JURNAL ILMIAH KOMPUTER GRAFIS , Vol.15, No.1, JULI 2022, pp. 105 - 112 p-ISSN : 1979-0414(print) e-ISSN :  2621-6256 (online) http://journal.stekom.ac.id/index.php/pixel
 page 105
Received Mei 23, 2022; Revised Juni 29, 2022; Accepted Juli 12, 2022

## Desain Pembelajaran Alam Semesta Anak TK Menggunakan AR Dengan Tehnik Markerless
R. Soelistijadi 1 , Endang Lestariningsih 2 , Agung Royhans 3 1 Program Studi Tehnik Informatika / Fakultas Tehnologi Informasi dan Industri Universitas Stikubank Jl. Tri Lomba Juang No.1 Semarang, (024) 8443240, e-mail: r.soelistijadi@edu.unisbank.ac.id 2 Program Studi Tehnik Informatika / Fakultas Tehnologi Informasi dan Industri Universitas Stikubank Jl. Tri Lomba Juang No.1 Semarang, (024) 8443240, e-mail: endang_lestariningsih@edu.unisbank.ac.id 3 Program Studi Sistem Informasi / Fakultas Tehnologi Informasi dan Industri Universitas Stikubank Jl. Tri Lomba Juang No.1 Semarang, (024) 8443240, e-mail: agungcubung13@gmail.com

## ARTICLE  INFO

## ABSTRACT
The  method  of  learning  the  universe  at  TK  Pertiwi Bebengan,  Kec.  Boja,  Kab. Kendal,  Central  Java  is still  simple,  namely  explaining  the  material  by displaying  a  2-dimensional  still  image.  This  makes students unable to see directly the process of rotation and  movement  of  celestial  bodies  in  the  universe. For  this  reason,  it  is  necessary  to  create  an application that can display the process through 3D animated  moving  images  using  Augmented  Reality (AR) based technology. The research method used is Prototype,  while the architectural design uses UML and  software  applications  using  Unity3D,  Vuforia, Photoshop CS6 and Blender. The final results of the study  are  1)  on  testing  application  features  made with Unity3D and Vuforia software can run well, 2) on  device  testing  there  are  2  out  of  4  smartphones that  cannot  run  the  application  so  that  a  minimum specification  of  a  smartphone  is  required,  3)  on distance  testing  with  a  height  of  20  cm,  it  requires the  right  camera  tilt  angle,  which  is  between20 0 to 90 0 .  The  conclusion  of  the  research  is  that  this application  can  run  well  on  mobile  devices registered  in  Google's  ARCore  database  and minimum  specifications  of  Android  8.0  Oreo.  In addition, it is necessary to pay attention to the right camera tilt angle so that it can display 3D objects.
Keywords: markerless, augmented reality, prototype

