Robotic dalam pembelajaran Matematika

Perkembangan teknologi yang semakin pesat menuntut guru untuk lebih kreatif dalam menyampaikan materi. Teknologi yang sudah ada diantaranya adalah robot. Namun, robot seringkali hanya digunkan untuk materi perkembangan teknologi saja, padahal terdapat beberapa mata pelajaran yang dapat menggunakan robot sebagai penyampai materi atau media pembelajarannya. Mata pelajaran tersebut antara lain Sains, Teknologi, Teknik dan Matematika atau sering disebut dengan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematic). Level peserta didik yang akan dibahas dalam makalah ini adalah level pendidikan dasar antara umur 6 sampai dengan 12 tahun, karena pada level ini dibutuhkan penyampaian konsep dasar STEM yang menyenangkan untuk meningkan motivasi pesera didik dalam belajar STEM. Penerapan ilmu robotika dalam pembelajaran STEM pada pendidikan dasar dinilai dapat melibatkan peserta didik secara kognitif, tingkah lau dan emosional, sehingga dapat mempengaruhi motivasi peserta didik.

Robotika dan mesin otomasi telah mewarnai perkembangan ilmu sains dalam bidang akademik pendidikan dan industri. Namun dalam bidang akademik pengenalan robotika biasanya hanya sebatas kecanggihan teknologi dari robot itu sendiri (Alamisis, 2012). Padahal, robot dapat menjadi alat edukasi yang baik untuk diterapkan dalam pembelajaran. Inspirasi penerapan robot sebagai media pembelajaran sebagian besar mengambil dari teori pendekatan konstruktivisme yag dikemukakan oleh Piagiet (1974)dan direvisi oleh Seymour Papert (1980) bahwa peserta didik dapat lebih memaknai teori yang diajarkan ketika peserta didik belajar menerapkannya melalui sebuah kreasi dan inovasi. Teori ini menunjukkan pembelajaran yang berpusat pada peserta didik yang mengeksplor pengetahuannya melalui manipulasi dan konstruksi obyek.

Robotika adalah inovasi media pembelajaran baru untuk menyalurkan ilmu pengetahuan dan mengajarkan pemahaman pengetahuan dengan realita pada orang – orang di luar penelitian sains seperti anak – anak (Miglino, 1999). Robotika merupakan salah satu teknologi dan media pembelajaran terbaik yang dapat mengintegrasikan pengetahuan, keterampilan dan sikap. Dengan menggunakan robotika akan mengenalkan peserta didik pada teknologi baru yang kreatif dan inovatif yang mendorong keinginan peserta didik untuk mengkonstruksikan sendiri robot yang mereka inginkan. Peserta didik juga akan memiliki pola pikir untuk menjadi kreator aktif dalam bidang teknologi dan sains daripada menjadi konsumer pasif dari teknologi (Eguchi, 2014).
   

Komponen Robotik

1. Kontroler.Kontroler jantung dari sistem robot . Kontroler menyimpan informasi yang berkaitan dengan data data robot, yang telah diprogram sebelumnya. Kontroler berfungsi untuk mengontrol pergerakan dari manipulator. Untuk kontroler sendiri telah diatur oleh sebuah program dengan bahasa tertentu. program tersebut kemudian disimpan didalam memori. Dalam memori data dapat di keluarkan atau di edit sesuai dengan kebutuhan. Dulu kontroler dibuat dari drum mekanik yang bekerja secara sequential dan sangat sederhana. Pada saat sekarang kontroler menggunakan PLC (programmable logic control) yang bekerja dengan pergerakan yang sangat komplek dari sistem robot.

2. Manipulator.Manipulator memiliki dua bagian, yaitu bagian dasar dan bagian tambahan. Bagian dasar manipulator bisa kaku terpasang pada lantai area kerja ataupun terpasang pada rel. Rel berfungsi sebagai path atau alur sehinga memungkinkan robot untuk bergerak dari satu lokasi ke lokasi lainnya dalam satu area kerja. Bagian tambahan merupakan perluasan dari bagian dasar, bisa disebut juga lengan/arm. Bagian ujungnya terpasang efektor yang berfungsi untuk mengambil/mencekam material. Manipuator digerakkan oleh actuator atau disebut sistem drive. Actuatuator atau sistem drive menyebabkan gerakan yang bervariasi dari manipulator. Actuator bisa menggunakan elektrik, hidrolik ataupun pneumatik.

