RANCANGAN PERCOBAAN

RANCANGAN PERCOBAAN

2.1   Tujuan Suatu Percobaan

Pada dasarnya maksud atau tujuan suatu percobaan dapat disebutkan atau diuraikan:  (1) penaksiran  atau estimasi, dalam hal ini mencakup penentuan besarnya perbedaan tanggapan atau respon dan pula untuk meranalkan tingkat tanggapan dan (2) pengujian suatu hipotesis.

Jadi pada pririsipnya tujuan suatu percobaan dapat disimpulkan seperti apa yang diuraikan oleh ARTHUR LINDER (1964) ialah untuk mendapatkan jawaban atas auatu persoalan atau rnasalah dengan teliti dan tepat di dalam jangkauan waktu yang terbatas dan dengar anggaran yang tertentu, serta bahan yang terbatas pula, Di atas telah disebutkan kata teliti atau dalam bahasa asing; disebut dengan "precision" yaitu berarti banyak kali dalam pengulangan pengukuran terdapat nilai-nilai yang sama.  Dan  selanjutnya kata tepat atau dalam bahasa asingnya ”accuracy” yang: berrarti ketelitian pengukuran setiap material unit percobaan. Jika dalam suatu percobaan terdapat ketelitian dan ketepatan yang terjadi bersama-sama, maka percobaan tersebut dikatakan "unbiased"atau tidak terdapat pertimbangan yang bersifat ”subyektif”.

Untuk menjelaskan yang dimaksud dengan teliti dan tepat. Arthur Linder (1964) memberikan contoh percobaan penembakan peluru kesuatu titik sasaran tertentu, seperti Gambar 1 berikut.

Dalam Gambar 1 berikut ditunjukkan pada empat peluang atau kemungkinan dari hasil-hasil penembakan yang dapat akan dicapai,

						IV   Tinggi
	II  Rendah

 

Gambar 1 

Ketelitian dan Ketepatan

Dari Gambar 1 di atas dapat dijelaskan sebagai beriut:

1.       Pada keadaan I dan II memiliki ketelitian yang lebih rendah, karena pengaruh kesalahan-kesalahan sistematik. Kesalahan ini mempengaruhi penebakan dengan pengaruh yang sama, sehingga sebarusnya kita dapat mencari sumber kesalahan kemudian menghindari pengaruh tersebut.

2.       Pada keadaan I dan II memiliki ketepatan penembakan yang lebih rendah            karena pengaruh-pengaruh luar yang tidak dapat dikuasai. Pengaruh-pengaruh            ini disamakan dengan pengaruh acak atau kesalahan yang bersifat acak atau random error.

3.       Keadaan IV, kedua macam seperti yang disebutkan di atas yaitu kesalaban sistematik dan kesalahan random, yang sangat kecil-pun mempengaruhi ketepatan penembakan. Jadi dalam hal ini penembakan telah dilakukan dengan sangat seksama atau dengan kata lain telah terjadi ketepatan dan ketelitian yang sangat tinggi. Di dalam ilmu statitik bulan-bulanan atau sasaran yang hendak dituju atau dicapai dapat disamakan dengan parameter pengamatan yang hendak diduga.  Setiap bekas peluru atau titik dapat disamakan dengan nilai statistik atau nilai sampel yang dipakai sebagai nilai dari setiap parameter-parameter yang ingin dicapai.

4.       Hal yang sangat berlawanan dengan keadaan IV adalah keadaan-II di mana ketepatan dan ketelitiannya yang sangat rerdah.

2.2    Langkah-langkah Suatu Percoban

Seperti yang telah diuraikan di atas,  bahwa, untuk mendapatkan ketepatan dan ketelitian yang tinggi tinggi dari suatu hasil penelitian, benaknya diketahui bagaimana cara-cara untuk mengatasi, mengisolasi atau mengendalikan ragamatau variasi atau perbedaan materi dan lingkungan suatu penelitian atau percobaan, sehingga perbedaanperbedaan yang timbul atau yang tampak atau yang disebabkan oleh suatu perlakuan terhadap tanggapan atau respon dari suatu masalah dapat dipisahkar dengan jelas. 

