Friday, March 11, 2011

Penelitian Ilmiah Siswa: Memahami Variabel Penelitian

 Oleh: M.Kanedi

Banyak siswa, terutama anggota Kelompok Ilmiah Remaja di sekolahnya, terobsesi untuk melakukan penelitian, baik dalam rangka berlatih menjadi peneliti atau untuk kepentingan Lomba Pennelitian Ilmiah Remaja atau Olimpiade Penelitian Siswa, tetapi selalu kandas akibat terbatasnya pengalaman dalam mengembangkan potensi inquiry dan wawasan metode ilmiah yang dimiliki. Berikut disajikan panduan ringkas tentang bagaimana kreativitas riset dibangun, dengan mengambil contoh bidang riset  zoologi.


Salah satu pendekatan riset yang paling banyak dilakukan adalah experiment (percobaan).  Ada 3 komponen utama percobaan: objek percobaan (hewan misalnya), ada perlakuan (disebut variabel bebas /independent)  dan akibat yang diamati/dapat diukur (disebut variabel tereikat/bergantung/dependent).

 Hewan Percobaan
Pada dasarnya semua hewan dapat dijadikan objek percobaan, hanya saja jenis percobaan harus disesuaikan dengan sifat, ukuran, dan tempat hidup hewan bersangkutan. Sifat, ukuran, dan tempat atau kebiasaan hidup hewan akan menentukan alat dan metode yang sesuai. Hewan air akan berbeda dengan hewan tanah, juga akan berbeda dengan hewan darat pada umumnya. Hewan yang berbeda jenis kelamin, umur, atau ukuran  tubuh juga akan berbeda responnya terhadap perlakuan. Hal yang juga tidak kalah pentingnya kondisi perilaku hewan percobaan, misalnya apakah sedang stress, birahi, atau sedang bunting, menyusui dan sebagainya.

Mengingat begitu banyak factor yang dapat mempengaruhi percobaan, maka perlakuan prapercobaan terhadap hewan penting menjadi perhatian. Hewan yang baru saja dibawa atau didatangkan dari tempat yang cukup jauh atau dari lingkungan yang berbeda dengan lingkungan tempat percobaan dilakukan tidak boleh langsung digunakan. Hewan tersebut harus dikondisikan terlebih dulu dengan kondisi lingkungan setempat. Langkah pengkondisian atau penyesuaian ini sering disebut dengan aklimatisasi.


Perlakuan (Variabel babas)
Perlakuan adalah segala sesuatu yang dapat diberikan atau dipaparkan pada hewan dalam percobaan. Dengan istilah lain, perlakuan dapat diartikan sebagai factor yang akan menjadi penyebab munculnya perubahan respons pada hewan percobaan.

Perlakuan fisika
Perlakuan fisika artinya memberikan atau menghadapkan hewan percobaan pada berbagai factor fisika berupa:
-          Thermal (suhu)
-          Cahaya
-          Kelembaban
-          Tekanan
-          Medan listrik
-          Gaya gravitasi
-          Medan magnet
-          Ablasi, penghilangan organ tubuh tertentu, misalnya pengebirian

Perlakuan kimia
Perlakuan kimia artinya memberikan atau menghadapkan hewan percobaan pada berbagai factor kimia berupa:
-          pH air
-          zat-zat terlarut atau tersuspensi dalam  air atau udara
-          bahan-bahan penimbul bau dan rasa
-          bahan-bahan beracun
-          Obat-obatan
-          Bahan-bahan ekstrak  tumbuhan
-          Oksigen, dan sejenisnya

Perlakuan biologis
Perlakuan biologi artinya memberikan atau menghadapkan hewan percobaan pada berbagai factor biologi. Faktor biologi ini sebenarnya sulit dibedakan secara tegas dari factor fisik dan kimia, tetapi karena perlakuan ini terkait langsung dengan penggunaan makhluk hidup atau bagian-bagian dari makhluk hidup maka  penggunaannya dapat disebut sebagai perlakuan biologi. Perlakuan biologi dapat berupa penggunaan:
-          Hewan predator
-          Hewan mangsa
-          Pasangan kawin
-          Feromon dan bagian-bagian tubuh hewan tertentu.