## 1. Introduction
P embelajaran di taman kanak-kanak atau TK menggunakan berbagai macam tema yang salah  satunya  tentang  ilmu  alam  semesta.  Tema  ini  termasuk  ke  dalam  kurikulum  2013  yang termuat dalam tema Alam Semesta [1] yang mana dalam tema tersebut akan diperkenalkan 3 jenis benda  langit  yaitu  berbagai  macam  Planet,  Satelit  dan  Asetroid.  Sementara  b erdasarkan pengamatan yang penulis lakukan di TK Pertiwi Bebengan yang terletak di Jl. Simbang Badakan, Bebengan,  Kec.  Boja,  Kab.  Kendal,  Jawa  Tengah ,  maka media  yang  digunakan  untuk pembelajaran  hanya  menggunakan  media  gambar  tidak  bergerak  2  Dimensi  sehingga
menimbulkan  permasalahan  yaitu  banyak  anak-anak  yang  kesulitan  memahami  materi  yang diberikan.
Menurut  Jean  Piaget  [2]  perkembangan  intelektual  anak  usia  dibawah  7  tahun  berada pada  fase  atau  tahap  praoperasional,  dimana  kemampuan  skema    kognitif  anak-anak  masih terbatas.  Untuk  itu  salah  satu  cara  merangsang  perkembangan  anak  yaitu  dengan  cara  bermain sambil  belajar  sehingga  para  pendidik  anak  usia  dini  dituntut  untuk  lebih  kreatif  dalam menciptakan  kegiatan  bermain  yang  lebih  bermakna.  Anak  akan  belajar  melalui  pengalaman langsung, yang akhirnya pengetahuan yang ia dapat akan masuk ke memori jangka panjang dan bertahan lama. Hal ini sesuai dengan prinsip pembelajaran di Taman Kanak-kanak yaitu bermain sambil  belajar  bukan  sebaliknya  belajar  sambil  bermain  [3].  Dalam  kegiatan  bermain  tersebut seyogyanya guru memasukkan unsur-unsur edukatif sehingga secara tidak sadar anak-anak telah belajar  berbagai  hal.  Hal ini  mengingat  anak-anak  cenderung  lebih  suka  meniru  perilaku  orang lain ataupun meniru hal-hal yang pernah dilihat dan dianggapnya menarik [4].
Selain  itu  anak  usia  dini  pada  generasi  sekarang  ini  tergolong  ke  dalam  generasi  anak digitalnative yaitu generasi yang tumbuh dan berkembang di dalam lingkup teknologi digital [5]. Permasalahan  di  dunia  pendidikan  saat  ini  merupakan  akibat  langsung  dari  fenomena digital native sehingga  saat  memberikan  materi  pembelajaran  maka  guru  membutuhkan  sebuah pendekatan  yang  berbeda.  Salah  satunya  dengan  memanfaatkan  teknologi  sebagai  media pembelajaran  karena  kebiasaan  para  peserta  didik  dalam  menggunakan  teknologi  di  sekitarnya [6]. Animasi  dapat dijadikan sebuah media pembelajaran untuk anak - anak yang kesehariannya sering  memanfaatkan  teknologi.  Animasi  dapat  menggambarkan  objek  yang  tetap  atau  statik dapat bergerak dan terlihat seolah – olah hidup [7].
Sementara  itu  salah  satu  teknologi  yang  dimiliki smartphone yaitu Augmented  Reality atau AR dimana user akan  dapat  melihat  rangkaian  kumpulan  gambar  yang  bersifat  dinamis sehingga user merasa  seolah-olah  melihat  obyek  tersebut berada di  dalam  dunia nyata. Metode AR  juga  memiliki  kelebihan  dari  sisi  interaktif  yaitu  pembuat  dapat  menampilkan  obyek  3 Dimensi  dari  buku  2  Dimensi  dengan  cara  mengarahkan  AR  kamera  ke  dalam  obyek  buku tertentu  [8]. Dalam  menggunakan  teknologi AR tersebut  maka  metode  yang  paling  umum dilakukan  yaitu  dengan  menggunakan marker khusus  atau marker  based  tracking yang  berupa ilustrasi hitam-putih persegi dengan batas hitam tebal dan latar belakang putih pada sebuah kertas [9]. Marker tersebut berfungsi sebagai titik acuan untuk menentukan posisi dari objek digital di dunia nyata.
Akan  tetapi  mengutip  pendapat  [10]  bahwa  dalam  penerapannya  justru  kebutuhan menggunakan marker tersebut  menimbulkan  masalah  baru  yaitu  agar  dapat  menampilkan AR tertentu yang diinginkan maka pengguna aplikasi harus membawa marker khusus sehingga perlu solusi  lain  agar  objek  digital  mampu  dihasilkan  tanpa  perlu  menggunakan marker atau markerless .  Istilah markerless sendiri  merupakan  teknologi  pada AR yang  tidak  membutuhkan marker khusus dalam  mengidentifikasi sebuah objek untuk menampilkan objek virtualnya pada suatu  titik  tertentu.  Identifikasi  dilakukan  dengan  menggunakan  beberapa  informasi  seperti koordinat lokasi, orientasi, dan pergerakan agen [11]. Selain itu perkembangan markerless AR ini juga banyak dipengaruhi oleh kemajuan teknologi sensor dan kamera pada perangkat smartphone saat ini [12].
Oleh  karenanya  pengembangan aplikasi AR tentang  pengenalan  benda  langit  di  TK Pertiwi Bebengan diharapkan dapat menimbulkan rasa ingin tahu anak sehingga membuat mereka tertarik  untuk  mempelajarinya.  Selain  itu  pemakaian  aplikasi markerless  AR dilakukan  dengan pertimbangan  agar  guru lebih  leluasa  menggunakan  aplikasi  ini  sebab dapat  dimainkan  dimana saja tanpa perlu alat bantu marker .

## 2. Metode Penelitian
Metode penelitian menggunakan model Prototype seperti pada gambar 1 berikut ini :
Desain Pembelajaran Alam Semesta Anak TK Menggunakan AR Dengan Tehnik Markerless (R.Soelistijadi)
Gambar 1. Metode penelitian dengan model Prototype 2.1 Identifikasi Kebutuhan Pengembang ( developer ) dan pemakai aplikasi ( user ) yaitu guru TK Pertiwi Bebengan bertemu untuk mengidentifikasi secara rinci kebutuhan apa saja yang akan digunakan sebagai spesifikasi sistem.
2.2. Perencanaan dan Pemdoelan ( Modelling and Designing ) Dalam tahap ini digunakan pemodelan UML yang meliputi use case diagram dan perancangan desain tampilan menu yang akan dibuat serta arsitektur sistem yang sesuai dengan hasil pemodelan dan perancangan.