Dengan terjadinya pemisahan tersebut kesimpulan yang ditarikdari basil penelitian, merupakan jawaban hipotesis (hipotesis = dugaan) akan bersifat objektif artinga data merupakan respon dari perlakuan yang diteliti.

Dari awal sampai akhir suatu pepenelitian perlu diketahui petunjuk pelaksanaan penelitian yang baik.  Langkah-langkah tersebut adalah:

1.     Langkah pertama pada percobaan adalah mengupulkan data atau angka-angka pengamatan atau pengukuran dari objek yang diteliti.   Hal ini dapat dijalankan dengan dua cara yaitu: 

(1) Dengan mengadakan penarikan contoh atau sensus atau pencacaban yang lengkap merupakan batas ekstrim dari suatu penarikan contoh atau pengambilan sampel dari objek yang ada.

(2)  Dengan menyelenggarakan suatu percobaan sendiri. 

2.   Langkah kedua terdiri atas penyederhanaan data pengamatan sehingga diperoleh bentuk yang lebih pekat seperti harga tengah (rata-rata = average); simpangan baku contoh (standard deviation) merupakan beberapa misal dari penyederhanaan data. 

      Penyusunan data dalam bentuk daftar atau diagram atau grafik memberikan pertolongan dalam menunjukkan ciri-ciri atau sifat atau karakter dari sekumpulan data pengamatan populasi atau data pengamatan sampel.

3.   Langkah terakhir dari analisis statistika, terdiri atas suatu jenis analisis yang digunakan untuk dapat mengambil kesimpulan. Hal ini dapat menyangkut persoalan pendugaan parameter, penentuan selang kepercayaan bagi parameter-perameter (confidence limits), pengujian hipotesis atau penentuan pemilihan sesuatu tindakan dari berbagai tindakan yang memungkinkan untuk dipilih atau dilakukan.  Pada langkah ketiga ini diperlukan pengertian mengenai teori ilmu hitung peluarg (probability theori).  Akan tetapi, cara-cara statistika tidak dapat dipahami seluruhnya, banya oleh karena pemakaian teori hitung peluang saja.  Selain itu, pemikiran secara induktif yang merupakan bagian dari logika atau filsafat matematika dari ilmu pengetahuan sangat diperlukan.

2.3  Unsur dasar Suatu Percobaan

Sebelum melakukan suatu penelitian atau percobaan baik yang berupa percobaan lapang maupun percobaan laboratorium, hendaknya peseorang peneliti lebih  dahulu  memahami unsur dasar atau prinsip dasar dari perancangan percobaan.  Sebelum menginjak pada masalah prinsip dasar suatu penelitian, terlebih dahulu diberikan contoh mengenai suatu percobaan, yang diuraikan oleh Arthur Linder (1964) sebagai berikut.

Misalnya seorang peneliti hendak menyelidiki pengaruh berbagai jenis pupuk terhadap sejenis tanaman padi atau tanaman yang lain.  Dalam hal ini dipergunakan empat jenis atau macam pupuk masing-masing: AA; AB; AC; dan AD.  Langkah pertama yang harus diperhatikan adalah mengukur pengaruh keempat jenis pupuk tersebut terhadap tanaman yang dipakai sebagai indikator.  Apakah yang hendak dipakai dasar sebagai pengukur terhadap pengaruh macam pupuk tersebut. Dalam hal ini dapat dipergunakan: berat total tanaman, tinggi tanaman, panjang bagian tertentu seperti tangkai buah, helaian daun, panjang malai, serta benyak lagi bagian-bagian tanaman yang dapat diukur tergantumg pada kehendak sipeneliti atau menurut tujuan penelitian.  

Persoalan di atas harus sudah diketahui atau ditentukan terlebih dahulu sebelum percobaan, sehingga di antara bagian-bagian yang telah ditentukan untuk diukur seperti di atas, yang mana di antararanya yang paling baik dapat dipakai sebagai mengukur respon perlakuan atau pengaruh pupuk tersebut.