Akibat/Pengaruh (Variabel terikat)
Pengaruh adalah setiap karakter yang teramati, dapat diukur, ditakar,  atau dihitung yang timbul pada hewan percobaan sebagai akibat dari perlakuan.  Dalam dunia hewan parameter sebagai ukuran pengaruh perlakuan yang diberikan dapat berupa.

  1. Parameter fisiologis
Parameter fisiologis adalah setiap perubahan yang teramati, terukur, dan terbilang yang terjadi pada hewan karena adanya perubahan proses fisiologis di dalam tubuh. Yang tergolong parameter fisiologis ini antara lain sebagai berikut.
-          Konsumsi oksigen, yaitu jumlah oksigen yang digunakan hewan per satuan waktu per satuan berat badan (misalnya: ml O2/g /menit)
-          Suhu tubuh, dengan satuan suhu (oC)
-          Kelahapan makan atau minum,  yaitu jumlah makanan atau cairan yang dikomnsumsi per satuan waktu per satuan berat badan (g/kg/hari)
-          Efisiensi pakan, persentase makanan yang berhasil dicerna oleh tubuh terhadap jumlah makanan yang dikonsumsi (ditelan)
-          Denyut jantung, yaitu banyaknya kontraksi atau detak jantung per satuan waktu  (denyut/menit)
-          Kuantitas sel-sel darah,  yaitu jumlah sel-sel darah (darah merah, darah putih) per satuan volume (sel/ml)
-          Kadar Hb (hemoglobin), jumlah Hb dalam gram per liter darah (g/l)
-          Tekanan darah, yaitu kekuatan daya tekan darah pada dinding pembuluh darah dalam mmHg
-          Hematokrit, yaitu proporsi antara bagian cairan (plasma) dengan bagian padat (komponen seluler) darah di dalam tabung anti beku.
-          Zat-zat terlarut darah, yaitu kadar berbagai zat yang terlarut di dalam cairan plasma darah yang meliputi berbagai senyawa: protein, asam amino, karbohidrat, lipid, asam organic, sampah metabolisme (urea, asam urat, creatin, bilirubin dll.), senyawa elektrolit (anion dan kation) dalam mg/l
-          Kadar hormone darah, yaitu kandungan hormone-hormon yang terlarut dalam plasma darah
-          Kondisi osmoregulasi, dapat diketahui dengan mengukur laju ekskresi cairan tubuh melalui kulit atau saluran ekskretori (ureter).

  1. Parameter reproduksi
Yang dimaksud dengan parameter reproduksi adalah segala yang teramati, terukur, dan terhitung yang berkaitan dengan perkembangbiakan hewan.  Parameter reproduksi ini terutama ukuran-ukuran yang menggambarkan fertilitas hewan. Ukuran-ukuran fertilitas tersebut adalah sebagai berikut.
-          Kualitas gonad betina,  diameter atau berat ovarium.
-          Kualitas gonad jantan, jumlah spermatosit, ukuran dan berat testis, diameter tubulus seminiferus, dan lain-lain.
-          Jumlah telur per betina
-          Jumlah telur sehat dibandingkan dengan jumlah telur cacat
-          Jumlah sperma per liter semen per ekor jantan
-          Jumlah sperma sehat dibandingkan sperma yang cacat
-          Kualitas sperma: kecepatan gerak atau getar sel sperma
-          Jumlah telur terbuahi oleh sperma
-          Jumlah telur menetas per jumlah telur yang dihasilkan
-          Jumlah implantasi (biasanya untuk mamalia), yaitu banyaknya embrio yang tertanam pada dinding uterus
-          Jumlah anak hidup dari jumlah telur yang menetas atau dari jumlah anak yang dilahirkan

  1. Parameter perkembangan
Paremeter perkembangan meliputi berbagai ukuran yang terkait dengan proses pertumbuhan dan perkembangan hewan, yaitu sebagai berikut.
-          Laju pertumbuhan, pertambahan berat atau ukuran tubuh atau bagian-bagian tubuh per satuan waktu.
-          Lama bunting, dalam hari
-          Laju organogenesis, yaitu jumlah atau ukuran organ yang terbentuk per satuan waktu
-          Perkembangan motorik, kemampuan bergerak atau menggerakkan bagian-bagian tubuh
-          Kelahiran premature, lahirnya anak sebelum waktunya
-          Kelahiran cacat (teratogenesis), ada atau tidaknya serta proporsi anak yang lahir cacat. Kelahiran cacat meliputi tidak terbentuknya organ tertentu, polidaktili, kulit kepala tidak menutup, atau berat lahir jauh dibawah normal, dan lain-lain.

