksi, ada juga logika proses untuk menjalakan interaksi dalam sebuah aplikasi AR. Logika proses inilah yang disebut sebagai skenario interaksi.
Dalam AR, terdapat beberapa jenis scenario interaksi yang dapat digunakan sebagai media penghubung antara user dan aplikasi, yaitu Viewpoint control (navigation), 3D Spatial Manipulation, Selection and Release, Manipulation, dan Event Generation [3].
Media kontrol yang digunakan dalam dunia nyata yang digunakan untuk interaksi tersebut ada beberapa jenis, yaitu Motion sensors (changes in 6 dimensional space), Vision focus, Markers, Props (gun, flashlight), Audible interaction and feedback, Additional hand held computer (stylus), Gloves, dan hand movement [4]. Gambar 1 merupakan contoh augmented reality dengan menggunakan objek acuan marker.
Pemodelan geometri yang merupakan salah satu materi matematika yang membutuhkan visualisasi yang jelas dan pada umumnya untuk pemodelan geometri ini dituangkan pada media kertas yang merupakan media 2 dimensi. Banyak siswa yang mengalami kesulitan untuk memecahkan tugas-tugas yang membutuhkan keterampilan visualisasi spasial dan berpikir spasial. Untuk mendapatkan nilai kelulusan mereka belajar tanpa sepenuhnya memahami masalah spasial dan solusi dalam ruang 3 dimensi [2].
Dengan menggunakan objek 3 dimensi dan disimulasikan menggunakan teknologi Augmented Reality dengan skenario manipulasi interaksi dengan objek acuan yaitu Fiducial Marker sebagai media interaktif. Diharapkan akan menjadi teknologi Augmented Reality sebagai sebuah kemajuan teknologi yang dapat dipakai dalam dunia pendidikan dan ini juga mendukung penalaran secara spasial untuk membantu masalah matematika khususnya geometri.

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Augmented Reality
Teknologi Augmented Reality (AR) merupakan teknologi yang memungkinkan penambahan citra sintetis kedalam lingkungan nyata. Berbeda dengan teknologi Virtual Reality (VR) yang sepenuhnya mengajak pengguna ke dalam lingkungan sintetis, AR memungkinkan pengguna melihat objek virtual 3D yang ditambahkan ke dalam lingkungan nyata.
Ada tiga poin penting dalam Augmented Reality, yaitu combines real and virtual, is interactive and realtime dan is registered in 3D [5]. Berdasarkan arti kata Augmented Reality berarti Realita Tertambah, yang berasal dari kata Augmented yang berarti penambahan dan Reality yang berati realita/kenyataan. B. Kecerdasan Spasial
Kecerdasan spasial dapat disimpulkan dari kemampuan untuk merepresentasikan dan menalar sesuatu. Selain citra, seperti yang diidentifikasi oleh Einstein, representasi spasial termasuk diagram, gambar, peta, dan model. pemikiran dengan representasi spasial berbeda secara substansial dari penalaran sekuensial digunakan dengan representasi linguistik, seperti teks dan melibatkan interaksi kognitif dengan informasi spasial untuk memecahkan masalah [6].
Meskipun kecerdasan linguistik dan logika matematik itu valid dalam tes IQ, tapi dua hal tersebut tidak menjadi sebuah ukuruan untuk kecerdasan spasial. Namun, ada banyak tes spasial intelijen yang mengukur komponen diskrit yang berkaitan dengan representasi spasial dan penalaran spasial [7]. Komponen-komponen ini meliputi tata ruang persepsi, visualisasi spasial dan rotasi mental. C. Fiducial Marker
Kotak dengan border sangat tebal, umumnya berwarna hitam – putih. Merupakan objek acuan yang paling mudah dikenali secara visual. Hal ini karena pola yang mudah dikenali serta bentuknya yang sangat merepresentasikan marker pada Augmented Reality. Gambar 2.1 berikut merupakan contoh marker dalam Augmented Reality.