Biasanya dalam percobaan terutama percobaan biologis untuk menentukan bagian yang diukur sebagai respon adalah agak sulit.  Untuk menentukan alat pengukur atau parameter pengamatan yang tepat untuk tanggapan atau respon dari perlakuan memerlukan pengetahuan yang mendalam dan pengetahuan tersendiri.  Membandingkan tangapan atau respon perlakuan pupuk, digunakan suatu pembanding di mana pada salah satu kelompok tanaman tidak diberikan perlakuan atau dilakukan pernupukan.  Kelompok tanaman yang tidak diberikan perlakuan ini sering disebut dengan kelompok pembanding atau kelompok kontrol atau kelompok standar.

Selain hal tersebut di atas, yang perlu diperhatikan pula apakah setiap perlakuan yang diberikan itu hanya pada satu jenis tanaman saja, atau beraneka jenis tanaman.  untuk mendapat penjelasan yang lebih baik, perhatikanlah satu percobaan yang                     sangat sederhana ini yang terdiri atas dua perlakuan masing-masing perlakuan A dan perlakuan 0 (0 = tanpa pupuk atau sama dengan kontrol). Pada perlakuan A yaitu tanaman diberikan pupuk 1 g per tanaman.  Percobaan dilakukan dengan menggunakan tanaman padi yang diukur pada umur tanaman 18 minggu setelah tanam.

Sebagai contoh, pengaruh perlakuan dapat diukur dengan mencatat tinggi tanaman atau jumlah daun atau banyak anakan, misalnya jumlah anakan padi pada umur satu bulan.  Di dalam percobaan yang menggunakan tanaman yang menggunakan pot dengan menanam satu tanaman atau satu bibit per pot dan yang diamati adalah jumlah anakan yang tubuh setelah umur empat minggu.  Hal inl dapat disederhanakan seperti bagan di bawah ini.

         Perlakuan                                    :    Kontrol (0)               P1

         No tanaman                                 :           1                      2

         Jumlah anakan umur 4 mg            :           3                      7

Kalau umpamanya hasil percobaan tersebut di atas dibuat dalam suatu bentuk grafik, akan terbentuk grafik garis lurus,  seperti yang tertera pada Gambar 2

7
J    A u    n m   a l     k a    a h    n
3
	0 (P0)			P1

                                            

                                            P e r k a k u a n

Gambar 2.

Jumlah Anakan Padi Setelah Umur Empat minggu.

Dari Gambar 2 dapat diambil kesimpulan sementara bahwa  perlakuan P1 menunjukkan hasil yang lebih baik jika dibandingkan dengan perlakuan 0 (kontrol).  Apabila hal tersebut diperlakukan sebagai penjelasan pengaruh perlakuan P1, berarti merupakan suatu penarikan kesimpulan yang sangat tergesa-gesa, yang dapat menimbulkan perdebatan atau salah persepsi. 

Dengan hanya dari hasil-hasil yang tercatat di atas tersebut, belum dapat diketahui atau pasti dengan jelas apakah perbedaan dari hasil yang didapat ari perlakuan tersebut benar-benar merupakan pengaruh perlakuan P1 dan kontrol (0), ataukah perbedaan tersebut mungkin pula dapat ditimbulkan atau disebabkan oleh daya tumbuh tanaman yang diuji memang berbeda pada setiap perlakuan yang diberikan, atau dengan kata lain memang individu-individu yang ditanam betul-betul tidak sama daya tumbuhnya.

Untuk yang disebutkan belakangan ini haruslah perlu diketahui sedikit tentang keragaman(variability) dari tanaman yang mendapat perlakuan sama.  Sebelum dapat menilai apakah perbedaan pengaruh perlakuan yang  tampak pada tanaman itu betul-betul akibat perlakuan itu sendiri ataukah oleh sifat keragaman (variabilitas) dari bahan percobaan tersebut. Jadi kesimpulannya, untuk mengetahui pengaruh perbedaan perlakuan dan pengaruh keragaman dari bahan percobaan secara sekaligus pada waktu yang sama; haruslah setiap perlakuan dicobakan terhadap lebih dari satu materi (bahan) yang umum disebut dengan melakukan pengulangan percobaan, dengan kata lain percobaan tersebut harus ada ulangan atau replikasi; hal ini akan dijelaskan pada pembicaraan berikut. 