  1. Parameter genetis
Parameter genetic adalah berbagai ukuran yang dapat menggambarkan terjadinya penyipangan genetik pada hewan, misalnya kasus mutasi. Parameter genetic digunakan untuk mengetahui apakah suatu perlakuan atau suatu keadaan menyebabkan terjadinya mutasi pada hewan. Ini dapat dilakukan, misalnya, dengan melakukan pengamatan:
-          Uji kawin, jumlah keturunan yang mengalami penyimpangan sifat dari sifat-sifat induk yang umum.
-          Jumlah dan ukuran kromosom
-          Produk gen, biasanya macam dan kadar protein
-          Analisis molekul DNA, apakah mengalami perubahan ukuran panjang rantai
-          Munculnya sel-sel kanker

  1. Parameter bioassay
Parameter bioassay merupakan ukuran-ukuran yang berkaitan dengan daya tahan hidup hewan terhadap tekanan. Ukuran ketahanan itu  dapat dibedakan ke dalam tingkatan lethal (mati) atau sublethal (tidak sampai mati). Parameter ini biasa digunakan untuk mengetahui pengaruh perlakuan berbahaya pada hewan. Beberapa satuan yang sering digunakan dalam bioassay adalah:
-          LC50 (lethal concentration) yaitu konsentrasi suatu zat yang menyebabkan 50% hewan uji mati.
-          LD50 (lethal dose) yaitu dosis suatu zat yang menyebabkan 50% hewan uji mati
-          LT50 (lethal time) yaitu waktu yang diperlukan hingga 50% hewan uji mati

f.       Parameter ekologis
Parameter ekologis digunakan untuk mengetahui keadaan populasi suatu spesies di suatu ekosistem atau habitat sebelum atau sesudah suatu peristiwa (perlakuan artificial) atau alamiah. Yang dimaksud persitiwa artificial misalnya percobaan penggunakan senyawa herbisida di lahan pertanian sehingga kondisi fisik lahan berubah. Peristiwa alamiah misalnya letusan gunung berapi dan kebakaran hutan. Besaran yang dapat digunakan misalnya:
Populasi, yaitu jumlah individu yang teradapt di suatu kawasan
-  Kerapatan, yaitu jumlah individu per satuan luas atau volume ruang
Daya dukung lingkungan, yaitu besar populasi yang dapat dihidupi oleh  
   sumber daya yang ada (ruang dan sumber daya makanan).
-          Indeks keragaman, misalnya indeks Shanon-Wiener.

  1. Parameter perilaku
Perilaku adalah setiap respons hewan terhadap stimulus. Dengan bahasa yang yang sederhana perilaku adalah apa-apa yang dilakukan oleh hewan.  Parameter perilaku adalah segala ukuran yang terkait dengan aktivitas hewan. Macam parameter perilaku bermacam-macam bergantung pada macam perilaku yang ingin diamati, misalnya.

i. Parameter ingestive behavior
Ingestive behavior adalah segala macam aktivitas hewan yang berkaitan dengan upaya untuk memenuhi  kebutuhan akan makanan, karena itu kuantifikasinya dapat menggunakan satuan:
-          Frekuensi mencari atau menangkap mangsa dalam sehari.
-          Durasi (lamanya waktu) yang dibutuhkan untuk aktivitas makan dalam sehari
-          Waktu aktif mencari makan, apakah pagi, siang, sore, atau malam hari.