Gambar 2.1 Contoh marker dalam AR

D. ARToolKit
ARToolkit adalah software library perangkat lunak untuk membangun aplikasi Augmented Reality (AR). Seperti terlihat pada gambar 2.2 ARToolkit merupakan integrasi antara library yang terdiri dari ARToolkit dan OpenGL, Microsoft Visual Studio C++ sebagai IDE, dan Compiler C.

Gambar 2.2 ARToolkit Main Compotition
ARToolKit menggunakan teknik visi komputer untuk menghitung posisi kamera di dunia nyata dan hubungannya terhadap marker, sehingga memungkinkan para programmer untuk menampilkan objek virtual ke marker tersebut. E. Interaktif Augmented Reality
Interaktif AR adalah kombinasi sistem AR dengan kontrol interaktif. Pengguna berinteraksi dengan objek virtual dalam lingkungan AR dengan menggunakan objek nyata. Interaktif AR dipilih karena alasan penting sebagai berikut. 1. Pengguna memanipulasi objek nyata untuk memanipulasi objek virtual. 2. Dapat berinteraksi meski tidak menggunakan perangkat khusus. 3. Beberapa objek virtual dapat dimanipulasi dalam satu waktu. 4. Memungkinkan beberapa pengguna berkolaborasi dalam waktu yang sama.
Tujuan Interaktif AR adalah mencoba menghilangkan kesenjangan interaksi antara interaksi yang berada di lingkungan nyata dengan interaksi dalam sistem computer. III. METODE PENELITIAN A. Desain Penelitian
Penelitian ini secara umum merupakan penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan suatu media pembelajaran interaktif yang berbasis memanfaatkan teknologi augmented reality untuk menunjang kegiatan pembelajaran dan meningkatkan pemahaman terhadap bangun ruang (geometri). Metode penelitian yang tepat untuk penelitian ini adalah Metode Penelitian dan Pengembangan atau dikenal juga dengan istilah Research And Development (R&D). Hal ini bersesuaian dengan pendapat Borg & Gall [8], “Educational research and development (R&D) is a process used to develop and validate educational products.”

B. Instrumen Penelitian
Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, instrumen didefinisikan sebagai alat yang digunakan untuk melakukan sesuatu. Sedangkan penelitian memeliki arti pemeriksaan, penyelidikan, kegiatan pengumpulan, pengolahan, analisis dan penyajian data secara sistematis dan objektif untuk memecahkan suatu persoalan atau menguji suatu hipotesis.
Sesuai dengan prosedurnya penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap, dan setiap tahapnya menggunakan instrumen tersendiri. Instrumen yang akan digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi tiga bagian, yaitu instrumen studi lapangan, instrumen validasi ahli, dan yang terakhir instrument penelaian siswa. C. Teknis Analisis Data Seperti dijelaskan sebelumnya, hasil observasi dan wawancara studi lapangan dikategorikan sebagai data kualitatif dan diolah terpisah. Sedangkan angket need assessment diolah dengan menghitung frekuensi alternated jawaban yang telah dipilih pada masing-masing pertanyaan yang diberikan untuk kemudian dianalisis. Untuk mengukur data angket menggunakan rumus:
P = fn×100%
Keterangan:
P = angkat presentase f = frekuensi jawaban n = banyaknya responden
Tabel 3.1 Tabel Kriteria Presentase Angket Presentase Jawaban | Kriteria | P = 0 | Tak seorang pun | 0<P<25 | Sebagian Kecil | 25<=P<50 | Hampir setengahnya | 50<=P<75 | Setengahnya | 75<=P<100 | Sebagian Besar | P=100 | Seluruhnya |

Sedangkan untuk melakukan perhitungan dengan skala Likert, pertama-tama ditentukan terlebih dahulu skor ideal. Skor ideal adalah skor yang ditetapkan dengan asumsi bahwa setiap responden pada setiap pertanyaan memberi jawaban dengan skor tertinggi [9]. Data akan dianalisis dengan menggunakan rumus berikut:

P= skor pengumpulan dataskor ideal x 100%

P = angket presentase,
Skor ideal = skor tertinggi tiap butir x responden.