Sehingga dengan demikian unsur-unsur dasar pola penelitian atau percobaan terdiri atas tiga unsur utama yaitu (1) ulangan (replicate),  (2) acak atau rambang (randomized), dan (3) penguasaan lingkungan (local control), serta satu unsur tambahan lagi yaitu simetri atau kesebandingan seperti yang diuraikan berikut:

1.   Dasar pertama: Ulangan atau Replikasi. 

Apabila suatu perlakuan atau objek atau treatment atau keadaan yang sama terjadi atau terdapat lebih dari sekali dalam penelitian atau percobaan maka dikatakan bahwa penelitian atau percobaan tersebut diulang. Jadi ulangan adalah ojek atau perlakuan yang terjadi lebih dari sekali dalam satu percoban.  Alasan utama mengapa diperlukan adanya ulangan pada suatu percobaan adalah agar supaya dapat menduga terjadinya kesalahan percobaan (kesalahan = galat = acak = residu = penyimpangan = error).  Kesalahan percobaan adalah alat yang dipergunakan sebagai dasar pembandingan atau pengujian hipotesis mengenai perlakuan dalam percobaan.  

Tanpa adanya ulangan, kesalahan percobaan itu tidak akan mungkin dapat diukur atau ditentukan. Adanya ulangan dalam percobaan sudah barang tentu memberikan ketepatan yang lebih tinggi dalam membandingkan pengaruh berbagai perlakuan. 

Ulangan yang terlalu besar juga kurang baik akibatnya dalam percobaan, karena banyak memerlukan waktu untuk pengukuran dan kadang-kadang memberikan basil yang kurang tepat, akan tetapi hal ini hanya suatu akibat tambahan saja dari adanya ulangan yang terlalu besar akrena agat sulit menanganinya.

Jadi fungsi ulangan didalam suatu percobaan adalah:

(1)    menyediakan suatu cara penaksiran kesalahan percobaan (galat = acak = residu = error) percobaan;

(2)   mengurangi kesalahan percobaan atau penelitian; dan

(3)  memungkinkan untuk memperoleh suatu taksiran yang lebih teliti dan tepat.

Seringkali terjadi hal yang mengelirukan atau mengaburkan oleh beberapa masalah yang menyerupai ulangan, akan tetapi sebenarnya bukan ulangan.  Haruslah dapat dibedakan antara ulangan dengan pengukuran ulang.

2.    Dasar kedua: Randomisasi atau Pengacakan

Pengacakan lebih umum dikenal dengan sebutan randomisasi; istilah sederhana dalam sehari-hari disebut lotre atau pengundian. Untuk menentukan penempatan suatu perlakuan secara lotre atau acak, dlperlukan alat-alat yang biasa dipakai dalam permainan judi seperti dadu, susunan kartu domino, dan alat-adat lain seperti yang digunakan dalam arisan PKK.  Sekarang pengacakan dapat diganti dengan menggunakan bilangan random dalam komputer dengan sofl-wares Excel dengan perintah:  = rand() enter.  

Dengan cara meranom atau mengundi atau mengacak sesuatu perlakuan; berarti tindakan yang dilakukan sudah bebas dari pengaruh-pengaruh yang bersifat subyektif atau dengan istilah statistikanya, sudah bebas dari bias atau penyimpangan atau kesalahan.

Seperti telah disebutkan di muka bahwa ulangan memungkinkan adanya pengujian statistika dilakukan, tetapi apakah pengujian statistlka itu benar atau tidak bukanlah hal yang serupa; atau dengan kata lain kebenaran statistia bukan tergantung pada sistem pengacakannya, akan tetapi tergantung pada dasar teori yang diterapan dalam analisis percobaan yang dilakukan.