## 2.3.Pembuatan Prototype
Pembuatan prototype dilakukan dengan menggunakan aplikasi Unity3D disertai pendukungnya yaitu Vuforia untuk media kamera dalam mengenali objek 3D secara langsung.

## 2.4.Uji Coba Prototype
Dilakukan pengujian yang meliputi : pengujian fitur aplikasi. pengujian spesifikasi perangkat smartphone , pengujian jarak dan sudut kemiringan.

## 2.5. Perbaikan Prototype
Berdasarkan  hasil  pengujian  apabila  ditemukan  adanya  kekurangan  pada  saat  uji  coba prototype  maka  akan  kembali  ke  tahapan Modelling  dan  Designing untuk  dilakukan  perbaikan perncangan dan pemodelan kembali.

## 2.6. Hasil Akhir Prototype
Hasil akhir terlihat apabila sudah tidak terdapat kekurangan / error pada hasil pengujian sebelumnya sehingga prototype sudah dapat dioperasikan sepenuhnya.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berikut hasil dan pembahasannya sesuai dengan tahapan berdasarkan model Prototype :

## 3.1. Identifikasi Kebutuhan
Hasil identifikasi kebutuhan sesuai keinginan user yaitu dapat menampilkan objek benda langit secara 3D disertai tombol untuk memutar audio berisi deksripsi singkat sesuai dengan benda langit yang dipilih. Selain itu user juga dapat mengirimkan kritik dan saran yang dikirmkan ke email admin secara langsung untuk memudahkan user melaporkan apabila ditemui bug yang membuat aplikasi tidak dapat dioperasikan.
3.2. Pemodelan dan Perancangan (Modelling and Designing)
Dalam tahap ini digunakan pemodelan UML yang meliputi use case diagram dan perancangan desain tampilan menu yang akan dibuat.
Gambar 2. Use case diagram prototipe media pembelajaan Pemodelan  diatas  menjelaskan  apabila user sudah    memilih  planet/bintang/satelit  maka aplikasi akan memunculkan tampilan kamera dan dilanjutkan mengarahkan kamera smartphone tersebut  ke  permukaan  yang  datar  dan  bertekstur  sehingga  akan  memunculkan  secara  otomatis tampilan benda langit 3D. Sedangkan admin disini bertugas sebagai penerima masukan, saran dan kritik yang dikirimkan user dalam bentuk email. Sementara itu perancangan dilakukan dengan membuat  struktur  menu  seperti  terlihat  pada  gambar  dibawah  ini  dengan  harapan  dapat meminimalisasi kesalahan pada proses implementasi.
Gambar 3. Struktur menu prototipe media pembelajaan Langkah  berkutnya  yaitu  dengan  membuat  arsitektur  sistem  sesuai  dengan  hasil pemodelan dan perancangan yang telah dibuat seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 4. Arsitektur system prototipe media pembelajaan

## 3.3. Pembuatan Prototype
Pembuatan Prototype dilakukan dengan menggunakan menggunakan software Unity3D, Vuforia, Photoshop CS6 dan Blender dengan hasil sebagai berikut :
Menu Utama . Pada saat pertama kali aplikasi dibuka maka muncul beberapa tombol yaitu tombol play ditengah untuk menjalankan aplikasi, tombol di bagian kanan atas merupakan perintah untuk keluar aplikasi dan bagian bawah kanan terdapat tombol kritik dan saran. Untuk bagian kiri atas terdapat  tombol  tentang  aplikasi  sedangkan  bagian  bawah  kiri  terdapat  tombol  suara  yang berfungsi mengaktifkan serta menonaktifkan musik latar aplikasi.
Desain Pembelajaran Alam Semesta Anak TK Menggunakan AR Dengan Tehnik Markerless (R.Soelistijadi)