3. Power Suply (Catu Daya).Power supply adalah penghantar catu daya pada kontroler dan manipulator sehingga dapat bekerja. Suatu sistem robot dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian untuk kontroler dan bagian untuk manipulator. Bagian kontroler menggunakan elektrik sedangkan bagian manipulator bisa menggunakan elektrik, pneumatik, hidrolik ataupun ketiganya.

4. Efektor.Efektor berfungsi sebagai bagian terakhir yang menghubungkan antara manipulator dengan objek yang akan dijadikan kerja dari robot. Sebagai contoh efektor dapat berupa peralatan las, penyemprot cat ataupun hanya berupa penjempit objek. Efektor jika disamakan dengan manusia seperti jari-jari tangan yang dapat digerakan untuk memindah atau mengangkat materilal ataupun peralatan yang dapat digunakan untuk mengelas, mengecat, menempa, mengisi botol, dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan. Kerja efektor dapat berupa mekanik, elektrik, pneumataik (grifer), maupun hydrolik.

5. IC Mikrokontroller.Tipe-tipe Ic mikrokontroller yaitu ATMega8, ATMega8535, ATMega32, ATMega16, Atmega328, ATMega128. tergantung jumlah pin dan kapasitas memori yang kita butuhkan, untuk Robot Line Follower standard IC ATMega8 sudah memenuhi untuk jumlah pin input output yang akan digunakan dan kapasitas memorinya.

6. Resistor (R).Resistor  berfungsi sebagai penghambat arus listrik, memperkecil arus dan membagi arus listrik dalam suatu rangkaian. Satuan yang dipakai untuk menentukan besar kecilnya nilai resistor adalah Ohm.

7. Transistor (Tr).Transistor adalah suatu bahan yang dapat merubah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik menjadi bahan penghantar atau setengah menghantar arus listrik. Sifat ini disebut bahan semikonduktor.

° Untuk NPN, jika ada arus yang mengalir dari basis menuju emitor maka akan ada arus yang mengalir dari collector menuju emitor.

° Untuk PNP, jika ada arus yang mengalir dari emitor menuju basis maka akan ada arus yang mengalir dari emitor menuju collector.

B = Ic / Ib, dimana Ic >> Ib

Dimana, B : besar penguatan

Ic : arus collector

Ib : arus basis

8. LED (Light Emiting Diode) dan LED Superbright.LED biasa berfungsi sebagai lampu indikator pada saat sensor bekerja, dan bekerja pada forward. LED Superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dibaca sensor. Kerjanya ketika sumber tegangan masuk pada battery on, maka arus masuk sehinnga Led superbrigth menyala dengan terang yang kemudian dibiaskan pada photodioda.

9. Photo Dioda (PD). Photo dioda berfungsi sebagai sensor cahaya. Cara pemasangannya dengan LED indikator yaitu terbalik. Bekerja pada bias reverse.

10. Crystal. Crystal yang dipakai untuk USBAsp biasanya bernilai 12Mhz, untuk Minimum sistem biasanya memakai 11.59200 Mhz bisa juga 16Mhz, sedangkan untuk minimum sistem ARDUINO biasanya menggunakan crystal 16Mhz.

11. Kapasitor Keramik.  Kapasitor yang biasanya digunakan pada kaki crystal 22pf (pikofarad) atau 33pf. untuk pada kaki output driver motor biasanya dipasang 100nf (nano farad)

12. Kapasitor Elektrolit (Elco). Untuk kapasitor pada rangkaian minimum sistem biasanya digunakan elco 10uf/16v (10mikro farad 16 volt)

13. Resistor. Untuk LED pada rangkaian sensor atau indikator biasanya digunakan resistor dengan nilai 220 ohm atau 330 ohm. sedangkan untuk Photodioda bernilai 10Kilo ohm.

14. Project Board.Digunakan untuk mengetes rangkaian sebelum kita buat ke dalam papan PCBnya.

15.Socket DC. Pada rangkaian ARDUINO biasanya digunakan socket Dc yang hadap kesamping atau posisinya tidur.