Biasanya ada asumsi tertentu dikemukakan agar pengujian statistika dapat dibenarkan. Asumsi tersebut biasanya adalah bahwa data pengamatan yang didapat, mempunyai sebaran yang bebas dari pengaruh yang subyektif, dan asumsi ini dibenarkan dengan adanya petunjuk acak (error) dari perlakuan pada unit-unit percobaan atau satuan percobaan. 

Unit percobaan adalah satuan terkecil yang terdiri atas satu kesatuan objek atau materi yang medapat perlakuan tunggal.

Jadi satuan percobaan haruslah mempunyai kemungkinan yang sama besar untuk menerima suatu perlakuan tertentu.  Dengan cara   demikian  terbindarlah percobaan dari pengaruh bias atau subyektif, yang disebabkan oleh adanya perbedaan antara satuan-satuan percobaan.

Penunjukkan acak (error) dari variabel-variabel penelitian sangat perlu untuk menjamin penafsiran yang tepat.  Jadi kasalahan percobaan atau penelitian haruslah terhindar dari bias, serta untuk menentukan ketepatan peluang yang bersangkutan yang berhubungan dengan selang kepercayaan (convident interval) atau sering disebut dengan batas kepercayaan, selain itu dapat pula dipakai  untuk melakukan pengujian hipotesis Nol. 

Pada awal pembicaraan, telah dikemukakan bahwa perlu mengadakan perencanaan  satu percobaan dengan maksud agar jawaban yang didapatkan dari perccoaan mempunyai sifat ketepatan dan ketelitian yang tinggi. Agar supaya percobaan atau penelitian mempunyai harapan seperti yang menjadi tujuan tersebut di atas, maka haruslah diusahakan agar besarnya kesalahan percobaan atau galat percobaan mempunyai nilai yang sekecil-kecilnya atau seminimal mungkin.  Hal ini dapat dicapai dengan berbagai cara.  

Dengan demikian, antarkedua dasar percobaan di atas yaitu ulangan dan pengacakan diharapkan untuk mendapatkan nilai penaksiran yang tidak bias pada nilai error (galat) atau kesalahan suatu percobaan atau penelitian yang sedang dilakukan.

3.   Dasar ketiga: Pengendalian lingkungan

Pengendalian lngkulangan adalah suatu usaha dalam pelaksanaan suatu percobaan, dengan membuat lingkungan atau materi percobaan, selain sebagai perlakuan haruslah sehomogen mungkin. Seperti pembuatan block atau kelompok, memilih warna, jenis kelamin dan banyak lagi lainnya haruslah diusahalan sehogen mungkin atau yang sama.

4.   Dasar keempat: Simetri

Mehurut R.A. Fisher (1935) dasar keempat disebut dengan dasar simetri.  Keuntungan dengan menggunakan dasar simetri ini adalah:

(1)  lebih mudah di dalam melakukan analisis data,

(2)  kerjasama antara berbagai perlakuan (yang lebih lajim dikenal dengan istilah interaksi abtar perlakuan lebih mudah ditafsirkan, dan  

 (3)  di samping itu, dasar simetri memudahkan untuk memahami pola percobaan seperti sederhana, split plot, strip plot, split-split plot, split-strip plot, dan sebagainya. 

Oleh karena itu, percobaan atau rencana percobaan haruslah bersifat simeris. Pada prinsip simetri, di mana setiap perlakuan mempunyai ulangan yang sama.  Sebagai kesimpulan umum dapat dikatakan bahwa untuk mendapatkan suatu bentuk percobaan atau penelian yang tepat dan teliti, maka keempat dasar tersebut seperti: ulangan, acak, dan lokal kontrol, serta  dimetri harus dipertahankan sedapat-dapatnya.