Setelah penghitungan selesai dilakukan, selanjutnya adalah menggolongkan hasil yang diperoleh dalam empat kategori berikut: Bagan rating scale bila dijelaskan dalam bentuk tabel adalah sebagai berikut : Skor Presentase (%) | Interpretasi | 0% - 24,99% | Tidak Baik | 25% - 49,99% | Kurang Baik | 50% - 74,99% | Baik | 75% - 100% | Sangat Baik | Tabel 3.2 Tabel Kategori Tingkat Validitas
Data yang bersifat kualitatif seperti komentar dan saran dijadikan dasar dalam merevisi media pembelajaran interaktif. IV. HASIL PENELITIAN

A. Hasil Studi Pendahuluan
Tahap analisis yang dilakukan pada penelitian ini dimulai dari studi literatur mengenai media pembelajaran berbasis augmented reality dan teori teori pendukungnya. Sebagian dari hasil studi literatur telah dibahas pada BAB II dan dijadikan sebagian acuan untuk melakukan pengembangan pembelajaran berbasis augmented reality ini. Selain studi literature, studi lapangan dilakukan untuk mengetahui permasalahan dan keadaan dari tempat penelitian sekaligus memahami tentang pandangan siswa terhadap pembelajaran dengan menggunakan teknologi augmented reality. Studi lapangan dilakukan dengan teknik wawancara ke 2 orang guru setelah itu melakukan pengujian kemampuan siswa dalam memahami bangun ruang telah dilakukan ke 40 orang siswa - siswi kelas 6 SD YWKA Bandung.
Tabel 4.1 Hasil Wawancara Hambatan | Dukungan | * Kurangnya media dan bahan / sumber belajar contohnya alat peraga. * Sulitnya siswa untuk memahami objek/bangun geometri dalam media 2 dimensi. | * Semangat siswa untuk belajar tinggi * Para tenaga pengajar sangat terbuka dengan ide-ide baru yang dapat membantu proses belajar mengajar. * Disetiap ruangan kelas sudah disediakan Projector. | B. Perancangan Media
Mengacu pada tahap analisis yang telah dilakukan, peneliti melanjutkan ke tahap perancangan dan pengembangan. Tahap perancangan dimulai dengan pembuatan skema media pembelajaran berbasis augmented reality yang akan dikembangakan. Untuk lebih jelasnya, skema media yang telah dirancang dapat dilihat dalam gambar berikut:
Gambar 4.1 Contoh marker dalam AR
Dari skema di atas terlihat struktur media yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu bentuk fisik (media cetak berupa buku), dan aplikasi augmented reality dimana keduanya saling melengkapi. Dapat dilihat juga komponen yang harus dibuat yaitu marker, pattern, dan objek 3 dimensi. Penjelasan tentang cara kerja media dilihat dari skema diatas yaitu: 1. Marker dalam Magic Board dibaca oleh kamera sebagai video input 2. Marker yang masuk akan dibaca oleh aplikasi dan diidentifikasi sebagai pattern dengan ID tertentu 3. Aplikasi akan memanggil objek 3 dimensi sesuai dengan ID pattern yang terbaca 4. Objek 3 dimensi tersebut ditampilkan di atas marker melalui video output 5. Proses nomor 1 akan diulang terhadap marker-marker selanjutnya, sehingga satu marker bekorespondensi dengan satu pattern dan satu pattern berkorespondensi dengan satu objek 3 dimensi. C. Pengembangan Media
Rancangan layout untuk studi kasus Magic Geometry Board terdiri dari atas gambar 4.2 adalah gambar rancangan layout untuk studi kasus Magic Geometry Board. Dengan Perincian fungsi dari setiap Marker Controller sebagai berikut : a. Marker Controller F : untuk status pengurangan b. Marker Controller S : untuk translasi sumbu x c. Marker Controller R : untuk translasi sumbu y d. Marker Controller P : untuk translasi sumbu z e. Marker Controller Q : untuk dilatasi (skala) f. Marker Controller G : untuk status penambahan g. Marker Controller N : untuk rotasi sumbu x h. Marker Controller L : untuk rotasi sumbu y i. Marker Controller J : untuk rotasi sumbu z j. Marker Controller K : untuk disable action
Gambar 4.2 Rancangan Layout Board D. Validasi Ahli Materi
Validasi ahli materi dilakukan oleh guru mata pelajaran matematika SD YWKA. Aspek yang dinilai ahli materi adalah aspek umum aspek pembelajaran, dan aspek substansi materi. Berikut hasil validasi ahli materi:
Tabel 4.2 Validasi ahli materi terhadap media pembelajaran berbasis augmented reality No | Aspek | Jumlah Butir | Skor Kriterium *) | Perolehan Skor | Persentase **) | | | | | | | 1 | Umum | 5 | 20 | 17 | 85 | 2 | Pembelajaran | 11 | 44 | 42 | 95.45 | 3 | Substansi Materi | 4 | 16 | 15 | 93.75 | 4 | Komunikasi Visual | 8 | 32 | 31 | 96.87 | Rata-rata | 92.76 |
Dari tabel diatas terlihat hasil judgement dari para ahli materi, mulai dari aspek umum hingga aspek komunikasi visual dengan rata-rata 92.76% atau dikategorikan Sangat Baik.
Bisa dilihat bahwa aspek yang mendapat penilaian paling besar adalah aspek Komunikasi Visual sebesar 96.87 %. Sedangkan aspek dengan nilai terendah adalah aspek Pembelajaran sebesar 85 %. Rentang antara setiap kategori dari rating scale ditentukan oleh skor ideal pada setiap kategori : a) Kurang = (1*1*28)/112*100 = 25% b) Cukup = (2*1*28)/112*100 = 50% c) Baik = (3*1*28)/112*100 = 75% d) Sangat Baik = (4*1*28)/112*100 = 100%