## Gambar 5. Tampilan menu utama
Pilih Benda Langit. Tampilan ini berisi beberapa tombol dengan nama benda langit yang dapat dipilih  secara  bebas  oleh user .  Sebagai  contoh  pemilihan  salah  satu  tombol  benda  langit  yaitu Planet Saturnus seperti pada gambar dibawah ini :
Gambar 6. Tampilan menu pilih benda langit
Tampilan AR Planet Saturnus . Merupakan tampilan setelah user memilih salah satu benda langit yaitu  dengan  cara  mengarahkan  kamera smartphone ke  permukaan  yang  datar  dan  bertekstur. Setelah dirasa cukup datar maka klik satu kali pada layar smartphone di permukaan yang sudah dipilih  sehingga  akan  muncul  benda  langit  3D  yaitu  Planet Saturnus .  Selain  itu  juga  terdapat tombol Sound  On dan Off yang  mampu  memutar audio  berisi  deskripsi singkat tentang  dengan benda langit yang dipilih.
Gambar 7. Tampilan augmented reality planet Saturnus Menu  Kritik  dan  Saran .  Berisikan textbox dan  tombol  kirim  yang  digunakan user untuk menyampaikan  pendapatnya  terhadap  aplikasi  ini  dengan  cara  menuliskan  di  box  kolom  yang nanti akan diteruskan ke email developer aplikasi.
Gambar 8. Kritik dan saran
3.4. Uji Coba Prototype
Pada tahap ini dilakukan pengujian yang meliputi :

## 3.4.1. Pengujian Fitur Aplikasi
Untuk  melihat  apakah  fungsionalitas  dari  fitur-fitur  yang  disediakan  sudah  berjalan dengan baik seperti terlihat pada Tabel 1 dibawah ini :
Tabel 1. Pengujian fitur aplikasi No Skenario uji tombol aplikasi Keterangan Validitas 1 Play Menu pilih benda langit berhasil dijalankan ✔ 2 “i” Informasi tentang aplikasi dapat ditampilkan ✔ 3 Planet / Satelit / Aseteroid / Meteorid Berhasil menjalankan 3D AR Planet / Satelit / Aseteroid / Meteorid ✔ 4 Sound On / Off Audio tentang deskripsi dari benda langit yang dipilih dapat didengarkan / dimatikan ✔ 5 Kritik dan saran Kritik dan saran berhasil dikirim ke email developer ✔

## 3.4.2. Pengujian Spesifikasi Perangkat Smartphone
Dilakukan  terhadap  beberapa  perangkat smartphone dengan  spesifikasi  yang  berbeda- beda yang terlihat pada Tabel 2 berikut ini.
Tabel 2. Pengujian perangkat smartphone No Jenis perangkat   Spesifikasi Perangkat Keterangan 1 Samsung J7 2016 Prosesor Exynos 7870, kamera 8 MP ANDROID 6.0.1 marsmello, RAM 2GB Aplikasi tidak terpasang 2 Xiaomi Redmi Note 9 Pro Prosesor Snapdragon 732G, kamera 64 MP ANDROID 10 oreo, RAM 8GB Aplikasi terpasang dan berjalan baik 3 Xiaomi POCO X3 NFC Prosesor Snapdragon 732G, kamera 64 MP, ANDROID 10 oreo, RAM 8GB Aplikasi terpasang dan berjalan baik 4 Oppo A37 Prosesor Snapdragon 410, kamera 8MP, ANDROID 5.1 lolipop, RAM 2GB Aplikasi tidak terpasang
Berdasarkan  tabel  diatas  maka  dapat  dilihat  bahwa  apabila  aplikasi  tersebut  dapat terinstal dan beroperasi dengan baik maka terdapat keterangan “Aplikasi terpasang dan berjalan baik”. Sedangkan apabila aplikasi tidak dapat diinstal pada perangkat smartphone tersebut maka akan terdapat keterangan “Aplikasi tidak terpasang” sehingga tidak dapat menampilkan objek 3D Augment Reality .

