## MEJUAJUA: Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat
https://www.jurnal.yaspenosumatera.org/index.php/mejuajua
Volume 4 | Nomor 1 | Agustus |2024 | 10-15 e-ISSN: 2807-2634

## Pendampingan Praktikum Fisika Berbantuan Mikrokontroler Arduino Bagi Peserta Didik Sekolah Menengah Atas Swasta di Surabaya
Herwinarso 1*) , Jane Koswojo 2) , Anthony Wijaya 3) , Budijanto Untung 4) , Tri Lestari 5) , Elisabeth Pratidhina 6)
1, 2, 3, 4, 5, 6 Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya

## Keywords :
Pendampingan; Praktikum; Fisika; Arduino

## Corespondensi Author
Email: herwinarso@ukwms.ac.id

## History Artikel
Received: 18-06-2024 Reviewed: 06-07-2024
Revised: 11-07-2024
Accepted: 15-07-2024 Published: 01-08-2024

## DOI:
10.52622/mejuajuajabdimas.v4i1.135
Abstrak. Sebagai  ilmu  yang  mendasari  perkembangan teknologi,  fisika  merupakan  salah  satu  mata  pelajaran esensial  di  sekolah  menengah.  Ilmu  fisika  dibagun berdasarkan  hasil  observasi  fenomena  alam  yang dimodelkan. Pembelajaran fisika di sekolah menengah atas (SMA)  hendaknya  juga  menyertakan  aktivitas  investigasi fenomena  alam  melalui  perancangan  dan  pelaksanaan eksperimen. Terdapat beberapa tantangan dalam menyertakan  aktivitas  eksperimen  yang  membangkitkan motivasi  belajar  peserta  didik.  Beberapa  diantaranya adalah keterbatasan alat dan waktu. Dalam program ini, tim menyusun  kit  eksperimen  fisika  berbasis  Arduino  untuk mengatasi  keterbatasan  alat,  mengurangi  kerumitan eksperimen, dan meningkatkan efisiensi waktu eksperimen.  Kit  eksperimen  berbasis  Arduino  telah digunakan dalam implementasi pendampingan eksperimen pada peserta didik di salah satu SMA Swasta di Surabaya. Hasil  evaluasi  menunjukkan  bahwa  para  peserta  didik merespon dengan baik kegiatan pendampingan eksperimen ini.  Guru  juga  menyatakan  kegiatan  eksperimen  yang ditawarkan menjadi alternatif yang baik untuk menjelaskan topik fisika tertentu.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