16.TAC Switch. Push button kecil tapi disebutnya TAC Switch, banyak macam ukuran, bentuk dan jumlah pin. biasanya digunakan untuk tombol inputan dan reset pada minimum sistem. yang sering dipakai 2 pin dan 4 pin.

17. Terminal Biru/Hijau 2 Pin. Terminal yang digunakan untuk inputan sumber dari baterai, atau juga bisa digunakan untuk output ke motor. ada warna biru dan juga warna hijau dan jumlah pin yang berbeda, tergantung kebutuhan kita.

 18 Konektor DB9. Digunakan untuk komunikasi serial pada minimum sistem.

19. Photodioda Photo dioda adalah sensor intensitas cahaya sama seperti LDR, bentuknya sama dengan LED untuk membedakannya, bagian dalam photodioda jika dilihat akan terlihat berwarna hitam.

20. Dioda. Digunakan pada rangkaian driver motor dan rangkaian pengaman pada tegangan masuk rangkaian (jika input + dan – terbalik rangkaian tidak rusak).

21. Dioda Bridge. Digunakan pada rangkaian driver motor.

22. Socket IC. Digunakan untuk melindungi IC pada saat penyolderan dan mudah menganti bila terjadi kerusakan, jadi saat penyolderan IC tidak langsung terpasang pada rangkaian tapi socket terlebih dahulu.

23. LED. Sebagai lampu indikator sumber dan sensor, terdapat banyak macam warna.

24. Trimpot. Digunakan pada rangkian komparator sensor Line Follower Robot, biasanya yang dipakai bernilai 10K.

25. Multitune. Sama seperti trimpot, hanya saja Range/Jarak putarannya lebih besar sehingga tingkat kepresisiannya lebih besar jika dibandingkan dengan trimpot. dan harganya cukup mahal. 

26. IC Driver Motor L298. Digunakan pada rangkaian driver motor 

Perkembangan robot ini pasti berdampak banyak untuk kehidupan manusia dan lingkungannya. Dampaknya mulai dari yang positif hingga yang negatif. Untuk positif robot diantaranya adalah:

1. Robot Membantu Meringankan Pekerjaan Manusia. Berbagai macam robot dibuat, dan setiap robot memiliki kemampuannya masing-masing. Ada robot yang dibuat untuk membersihkan rumah, untuk mengambil Bom, dan semua robot itu dibentuk agar bisa menggantikan manusia.

2. Robot Tidak Memiliki Rasa Bosan, Lelah, Emosi. Mustahil saat bekerja atau diperintah oleh manusia, robot akan diam tidak melaksanakan perintah, atau berkata, “Saya Malas”. Robot akan terus bekerja tanpa henti, hingga energinya habis atau ada perangkat yang rusak.

3. Robot Mudah Dan Cepat Dalam Perbaikan. Manusia membutuhkan waktu lama untuk bisa  sembuh dari cedera. Robot hanya perlu ganti suku cadang dan bisa baik lagi saat itu juga. Ketika error robot hanya perlu di reset atau program ulang. Bayangkan manusia membutuhkan lama untuk bisa beranjak dari sakit hatinya atau pikirannya.

4. Robot Bisa Dibuat Sebesar Dan Seperti Apapun. Robot adalah mahluk elektronik yang bentuk mekaniknya bisa dibuat seperti apapun, dan sebesar apapun. Di sesuaikan dengan kebutuhan manusia. Jika manusia hanya memiliki 2 kaki, robot bisa dibuat berkaki 1000 sekalipun. Jika tinggi manusia kurang dari 300 Cm, Robot bisa dibuat setinggi gedung.

5. Di Industri Robot Adalah Pekerja Ikhlas. Yang robot butuhkan hanyalah listrik dan suku cadang jika rusak. Tidak seperti para buruh manusia, robot tidak akan butuh waktu istirahat, robot tidak perlu uang salari, tidak membutuhkan asuransi, jamsostek,  robot tidak akan berdemo.