## 3.4.3. Pengujian Jarak dan Sudut Kemiringan
Pengujian  menggunakan  kamera smartphone Xiaomi  POCO  X3  NFC  yang  dilakukan dalam  ruangan  menggunakan  lampu  LED  15  W  terhadap  obyek  permukaan  alas  pintu  ( keset ) sebagai  marker  yang  berukuran  50  X  30  Cm  dengan  jarak  ketinggihan  20  Cm.  Hasil  yang
Desain Pembelajaran Alam Semesta Anak TK Menggunakan AR Dengan Tehnik Markerless (R.Soelistijadi)
diperoleh yaitu bahwa aplikasi AR dapat mendeteksi permukaan keset serta dapat memunculkan objek 3D dengan baik pada rentang sudut kemiringan di atas 20 0 sampai dengan 90 0 sedangkan pada sudut 0 sampai  kurang dari 20 0 maka objek 3D tidak dapat dimunculkan.
Tabel 3. Pengujian jarak 20 cm N o Sudut kemiringan Keterangan 1 0 0 Tidak terdeteksi 2 =<20 0 Tidak terdeteksi 3 >20 0 Terdeteksi 4 30 0 Terdeteksi 5 40 0 Terdeteksi 6 50 0 Terdeteksi 7 60 0 Terdeteksi 8 70 0 Terdeteksi 9 80 0 Terdeteksi 10  90 0 Terdeteksi 4. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh yaitu media pembelajaran berbasis Augment Reality dengan tehnik Markerless dapat  dibuat  menggunakan software  Unity3D , Vuforia , Photoshop  CS6 dan Blender .  Agar  dapat  berjalan  dengan  baik  maka  aplikasi  ini  hanya  dapat  dijalankan  pada perangkat mobile yang terdaftar di database ARCore Google dengan spesifikasi minimal Android 8.0 Oreo. Selain  itu  toleransi  sudut  kemiringan  kamera  pada  pendeteksian markerless perlu diperhatikan  yaitu  pada  rentang  sudut  di  atas  20 0 sampai  dengan  90 0 .  Kedepannya  aplikasi  ini perlu  ditambahkan  menu  pilihan  dengan  tehnik marker agar  perangkat  yang  tidak  dapat menjalankan markerless tetap dapat mengaksesnya sehingga aplikasi ini bisa dipakai pada semua perangkat smartphone .

## Referensi
[1] Direktorat  Pembinaan  Pendidikan  Anak  Usia  Dini.  (2018). Pedoman  Pengembangan Tema  Pembelajaran  Pendididkan  Anak  Usia  Dini ,  Jakarta:  Kementerian  Pendidikan  dan Kebudayaan.
[2] Juwantara, R.A. (2019). Analisis Teori Perkembangan Kognitif Piaget pada Tahap Anak Usia Operasional Konkret 7-12 Tahun dalam Pembelajaran Matematika. Al-Adzka: JurnalI lmiah Pendidikan Guru Madrasah Ibtidaiyah, 9 (1), 27-34.
[3] Khadijah  &  Armanila.  (2017).  Bermain  dan  Permaianan  Anak  Usia  Dini,  Medan  : PERDANA PUBLISHING.
[4] Puslitjakdikbud. (2017). Model Pendidikan Anak Usia Dini Satu Tahun Sebelum Sekolah Dasar: Kajian Pendidikan Anak Usia Dini, Nonformal dan Informal dan Pendidikan Masyarakat , Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
[5] Sukirman.  (2017).  Integrasi  Pendidikan  Karakter  pada  Pembelajaran  Berbasis  Game untuk Mengajarkan Perilaku Santun di Media Sosial, Jurnal Pendidikan Ilmu Sosial , 27(2), 303- 37 .
[6] Dopo,  F.B.,  &  Ismaniati,  C.  (2016)  Persepsi  Guru  tentang  Digital  Natives,  Sumber Belajar  Digital  dan  Motivasi  Memanfaatkan  Sumber  Belajar  Digital. Jurnal  Inovasi  teknologi Pendidikan , 3(1), 13-24.
[7] Sulistiyowati, T. & Kristanto, A. (2018). Pengembangan Media Video Animasi Tentang Pembentukan Tanah bagi Siswa Kelas V SD Negeri Singowangi Kec. Kutorejo Kab. Mojokerto, Jurnal Mahasiswa Teknologi Pendidikan , 9(2).
[8] Rohmah,  F.N.  (2019). Media  Pembelajaran  Pengenalan  Buah  dengan  Teknologi Augmented  Reality  untuk  Anak  Usia  Dini  berbasis  Android , Skripsi.  Universitas  Negeri Semarang.
[9] Haryani,  P.  dan  Triyono,  J.  (2017).  Augmented  Reality  (AR)    sebagai  Teknologi Interaktif dalam Pengenalan Benda Cagar Budaya pada Masyarakat. Jurnal SIMETRIS , 8 (2).
[10] Luthfansyah,  Y.D.  (2018).  “Pengembangan  Permainan Mobile  AR  Fishing Berbasis Marker Menggunakan  Metode Iterative  and  Rapid  Prototyping” . Jurnal  Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 2 (10), 4255-4263.
[11]   Muhammad,  D.  dkk.  (2018).  Analisis  Penerapan  Markerless  Augmented  Reality  pada Video Game Memancing dengan Pendekatan Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Komputer , 2 (12), 7083-7087.
[12] Fetters, Z., 2014. What is markerless AugmentedReality? . [online] Marxent. Tersedia di: https://www.marxentlabs.com/whatis-markerless-augmented-reality-deadreckoning/ [Diakses  25 November 2021].