## Pendahuluan
Fisika merupakan ilmu dasar yang menunjang perkembangan teknologi (1). Sebagai ilmu dasar, penting bagi peserta didik untuk mempelajari fisika sejak dini. Fisika yang adalah bagian dari sains juga  merupakan  bidang  ilmu  yang  didasari  pada  hasil  observasi  fenomena  alam.  Oleh  karena  itu, pembelajaran  sains  di  sekolah  hendaknya  juga  melibatkan  observasi,  perancangan,  pelaksanaan eksperimen, serta evaluasi data yang diperoleh (2,3).
Fenomena  fisika  sering  dimodelkan  dengan  persamaan  matematis,  sehingga  tidak  heran  bila konten  fisika  juga  banyak  mengandung  rumus  dan  perhitungan  (4,5).  Akan  tetapi,  pembelajaran fisika  di  sekolah  menengah  hendaknya  tidak  sekedar  langsung  memberikan  teori  dan  rumus  ke peserta  didik.  Peserta  didik  perlu  memahami  pemaknaan  dari  persamaan-persamaan  yang  ada  di fisika. Untuk itu, peserta didik hendaknya dilibatkan dalam investigasi gejala fisika yang dimodelkan
Herwinarso, Jane Koswojo, Anthony Wijaya, dkk, Pendampingan Praktikum Fisika Berbantuan Mikrokontroler Arduino Bagi Peserta Didik Sekolah Menengah Atas Swasta di Surabaya
dalam  persamaan  melalui  perancangan  eksperimen,  observasi,  pengambilan  data,  analisis  data, menginterpretasikan hasil analisis data, dan mengkomunikasikan hasil.
Pelaksanaan eksperimen pada pembelajaran fisika di sekolah menengah menghadapi beberapa tantangan  seperti  keterbatasan  alat,  pengamatan  yang  rumit  pada  materi  tertentu,  dan  memakan waktu yang lama (6,7). Memaksakan eksperimen yang rumit justru dapat menghilangkan motivasi peserta didik belajar fisika itu sendiri.
Salah  satu  topik  fisika  yang  pengamatannya  rumit  adalah  tentang  proses  pengisian  dan pengosongan kapasitor. Waktu eksperimen proses pengisian dan pengosongan kapasitor dapat diatur oleh  guru  dengan  menggunakan  kapasitansi  kapasitor  dan  hambatan  tertentu.  Bila  digunakan kapasitansi  dan  hambatan  kecil,  proses  pengisian  kapasitor  akan  berlangsung  cepat.  Namun, kelemahannya peserta didik harus mengamati perubahan nilai tegangan pada multimeter dengan jeda waktu yang sangat cepat sehingga menimbulkan ketidakpastian pengukuran yang besar. Sebaliknya bila percobaan menggunakan kapasitansi dan hambatan yang besar, percobaan akan memakan waktu yang lama dan peserta didik bisa bosan. Diperlukan terobosan berupa penggunaan sensor tegangan yang dapat merekam perubahan tegangan pada kapasitor dalam periode waktu tertentu. Penggunaan sensor, seperti Arduino akan menyederhanakan proses eksperimen dan mengurangi ketidakpastian pada pengukuran.
Penggunaan  teknologi  dalam  pembelajaran  fisika  juga  diindikasi  dapat  meningkatkan  minat belajar peserta didik. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk menunjang eksperimen fisika adalah  menggunakan  Arduino  (8,9).  Arduino  merupakan  mikrokontroler  yang  dapat  diprogram untuk  mengukur  besaran  tertentu  atau  menghasilkan  output  tertentu.  Arduino  dapat  difungsikan menjadi  sensor  atau  dihubungkan  dengan  sensor  lain  yang  dapat  digunakan  sebagai  alat  ukur otomatis pada percobaan fisika (10,11).
Dalam  program  pengabdian  pada  masyarakat  ini,  tim  merancang  kit  eksperimen  kapasitor dengan  sensor  Arduino  yang  dapat  merekam  dan  menampilkan  besar  tegangan  kapasitor  secara berkala  pada  layar  komputer.  Dengan  adanya  sensor  ini,  peserta  didik  dapat  lebih  fokus  dalam melihat data percobaan dan memodelkan peristiwa yang diobservasinya. Tujuan yang hendak dicapai dari  program  pengabdian  masyarakat  ini  adalah  dihasilkan  dan  diterapkannya  kit  eksperimen berbasis Arduino pada pendampingan eksperimen fisika bagi peserta didik di SMA mitra

## Metode
Program pendampingan ini berlangsung pada bulan Tahun Ajaran 2023/2024. Kegiatan terdiri dari analisis kebutuhan, perancangan dan pembuatan kit eksperimen berbasis Arduino, pengujian kit eksperimen,  penyusunan  worksheet,  implementasi  pendampingan  eksperimen,  dan  evaluasi program.