Persentase sebesar 92,76% menunjukan bahwa prototype yang telah dibuat, dari segi validasi materi layak digunakan oleh siswa dalam pembelajaran. E. Validasi Ahli Media
Media pembelajaran yang dikembangakan divalidasi oleh beberapa ahli media dari beberapa aspek, diantaranya adalah aspek umum, aspek media dan komunikasi visual. Hasil dari validasi dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.3 Validasi ahli media terhadap media pembelajaran berbasis augmented reality No | Aspek | Jumlah Butir | Skor Kriterium *) | Perolehan Skor | Persentase **) | | | | | | | 1 | Umum | 5 | 20 | 18 | 90 | 2 | Media | 9 | 36 | 30 | 83.33 | 3 | Komunikasi Visual | 8 | 32 | 27 | 84.37 | Rata-rata | 85.90 |
Dari tabel diatas, bisa dilihat bahwa validasi media pembelajaran berbasis augmented reality oleh ahli media untuk mengetahui kelayakan multimedia dari aspek umum sebesar 90%, aspek media sebesar 83,33%, dan aspek komunikasi visual sebesar 84,37%. sedangkan presentase rata-rata kelayakan dari 3 aspek tersebut adalah sebesar 85.90% termasuk dalam kategori interval “sangat baik”. Untuk komentar dan saran yang ada pada lembar penilaian digunakan sebagai masukan dalam perbaikan media pembelajaran berbasis augmented reality.
Rentang antara setiap kategori dari rating scale ditentukan oleh skor ideal pada setiap kategori : a) Kurang = (1*1*22)/88*100 = 25% b) Cukup = (2*1*22)/88*100 = 50% c) Baik = (3*1*22)/88*100 = 75% d) Sangat Baik = (4*1*22)/88*100 = 100%
Persentase sebesar 85,90% menunjukan bahwa prototype yang telah dibuat, dari segi validasi media layak digunakan oleh siswa dalam pembelajaran. V. PENUTUP A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penilitian yang dilaksanakan, maka dapat disimpulkan beberapa hal mengenai Interaktif AR dengan menggunaka ARToolKit untuk meningkatkan kecerdasan spasial sebagai berikut: 1. Menurut hasil tanya jawab dengan guru di SD YWKA bahwa guru memiliki kesulitan untuk menjelaskan bangun ruang dikarenakan guru tidak memiliki alat atau media khusus untuk menjelaskan kepada para siswa. 2. Berdasarkan hasil pengujian awal yang penulis lakukan di kelas 6 dengan jumlah responden sebanyak 40 orang dapat disimpulkan bahwa kurangnya kemampuan siswa dalam memahami bangun ruang. 3. Ditinjau dari berbagai aspek seperti aspek umum, media, substansi materi, pembelajaran dan komunikasi visual, media pembelajaran berbasis augmented reality yang dikembangkan telah mendapatkan penilaian katergori sangat baik, mulai dari penilaian yang diberikan ahli materi, ahli media maupun pengguna. 4. Ditinjau dari berbagai indikator, media pembelajaran yang dikembangkan dinilai sangat baik oleh seluruh siswa. B. Saran