ii. Parameter explorative behavior
Explorative behavior adalah perilaku yang muncul karena adanya dorongan untuk mengetahui keadaan lingkungan, dengan menjelajahi tempat-tempat yang masih asing, yang baru dihadapi, ukurannya dapat berupa:
-          Total waktu yang dihabiskan untuk eksplorasi dalam sehari.
-          Jarak total jelajah dalam setiap eksplorasi
-          Persentase hewan uji yang mampu melakukan eksplorasi

iii. Parameter kinetic behavior
Kinetic (gerak) behavior adalah perilaku yang muncul dalam bentuk gerakan-gerakan yang bertujuan untuk melatih otot-otot tubuh agar selalu aktif. Berlari, berjalan, melompat, atau meregangkan tubuh (stretching). Parameternya hampir sama dengan parameter eksplorasi yaitu:
Macam gerak kinentik yang muncul.
- Jumlah gerak (frekuensi) per satuan waktu.
- Kecepatan gerak pindah, jarak per satuan waktu

iv. Parameter eliminative behavior
Eliminative behavior adalah segala aktivitas yang dilakukan hewan yang tujuannya untuk menjaga kebersihan tubuh dan lingkungannya,  misalnya dalam defekasi (berak) dan urinasi (kencing). Kucing, misalnya jika akan berak dia menggali tanah untuk mengubur kotorannya. Termasuk juga dalam perilaku eliminatif adalah: preening (menyelisik bulu pada burung) dan grooming (membersihkan diri pada mamalia, dengan mernjilat atau menggaruk bagian tubuh yang kotor). Parameternya dapat berupa:
-          Persentase hewan uji yang mampu melakukan aktivitas eliminative normal.
-          Frekuensi dan durasi aktivitas: preening atau groming dalam sehari.

v. Parameter territorial behavior
Segala tindakan hewan yang berhubungan dengan upaya untuk memperoleh dan mempertahankan wilayah ruang kekuasaan individual atau kelompok. Paremeternya meliputi:
- Ada (+) atau tidak(-) upaya mempertahankan daerah kekuasaan
- Jarak minimum (dalam cm atau meter) yang dipertahankan

vi. Parameter associative behavior
Perilaku  yang terkait dengan atau untuk kepentingan  hubungan (interaksi) sosial antar individu.  Perilaku asosiatif muncul dalam bentuk kontak visual (saling pandang), kontak auditori (suara), perilaku mengelompok, dan dominansi sosial.
Parameter yang dapat digunakan misalnya:
-          Daya tanggap (persen individu atau persen respons yang muncul) terhadap kehadiran anggota kelompok.
-          Tingkat kepedulian induk terhadap anak (misalnya, frekuensi dan durasi menyusui  atau memberi makan anak).
-          Kepedulian terhadap kelompok (persentase waktu memisahkan diri dari kelompok)
-          Masih ada (+) atau hilangnya (-) hirarki social (urutan patuk) di dalam kelompok.
 
vii. Parameter orientasi
Orentasi adalah kemampuan hewan mengatur keseimbangan dan arah tubuh. Contoh, hewan apapun jika  kondisinya normal, apabila dijatuhkan dari ketinggian tertentu dengan berbagai posisi awal yang berbeda, ketika tiba di tanah atau lantai maka kakinyalah yang akan dulu menyentuh tanah. Kebanyakan hewan jika ditaruh di bidang miring maka dia akan segera mengarahkan bagian depan tubuhnya ke atas. Kebanyakan ikan jika ditaruh dalam air yang berarus, maka kepalanya cenderung menghadap ke arah datangnya (hulu) arus. Ukuran yang dapat digunakan adalah:
-          Ada (+) atau tidak (-) kemampuan orientasi pada hewan uji
-          Persentase hewan uji yang menunjukkan orientasi yang tepat (normal).

viii. Parameter navigasi
Navigasi adalah kemampuan hewan menentukan arah tujuan perjalanan. Perlakuan tertentu dapat menyebabkan hewan hilang kemampuannya dalam menentukan arah yang tepat. Parameternya yang dapat digunakan adalah:
-          Waktu yang dibutuhkan hewan uji untuk sampai ke tempat tujuan.
-          Persentase hewan uji yang berhasil tiba di tempat tujuan.