## 1. Analisis Kebutuhan
Tim  mengandeng  mitra  salah  satu  sekolah  menengah  atas  swasta  di  kota  Surabaya.  Tim memperoleh  informasi  tentang  pemetaan  materi fisika  dan  kurikulum  yang  digunakan  di sekolah. Berdasarkan wawancara dengan guru pengampu mata pelajaran fisika, segera diperlukan eksperimen pada materi kapasitor. Namun, perangkat eksperimen yang dimiliki sekolah masih terbatas.
2. Perancangan Kit dan Pembuatan Kit
Setelah  materi  ditetapkan  bersama  dengan  guru  fisika  di  sekolah  mitra,  tim  kemudian mempersiapkan kit eksperimen yang diperlukan. Kit ini terdiri dari kapasitor, resistor, Arduino uno, beberapa  kabel,  papan  breadboard,  dan  komputer.  Selain  menyiapkan  hardware,  tim  juga
mempersiapkan  program  yang  dibutuhkan  untuk  membaca  tegangan  kapasitor  dan  menampilkan data dalam bentuk grafik.

## 3. Pengujian kit
Kit yang sudah dirancang lalu diujicoba untuk melakukan eksperimen. Hasil eksperimen harus sesuai dengan konsep yang benar sehingga dapat digunakan sebagai media pembelajaran bagi peserta didik. Pengujian ini juga berfungsi untuk mengestimasi waktu yang dibutuhkan oleh peserta didik dalam melakukan eksperimen sehingga tutor dapat mempersiapkan rencana pembelajaran dengan baik.
4. Penyusunan worksheet
Worksheet berfungsi  sebagai  panduan  bagi  peserta  didik  untuk  melakukan  eksperimen. Penyusunan worksheet dilakukan oleh tim berkolaborasi dengan guru fisika supaya selaras dengan tujuan pembelajaran di sekolah.
5. Implementasi
Implementasi berupa pendampingan bagi peserta didik untuk melakukan eksperimen dengan kit dan worksheet yang telah disiapkan. Model eksperimen yang diterapkan adalah secara kolaboratif dimana beberapa peserta didik bekerja sama dalam kelompok untuk  melakukan set-up eksperimen, pengamatan, analisis, interpretasi, dan presentasi hasil.
6. Evaluasi
Efektivitas dan  kekurangan  program ini  dievaluasi  dengan  melihat pada  respon  peserta  didik dan hasil wawancara dengan guru fisika di sekolah mitra.
Sementara desain dalam hal ini penelitian desain merupakan metode penelitian yang berfokus pada  pengembangan  dan  pengujian  konsep-konsep  desain  kawasan.  Metode  ini  melibatkan penggunaan  teknik  visualisasi  seperti  sketsa,  diagram,  dan  model  untuk  merancang  solusi perancangan yang diuji dan dievaluasi. Penelitian desain juga dapat melibatkan partisipasi pengguna kawasan dalam tahap perancangan untuk mendapatkan masukan langsung dan umpan balik tentang konsep  dan  rencana  perancangan.  [15]  Adapun  langkah  dalam  penelitian  yaitu  Studi  Literatur, Analisis  Konteks,  Identifikasi  Stakeholder,  Metode  Pengumpulan  Data,  Menganalisis  data, Pembentukan  Konsep  Pengembangan  EIP,  Validasi  Konsep,  Penyusunan  Rencana  Tindakan, Evaluasi dan Rekomendasi.