Pada contoh yang dibicarakan di muka, bahwa kesalahan-kesalahan yang timbul             karena adanya perbedaan-perbedaan kecil akibat lokal kontol atau karena materi              yang digunakan didak persis sama pada percobaan seperti berat bibit, jenis timbangan yang digunakan, tempat yang tidak rata betul homogen, iklim yang sering berubah,               dan lain-lainnya.

Yang penting sekarang adalah bagaimana membuat atau mengusahakan agar kesalahan percobaan menjadi sekecil-kecilnya, atau bagaimana caranya untuk mendapatkan keadaan percobaan yang mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi, akan tetapi dengan tidak menginggalkan syarat-syarat yang lain, yang tidak menyimpang dari dasar kehomogenan lingkungan selain perlakuan.

Untuk mencapai tujuan atau maksud seperti di atas, R.A. Fisher (1935) menciptakan suatu cara yang diberi nama pengawasan setempat atau pengendalian (local control) atau sering disebut pengelompokkan lingkungan untuk pengendalian lingkungan agar menjadi sehogen mungkin. Dalam pengelompokkan satuan-satuan percobaan yang digunakan dalam penelitian haruslah mendekati keseragaman, sehingga kelompok yang relatif seragam dikumpulkan menjadi kelompok yang homogen atau kelompok yang sama.  Sehingga perbedaan di dalam kelompok sendiri menjadi sedemikian kecilnya; dengan demikian setiap kelompok memiliki ketepatan yang tinggi, sedangkan perbedaan yang terdapat antar-kelompok menjadi lebih luas dan tidak berdampak pada pengaruh perlakuan.  Sehingga, pengambilan kesimpulan tidak menjadi terlalu berbelit-belit.  Apabila perlakuan yang dikenakan ke dalam bahan (= materi = objek) percobaan, maka perlakuan tersebut dilaksanakan diacak pada kelompok yang relatif seragam, sehingga perbandingan antar-perlakuan dilakukan di dalam kelompok atau berdasarkan kelompok yang telah ditentukan. 

Dengan demikian akan menghasilkan ketepatan yang lebib tinggi.  Penentuan pemberian perlakuan untuk setiap satuan atau unit percobaan di dalam kelompok dilakukan secara acak atau random.  Karena dengan demikian dapat terhindar dari bias yang atau terjadi pangedalian lingkungan yang baik.

Dalam perencanaan seperti yang disebutkan di atas dengan tiga dasar percobaan yaitu uIangan (replicate) yang sama, pengacakan (randomized), dan pengendalian lingkungan (local control), maka di dalarnnya telah terselip dasar percobaan yang lain yaitu dasar kempat tentang simetris, karena jumlah ulangan yang sama.

Contoh aplikasi perlakuan.

(1) Pengaruh beberapa dosis pemupukan Urea (Netrogen)pada pertumbuhan padi gogo.  Pada contoh ini perlakuannya adalah Urea.  Akan tetapi,                yang lebih penting dosisnya atau jumlah yang diberikan.  Dosis sebagai  tinggkat = taraf = level perlakuan yang merupakan pencacahan dari perlakuan yang utama (main treatment), menjadi perlakuan yang lebih sederhana dan jelas; seperti  misalnya dosis Urea seperti: N0 = 0 kg /ha;  N1 = 50 kg/ha; N2 = 100 kg /ha; N4 = 200 kg /ha; dan seterusnya.

(2).  Pengaruh beberapa jarak tanam: A = 10 x 30 cm²; A = 20 x 30 cm²; C = 30 x 30 cm²; dan D = 40 x 30 cm² terhadap produksi padi  gogo.  Yang dimaksud dengan perlakuan pada percobaan ini adalah jarak tanam umpamanya dengan kode J dengan ukurannya adalah A; B: C; dan D. Perhatikan mengapa A; B; C; dan D huruf kapital atau dapat dengan kode lain seperti: J1; J2; J3; dan J4.

(3).  Pengaruh beberapa macam herbisida sepert herbisda A; B; C; dan D.  Di mana:      A = herbisida jenis A; B = herbisida jenis B; C = herbisida jenis C; D = herbisida jenis D; dan lain sebagainya.