Dan untuk negatif robot diantarannya:

1. Manusia Menjadi Pemalas. Karena banyaknya peran yang tergantikan robot, pekerjaan manusia akan semakin sedikit, dan semua hal akan dilakukan oleh robot. Maka manusia tidak hanya akan menjadi pemalas, tapi mungkin saja jadi gemuk dan lumpuh, karena kurang beraktivitas.

2. Sempitnya Lapangan Kerja. Ini yang akan cepat dirasakan, akan ada banyak orang yang jadi penggangguran, karena semua pabrik pekerjanya sudah diganti dengan robot.

3. Krisis Energi. Robot bisa hidup menggunakan listrik, dan manusia juga sangat membutuhkan listrik. Dengan banyaknya robot yang hidup di bumi, maka bumi akan banyak kekurangan energi secara drastis.

4. Menumpuknya Sampah. Robot yang rusak jika tidak diperbaiki atau dimanfaatkan kembali, akan menambah penumpukan sampah di dunia.

5. Global Warming. Dengan terjadinya krisis energi dan menumpuknya sampah elektronik, bukan hal mustahil pemanasan global akan lebih cepat.

Robotik dalam pembelajaran Matematika 

Robotika yang digunakan untuk problemsolving learning juga melatih peserta didik untuk dapat berpikir ilmiah (Sullivan, 2008). Beberapa pemaparan diatas menunjukkan bahwa robotika dalam pendidikan dimaksudkan untuk menerapkan ilmu pengetahuan atau teori yang didapat peserta didik ke dalam suatu obyek yang nyata. Keluaran peserta didik yang diharapkan dalam penerapan robotika dalam pendidikan ini adalah peserta didik selain dapat memahami penerapan teori juga dapat berpikir ilmiah dan berpartisipasi aktif dalam kemajuan penciptaan teknologi. 

Pada penelitian pendidikan menengah (Nugent et al. ,2008 dan Nugent et al., 2009), dilaporkan bahwa robotika meningkatkan keterampilan peserta didik dalam operasi pecahan, rasio dan dan sistem koordinat. Kemudian hal ini mendorong pada penelitian berikutnya (Nugent et al., 2010) tentang pembelajaran bilangan desimal dan rasio yang juga sukses diterapkan pada robotika.

Bers, Flannery, Kazakoff, & Sullivan (2014) menggunakan TangibleK Robotics untuk melatih cara berpikir teknik komputasi peserta didik pendidikan dasar umur 3-6 tahun. TangibleK Robotics diprogram untuk menirukan gerakan Hokey – Pokey, peserta didik menghitung pengulangan pada gerakan Hokey – Pokey untuk menyederhanakan program dan menerapkan ilmu matematika dalam penjumlahan. Untuk peserta didik 6 tahun ke atas, TangibleK Robotics diprogram untuk permainan “Simon Says”. Peserta didik didorong untuk berpikir komputasi kondisional robot hanya melakukan tindakan jika diberi perintah “Simon Says”. Alamisis (2012) memfokuskan penelitiannya pada pelatihan guru dalam pembelajaran sains berbasis robotika. Materi yang digunakan adalah materi gerak. Guru menggunakan robot sebagai media untuk memperhitungkan gerak lurus beraturan, dipercepat maupun diperlambat.

Kegunaan robotik pada pembelajaran

Membantu peragakan konsep abstrak

Beberapa subjek atau mata pelajaran memiliki konsep abstrak yang perlu dipahami, seperti sains dan matematika. Tidak semua anak dapat memahami atau menerima dengan baik konsep-konsep abstrak yang diterangkan secara dikte atau tulisan di papan tulis. Robot edukasi (yang dirancang khusus untuk bidang edukasi/pendidikan) mempermudah pengajar untuk menerangkan konsep abstrak dengan mudah. Aplikasi pemrograman yang dimiliki robot edukasi, seperti SPRK Edition dari Sphero, mempermudah pengajar dalam menerangkan konsep abstrak dengan cara yang lebih mudah pada anak-anak.

Dengan robot yang bisa diprogram, para pengajar dapat menciptakan visual learning. Mereka dapat menunjukkan konsep abstrak dari pelajaran yang rumit melalui peragaan secara nyata di hadapan anak-anak. Para pengajar dapat menerangkan kegunaan fungsi dan rumus itu melalui program pada robot. Ketika peragaan robot tersebut berhasil, anak-anak dapat melihat secara langsung kegunaan atau penerapan fungsi dan rumus tersebut di dunia nyata, dengan cara yang lebih mudah dan menarik!