## Hasil dan Pembahasan
Sebelum pendampingan eksperimen, tim telah mempersiapkan kit eksperimen yang akan dipakai dan  menyusun worksheet sebagai  panduan  bagi  peserta  didik.  Proses  ini  melibatkan  kolaborasi dengan  guru  fisika  di  sekolah  mitra  untuk  menyelaraskan  eksperimen  dengan  kurikulum  yang diterapkan di sekolah. Gambar 1 menunjukkan kit eksperimen berbasis Arduino pada materi Kapasitor yang telah dirancang. Sedangkan cuplikan worksheet disajikan pada Gambar 2. Dengan menggunakan kit eksperimen ini, percobaan menjadi lebih praktis dan efisien karena data berupa perubahan tegangan setiap detik dapat diamati langsung pada layar komputer. Peserta didik dapat langsung mencatat dan memplot  data  dalam  grafik  yang  disediakan  pada worksheet. Berdasarkan  grafik  yang  diperoleh, peserta didik kemudian diajak untuk menginterpretasikan data tegangan pada peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor.
Herwinarso, Jane Koswojo, Anthony Wijaya, dkk, Pendampingan Praktikum Fisika Berbantuan Mikrokontroler Arduino Bagi Peserta Didik Sekolah Menengah Atas Swasta di Surabaya
Gambar 1 (a) Tampilan set-up percobaan dengan kit eksperimen berbasis Arduino (b) Tampilan layar komputer yang menampilkan hasil percobaan
Gambar 2 . Worksheet yang digunakan
Pada  saat  implementasi,  peserta  didik  melakukan  eksperimen  secara  berkelompok menggunakan kit dan worksheet yang dibagikan. Setiap kelompok juga didampingi oleh tutor untuk memandu praktikum, seperti ditunjukkan pada dokumentasi di Gambar 3. Secara umum, peserta didik
menunjukan antusiasme dan keseriusan dalam melakukan eksperimen. Selama eksperimen, peserta didik juga mengajukan berbagai macam pertanyaan pada tutor.
Gambar 3 . Dokumentasi kegiatan eksperimen menggunakan kit berbasis Arduino dengan pendampingan
Di akhir kegiatan  eksperimen,  peserta  didik  diminta  memberikan  tanggapan  terhadap  praktikum  yang dilakukan melalui angket. Angket berisi penilaian terhadap kegiatan eksperimen yang telah dilalui dan terdiri dari 12 butir dengan menggunakan skala Likert 1-5. Hasil angket  dianalisis dengan merata-rata skor setiap butir. Skor rata-rata diberi kriteria sangat baik, baik, cukup baik, kurang baik, dan tidak baik seperti yang dilakukan pada (12). Tabel 1 menunjukkan  skor  rata-rata  setiap  butir.  Secara  umum,  tanggapan  peserta  didik  terhadap kegiatan pendampingan praktikum adalah baik. Ini ditunjukkan dengan skor rata-rata 3.62.
Tabel 1. Respon Peserta Didik Terhadap Kegiatan Eksperimen Aspek Skor Kriteria Kejelasan penyampaian teori penunjang percobaan 3.63 baik Topik/materi fisika yang dibahas dalam praktikum 3.26 cukup baik Kesesuaian antara teori yang diberikan dan percobaan yang dilakukan 3.89 baik Kesesuaian media yang digunakan saat penyampaian teori percobaan 4.16 baik Penyampaian teori penunjang percobaan 3.42 baik Kejelasan lembar kerja percobaan 3.37 cukup baik Kesesuaian lembar kerja percobaan dan pelaksanaan percobaan 4.00 baik Kejelasan panduan pelaksanaan percobaan 3.58 baik Keterlibatan Peserta Didik dalam pelaksanaan percobaan 3.74 baik Kesesuaian data hasil percobaan dan tujuan percobaan 3.79 baik Penyampaian pelaksanaan percobaan 3.32 cukup baik Secara keseluruhan, pelaksanaan kegiatan praktikum fisika 3.32 cukup baik Rata-rata 3.62 baik
Herwinarso, Jane Koswojo, Anthony Wijaya, dkk, Pendampingan Praktikum Fisika Berbantuan Mikrokontroler Arduino Bagi Peserta Didik Sekolah Menengah Atas Swasta di Surabaya
Berdasarkan  wawancara  dengan  guru  fisika  di  sekolah  mitra,  pendampingan  ini  memberikan manfaat karena sekolah terbantu untuk menyediakan media eksperimen yang praktis dan mendukung pembelajaran fisika. Para peserta didik juga menunjukan antusiasme ketika melakukan eksperimen dengan  sensor  Arduino  yang  relatif  baru  bagi  mereka.  Kedepannya  diharapkan  ada  lebih  banyak topik fisika yang dapat dibuatkan media eksperimen berbasis sensor Arduino. Selain itu, berdasarkan observasi selama implementasi, agar terjadi keterlibatan kogntif yang optimal pada saat eksperimen, perlu adanya fasilitator yang aktif memberikan pertanyaan-pertanyaan pemantik pada peserta didik