Masih melihat dari hasil penelitian dan pengembangan yang telah dilakukan peneliti, ada beberapa saran yang ingin disampaikan sehingga penelitian ini dapat dikembangkan kembali oleh peneliti selanjutnya yaitu: 1. Peneliti menyadari media pembelajaran berbasis augmented reality yang dikembangan masih memiliki banyak kekurangan. Dilihat dari segi substansi materi, tampilan, interaktifitas dan masih banyak kekurangan lainnya yang peneliti tidak sadari. Oleh karena itu, dari laporan ini semoga dapat diambil sedikit pelajaran bagi peneliti selanjutnya dalam mengembangkan media yang serupa agar jauh lebih baik dan sempurna. 2. Untuk penelitian Magic Geometry Board saat ini hanya dapat menampilkan 3 objek geometri dan untuk mengganti objek tersebut harus dilakukan secara manual oleh peneliti. Rekomendasi selanjutnya agar penggantian objek geometri dapat dilakukan secara otomatis oleh user. 3. Terlepas dari berbagai kekurangannya, media pembelajaran berbasis augmented reality yang telah dikembangkan oleh peneliti ini, sekiranya dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin dan digunakan dalam pembelajaran. Tidak hanya ditempat penelitian tetapi juga di gunakan dilembaga lain, melihat materi yang cukup umum. 4. Melihat potensi pengembangan media sejenis pada bidang pendidikan alangkah baiknya jika peneliti selanjutnya terus melakukan pengembangan pada mata pelajaran lainnya. 5. Media yang dikembangkan baru diuji kelayakan dan kegunaannya saja dalam pembelajaran. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut dan mendalam mengenai efektivitas penggunaannya, baik berkaitan dengan peningkatan motivasi siswa, pemahaman, maupun aspek aspek lain yang nantinya berguna bagi kemajuan dunia pendidikan.

VI. DAFTAR PUSTAKA [1] Garner’s, Howard. (1983). Theory of Multiple Intelligences. [2] Kaufmann, Hannes. (2004). Dissertation Geometri Education with Augmented Reality. [3] Bowman, Doug A. (2001).”An Introduction to 3-D User”. [4] Landgraaf, Wouter Alexander de. (2004). Interaction between users and Augmented Reality systems: Human-Computer Interaction of the future. Amsterdam: Vrije Universiteit Amsterdam. [5] Azuma, Ronald T. (1997). A Survey of Augmented Reality. Malibu: Hughes Research Laboratories. [6] Rogers, E. (1995) A cognitive theory of visual interaction. Cambridge UK: MIT Press.

[7] Lohman, D. F., Pellegrino, J. W. Alderton, D. L. & Regian, J. W. (1987). Individual differences in spatial abilities, in S. H. Irvine & S. E. Newstead, (Eds.) Intelligence and Cognition, Dordrich: Kluwer

[8] Borg, W.R., & Gall, M.D. (1979). Educational research: An introduction (3rd ed.). New York: Longman.

[9] Sugiyono. (2008). Metode Penelitian Pendidikan. Bandung : CV. Alfabeta.