Setelah penjelasan oleh sang pengajar, anak-anak kemudian bisa langsung mempraktikannya dengan sang robot. Anak-anak pun bisa mengembangkan fungsi dan rumus tersebut melalui pemrograman pada robot edukasi, tentu rasanya seperti sedang bermain bagi mereka. Tetapi dampaknya, ilmu tersebut dapat terekam dengan baik di otak anak-anak.

Meningkatkan Hubungan
Kebanyakan robot edukasi digunakan untuk membantu pemahaman anak dalam belajar sains,teknologi,teknik dan matematika.

Membuka Pemikiran Komputasional.'Anak-anak pun tidak melihat robot yang ada di dalam kelas mereka sebagai sesuatu yang menua, atau sesuatu yang lama. Para pendidik berharap dapat mengubah ketertarikan murid pada robot menjadi sebuah passion untuk belajar bagaimana memprogram dan memanipulasi platform robotika.Vikas Gupta, CEO dari Play-i, salah satu perusahaan robotika baru, berkata, “Ini tentang membuka dunia pemikiran secara komputasional pada cara yang sesuai dengan  usia mereka.” Gupta bersikeras bahwa meskipun tanpa menulis kode, anak-anak mulai mengembangkan “pemikiran komputasion al”, kemampuan memisahkan suatu benda ke dalam beberapa bagian, memahami elemen individual mereka dan menyusunnya kembali.

Menarik minat anak perempuan pada robot.

Ketika pengajar berpikir mengenai manfaat dan kelemahan menggunakan robot dalam kegiatan belajar, menarik perhatian anak perempuan menjadi fokus yang paling penting.  Secara anekdot, Inbar(salah satu perancang robot dari perusahaan RobotsLab)  mengatakan para guru melaporkan bahwa anak-anak perempuan lebih unggul daripada anak-anak laki-laki dalam sains komputer ketika mereka berada di lingkungan yang semuanya adalah perempuan.  “Jika kamu pergi ke sebuah sekolah perempuan, kamu akan melihat performa mereka sebenarnya lebih tinggi daripada di sekolah pria,” ujar Inbar. Tapi, jika anak perempuan tidak dikenalkan pada sains dan teknologi sedari dini, banyak yang menyerah ke stereotype di mana lapangan tersebut tidak sesuai untuk anak-anak perempuan.

Inbar menemukan bahwa anak-anak perempuan lebih tertarik dengan pemrograman robot jika terhubung pada merancang sesuatu yang kreatif. “Kami ingin menunjukkan bahwa robot dan pemrograman tidak hanya untuk anak laki-laki,” ujar Inbar, “Tidak ada masalah dengan hubungan anak perempuan dalam subjek STEM.” Pengajar hanya perlu menolong mereka untuk menyadari bahwa mereka menyukainya dan mau mencoba berkompetisi dengan anak laki-laki, yang kadang-kadang menahan anak perempuan.

Salah satu robot yang bisa kamu datangkan adalah robot SPRK Edition dari Sphero. Tapi, kamu juga bisa mendatangkan robot lain seperti Sphero 2.0. Kedua robot tersebut sangat cocok untuk hadir di dalam kelasmu—bahkan robot pintar Sphero lainnya

Robotik untuk pembelajaran  matematika

DAFTAR PUSTAKA

https://jurnal.uns.ac.id/uvd/article/view/15854/pdf

http://www.news.palcomtech.com/komponen-komponen-yang-terdapat-pada-robot/

https://blog.halorobotics.co.id/robot-dalam-kelas-memberikan-manfaat-signifikan/
https://kelasrobot.com/positif-dan-negatif-robot/

dari artikel di atas permasalahan yang ditemukan penulis:
1. apa langkah awal guru untuk menerapkan robotik dalam pembelajaran di kelas?
2.apakah menurut anda guru dan siswa di lingkungan sekolah anda siap menerapkan pembelajaran dengan robotik?
3.Apakah guru terancam perannya dengan kehadiran robot di kelas?