## Simpulan dan Saran
Pendampingan eksperimen fisika berbasis Arduino bagi peserta didik SMA telah terlaksana dengan baik. Program ini telah berhasil menjawab tantangan untuk menyediakan aktivitas yang menstimulus peserta didik melakukan pengamatan langsung fenomena fisika melalui eksperimen. Kit eksperimen berbasis Arduino yang merupakan hal baru bagi peserta didik mampu menarik antusiasme. Rekomendasi yang dapat diberikan dari kegiatan  ini  adalah  perlunya  pengembangan  kit  eksperimen  berbasis  Arduino  dengan  materi  yang  lebih beragam di sekolah
. Referensi
1. Trisna  S,  Rahmi  A.  Validitas  Modul  Pembelajaran  Berbasis  Guided  Inquiry  pada  Materi Fluida di STKIP PGRI Sumatera Barat. J Penelit Pengemb Pendidik Fis. 2016;2(1):9–14.
2. Arisandy CN, Agustini R, Poedjiastoeti S. Efektifitas Perangkat Pembelajaran Sains Berbasis Inkuiri  Terbimbing  Untuk  Meningkatkan  Kemampuan  Analisis.  UNESA  J  Chem  Educ. 2021;11(1):44–56.
3. Jannah  EM,  Nuraini  L,  Ulum  MB.  Analisis  Scientific  Writing  Skills  Mahasiswa  Pada Praktikum Fisika Kelistrikan. J Penelit Pembelajaran Fis. 2021;12(1):29–36.
4. Nurjumiati  N,  Syahriani  Yulianci,  Asriyadin  A.  Pengaruh  Model  Inquiry  Berbasis  Literasi Numerasi  Terhadap  kemampuan  Pemodelan  Matematis  dan  Bahasa  Simbolik  Fisika.  J Pendidik Mipa. 2022;12(3):945–8.
5. Mahardika  IK,  Rofiqoh  A,  Supeno.  Model  Inkuiri  Untuk  Meningatkan  Kemampuan Representasi Verbal Dan Matematis Pada Pembelajaran Fisika Di Sma. J Pembelajaran Fis. 2012;1(2):165–71.
6. Zulirfan, Desmelinda E, Sudrajad H. Pengembangan Perangkat Percobaan Momen Inersia dan Keseimbangan  Benda  Tegar  Sebagai  Media  Pembelajaran  Fisika  SMA.  J  Pendidik. 2011;2(2):8–15.
7. Gunawan  G,  Harjono  A,  Sahidu  H.  Studi  Pendahuluan  Pada  Upaya  Pengembangan Laboratorium Virtual bagi Calon Guru Fisika. J Pendidik Fis dan Teknol. 2017;1(2):140–5.
8. Hadiati  S,  Kuswanto  H,  Rosana  D,  Pramuda  A.  The  Effect  of  Laboratory  Work  Style  and Reasoning with Arduino to Improve Scientific Attitude. Int J Instr. 2019;12(2):321–36.
9. Chaudry AM. Using Arduino Uno Microcontroller to Create Interest in Physics. Phys Teach. 2020;58:418.
10. Organtini G. Arduino as a tool for physics experiments. J Phys Conf Ser. 2018;1076(1).
11. Moya AA. An Arduino experiment to study free fall at schools. Phys Educ. 2018;53:055020.
12. Pratidhina E, Pujianto, Sumardi Y. Developing Computer Program as a Learning Resource on Gas Law Topics for High School Students. Int J Instr. 2019;12(2):133–46.