ix. Parameter reproduktif behavior
Perilaku yang terkait dengan upaya memperbanyak, melindungi dan melestarikan keturunan. Perilaku ini luas cakupannya karena mencakup perilaku kawin (mating) yang rangkaiannya meliputi: percumbuan (courtship), kopulasi, atau memijah (pada ikan). Parental care yang meliputi membangun sarang, mengerami telur, memberi makan anak adalah bagian dari prilaku reproduktif ini.  Contoh parameter yang dapat digunakan misalnya:
-          Latensi cumbu: waktu sejak hewan uji dipertemukan dengan lawan jenisnya hingga terjadi percumbuan pertama.
-          Durasi cumbu, lama percumbuan sampai terjadi kopulasi pertama
-          Latensi kopulasi (ini berlaku jika aktivitas percumbuan pada hewan tersebut sulit atau tidak dapat dilakukan), yaitu waktu sejak hewan uji dipertemukan dengan lawan jenisnya hingga terjadi kopulasi pertama.
-          Frekuensi kopulasi, yaitu banyaknya kopulasi dalam waktu tertentu.  

x. Parameter agonistic behavior
Agonistic behavior adalah perilaku yang terkait dengan persaingan, perseteruan, atau perkelahian. Umumnya, perilaku ini terjadi pada hewan jantan. Parameter yang lazim digunakan adalah parameter agresivitas dalam uji tarung yaitu:
-          Latensi serangan, yaitu lamanya waktu sejak hewan uji dipertemukan dengan lawannya hingga terjadi serangan pertama.
-          Frekuensi serangan, yaitu banyaknya usaha penyerangan yang dilakukan per satuan waktu.
-          Inisiatif serangan, yaitu persen hewan uji yang memulai serangan.
-          Persen dominansi, persen hewan uji yang berhasil memenangkan pertarungan.


Catatan Penting bagi Calon Peneliti

Ada beberapa kelemahan atau kesalahan mendasar yang kerap dilakukan peneliti pemula dalam merancang, melaksanakan, dan menyajikan hasil penelitian, yaitu dalam: merumuskan hipotesis, menetapkan tujuan, menyajikan data, dan menarik kesimpulan. 

a.      Merumuskan hipotesis
Hipotesis pada dasarnya adalah kesimpulan sementara terhadap suatu fenomena atau permasalahan.
Kesalahan umum:
-          Menganggap bahwa semua dugaan atau perkiraan adalah hipotesis
-          Menganggap semua penelitian memerlukan hipotesis

Contoh kesalahan
·         Judul Penelitian: Uji ekstrak daun jambu biji terhadap fertilitas mencit jantan
·         Hipotesis           : Ada pengaruh ekstrak daun jambu biji pada fertilitas mencit
                                  jantan.

Komentar               : Kalimat yang diklaim sebagai hipotesis di atas sama sekali bukan hipotesis
                                  karena:
-          Tidak spesifik menyebut apa pengaruh yang dimaksudkan oleh pernyataan tersebut.
-          Belum jelas apa yang mendasari dugaan yang disebut hipotesis tersebut, tanpa landasan yang jelas suatu pernyataan hanyalah bersifat dugaan.

Yang baik
-          Hipotesis itu harus dengan tegas menyebut apa pengaruh ekstrak jambu biji: apakah meningkatkan atau menurunkan fertilitas mencit.
-          Hipotesis itu harus didasarkan pada informasi yang valid. Misalnya: karena diketahui bahwa daun jambu biji mengandung inhibitor hormon testosteron, sementara testosteron adalah penentu fertilitas hewan jantan, maka adalah tepat jika kita berkesimpulan (sementara) bahwa ekstrak daun jambu biji dapat menurunkan fertilitas mencit jantan.

b.      Tujuan Penelitian
Hakikatnya, tujun penelitian adalah rencana ukuran-ukuran yang dapat dijadikan dasar untuk menolak atau menerima hipotesis. Tujuan penelitian bukanlah segala harapan yang ada di benak peneliti, melainkan sesuatu yang terbatas dan terukur.

Kesalahan umum:
-          Tidak dapat membedakan manfaat penelitian dengan tujuan penelitian
-          Tujuan yang ditetapkan tidak memiliki ukuran yang jelas
-          Tujuan tidak relevan dengan judul penelitian

Contoh kesalahan:     
            Judul penelitian: Pengaruh medan magnet terhadap pertumbuhan ayam.
            Tujuan               : Untuk mengetahui pengaruh medan magnet terhadap makhluk
                 hidup.
           
            Komentar
-          Tujuan penelitian lebih luas daripada topic penelitian
-          Tujuan tidak menggambarkan dengan jelas parameter yang dapat diukur
dalam penelitian tersebut

            Yang baik
-          Tujuan haruslah dibatasi pada lingkup topik penelitian, jika topiknya terbatas pada aspek pertumbuhan, maka tujuan yang dirumuskan haruslah memuat parameter pertumbuhan yang dapat diukur.
-          Parameter pertumbuhan itu misalnya: pertambahan ukuran organ tubuh atau pertambahan berat badan ayam yang dijadikan objek penelitian.

c.       Penyajian data
Kesalahan umum yang sering dilakukan dalam penyajian data adalah:
-          Tidak dapat membedakan mana data yang penting untuk ditampilkan sebagai objek pembahasan dengan data yang cukup dilampirkan saja.
-          Pemilihan teknik penyajian data, apakah dengan tabel, histogram atau kurva  yang kurang tepat.
-          Penempatan variable penelitian pada sumbu kurva yang tidak tepat

Saran
-          Jika data akan ditampilkan dengan gambar: kurva, histogram, atau pie chart, maka gambar itulah yang harus ditampilkan dalam bagian hasil dan pembahasan. Data mentahnya yang dalam bentuk table, jika memang diperlukan, cukup dilampirkan saja.
-          Penyajian data dalam bentuk gambar relative lebih mudah dibaca dibandingkan dengan data dalam table. Dengan kurva pembaca lebih mudah menarik kesimpulan, sedangkan dengan table pembaca dipaksa sibuk menngamati angka satu per satu.
-          Jika menggunakan kurva atau histogram maka variable bebas, yaitu variable yang dapat diatur sesuai dengan keinginan peneliti,  sebaiknya ditempatkan pada sumbu X. Misalnya kita meneliti pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi suatu zat, maka variable suhu kita taruh di sumbu X dan vatiabel kecepatan reaksi kita taruh di sumbu Y.
-          Satu sumbu kurva atau histogram sebaiknya hanya memuat satu variable, jika terpaksa lebih dari satu variable, maka satuan atau besaran variable tadi rauslah sama. 

d.      Menarik Kesimpulan

Hakikat
-          Kesimpulan adalah jawaban terhadap tujuan penelitian, yang secara umum berisi penerimaan atau penolakan terhadap hipotesis.
-          Kesimpulan adalah generalisasi (pernyataan umum) terhadap data atau fakta yang ditemukan dalam penelitian.

Keasalahan Umum:
-          Kesimpulan tidak relevan dengan topik penelitian
-          Kesimpulan tidak sesuai dengan tujuan
-          Kesimpulan hanya berisi ulangan data, bukan generalisasi data

Contoh kesalahan
·         Judul Penelitian: Uji ekstrak daun jambu biji terhadap fertilitas mencit jantan
·         Hipotesis           : Ekstrak daun jambu biji dapat menurunkan fertilitas mencit jantan
·         Tujuan               : Untuk mengetahui pengaruh pemberian ekstrak daun jambu biji terhadap kadar sperma dan jumlah anak mencit jantan.               
·         Parameter yang diukur: kadar sperma dan jumlah anak hasil perkawinan mencit uji dengan betina normal
·         Hasil : kandungan sperma mencit uji relative sama dengan mencit control, tetapi jumlah anak yang dihasilkan mencit uji nyata lebih sedikit dibandingkan mencit kontrol
·         Kesimpulan:
-          Ekstrak daun jambu biji tidak berpengaruh nyata terhadap kadar sperma tetapi efektif menurunkan jumlah anak mencit uji.
-          Ekstrak daun jambu biji mengandung senyawa aktif anti fertilitas
-          Daun tanaman jambu biji dapat digunakan untuk bahan kontrasepsi pria.

Komentar
-          Kesimpulan pada poin pertama, bukan generalisasi melainkan hanya pernyataan atau deskripsi ulang data atau hasil penelitian.
-          Kesimpulan kedua terlalu jauh, sebab parameter yang digunakan tidak sampai pada analisis kandungan ekstrak.
-          Kesimpulan ketiga bukanlah kesimpulan penelitian tetapi harapan peneliti terhadap manfaat ekstrak daun jambu biji.

Kesimpulan yang tepat
 “Ekstrak daun jambu biji dapat menurunkan fertilitas mencit jantan”

No comments:

Post a Comment