PERAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS  (SIG)  DALAM MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR SPASIAL (SPATIAL THINKING)

## Iwan Setiawan
Departemen Pendidikan Geografi, FPIPS, UPI, email: iwan4671@gmail.com

## ABSTRAK
SIG  merupakan  aplikasi  yang  dikembangkan  untuk  memecahkan  persoalan  yang berkaitan  dengan  permukaan  bumi.  Namun,  dalam  perkembangannya  SIG  sangat diandalkan  dalam  membantu  kegiatan  pembelajaran  yang  terkait  dengan  aspek spasial.  Geografi  merupakan  mata  pelajaran  yang  fokusnya  pada  pengembangan berpikir  spasial,  sehingga  SIG  menjadi  sistem  pendukung  yang  sangat  diandalkan. Pemanfaatan  SIG  dalam  mengembangkan  berpikir  spasial  tersebut  telah  diuji kehandalannya  dalam  sejumlah  penelitian  yang  menunjukkan  adanya  kontribusi positif SIG dalam mengembangkan kemampuan berpikir spasial.
Kata kunci: Sistem Informasi Geografis, berfikir spasial.

## PENDAHULUAN
Berpikir  spasial  menjadi  penciri penting  dalam  aktivitas  pembelajaran geografi.  Kajian  terhadap  fenomena geografi  tidak  hanya  sekedar  menjelaskan keberadaan  suatu  fenomena  dan  proses terjadinya fenomena tersebut di permukaan  bumi  tetapi  juga  bentuk, ukuran,  arah,  pola  dari  fenomena  serta keterkaitan dengan fenomena lainnya.
Kemampuan  tersebut  akan  sangat berguna    bagi  peserta  didik  ketika  akan menentukan atau membuat keputusan dari hal-hal  yang  sangat  sederhana  sampai yang kompleks yang terkait dengan ruang atau  lokasi.  Ketika  seseorang  akan bepergian,  maka  dia  harus  mengetahui tentang  jarak  dan  arah,  sehingga  dia  bisa memprediksi waktu kedatangan dan tidak tersesat.
Berpikir  spasial  juga  diterapkan dalam  analisis  geografi  yang  lebih kompleks. Ketika seseorang harus memutuskan  untuk  mencari  lokasi  yang paling  baik  untuk  proyek  pembuatan  real estate, maka di perlu memilikirkan tentang sifat  atau  karakteristik  daerah  yang  akan
dijadikan tempat pembangunannya. Berbagai  data  yang  terkait  dengan persyaratan  real  estate  harus  digabungkan untuk  menghasilkan  informasi  baru berupa  alternatif  wilayah  yang  cocok untuk permukiman.
Banyak  persoalan  yang  terkait dengan  permukaan  bumi  yang  bisa dipecahkan  oleh  mereka  yang  memiliki cara  berpikir  spasial.  Dengan    dukungan teknologi informasi seperti Sistem Informasi Geografis (SIG), maka pekerjaan tersebut  menjadi  sangat  dipermudah. Persoalan  lingkungan,  perkotaan,  banjir, dan  berbagai  aktivitas  untuk  menentukan kecenderungan,  menentukan  lokasi  yang paling  baik,  menentukan  pola,  dan pemodelan  sangat  dibantu  oleh  teknologi SIG.  Karena  itu,  dalam  pembelajaran geografi  sangat  penting  untuk  ditekankan cara  berpikir  spasial,  tidak  hanya  sekedar informasi tentang fenomena geosfer.
84 Gea, Jurnal Pendidikan Geografi, Volume 15, Nomor 1, April 2015, hlm. 63 – 89.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Spatial Thinking
Menurut National Research Council (2006),    berpikir  spasial  merupakan  salah satu  bentuk  berpikir  diantara  bentuk berpikir  lainnya,  seperti  verbal,  logical, statistical,  hipotetical  dan  seterusnya. Berpikir  spasial  itu  sendiri    merupakan sekumpulan  kemampuan  koginitif,  terdiri atas  tiga  unsur  yaitu  ruang  (space),  alat (tools),  dan  proses  pemikiran  atau pertimbangan (process of resoning). Pemahaman akan arti dari ruang, misalnya ukurannya, kedekatannya, kontunuitasnya,      dapat  dijadikan  sebagai alat untuk menyusun masalah,
menemukan jawaban,
dan mengkomunikasikan  solusinya.  Dengan mengekspresikan hubungan dalam struktur  keruangan,  misalnya  peta,  maka kita  dapat  mempersepsi,  mengingat,  dan menganalisis  sifat-sifat  statis  dan  dinamis objek  dan  hubungannya  dengan  objek lainnya.  Batasan  spatial  thinking  itu sendiri,  menurut  National  Research Council (2006) adalah:
Spatial  thinking  is  thinking  that  finds meaning  in  the  shape,  size,  orientation, location,  direction or trajectory, of objects, processes  or  phenomena,  or  the  relative positions  in  space  of  multiple  objects, processes  or  phenomena.  Spatial  thinking uses the properties of space as a vehicle for structuring problems, for finding answers, and for expressing solutions.
Konsep  berpikir  spasial  (spasial thinking)  lebih  luas  dari  kemampuan spasial (spatial ability) walaupun keduanya saling  berkaitan.  Kemampuan  spasial menurut  Albert  dan  Golledge  (Lee,  2009) terdiri  atas  visualisasi  spasial,  orientasi spasial  dan  relasi  spasial.  Visualisasi spasial  adalah  kemampuan  secara  mental untuk  memanipulasi,  merotasi,  atau membalikkan stimulus visual yang ditunjukkan  secara  piktorial.  Orientasi spasial  melibatkan  pemahaman  tentang susunan unsur-unsur  dalam pola stimulus visual,  kecerdasan  untuk  tetap  tidak
bingung  dengan  perubahan  orientasi  dan kemampuan untuk menentukan hubungan spasial (McGee, 1979 dalam Lee, 2009). Relasi spasial menurut Golledge dan Stimpson  (Lee,  2009)    melibatkan kemampuan  untuk  mengenal  distribusi dan  pola  spasial,  untuk  menghubungkan lokasi, untuk mengasosiasikan dan mengkorelasikan  fenomena  yang  tersebar, untuk  memahami  dan  menggunakan hierarki spasial, untuk membuat regionalisasi, untuk mengarahkan terhadap  kerangka  acuan  di  dunia  nyata (real-world),  untuk  mengimajinasikan  peta dari  deskripsi  verbal,  untuk  menguraikan atau menggambarkan peta, untuk membandingkan peta, untuk menumpangsusunkan  peta.    Lee  (2009) mengemukakan  bahwa  relasi  spasial memiliki  keterkaitan  yang  lebih  sesuai dengan aktivitas SIG dibandingkan dengan yang  lainnya  (spasial  visualization  dan spasial orientation).
Berpikir  spasial  menurut  Marsh, Golledge  dan  Batterby  (2007)  tidak  hanya wilayah  geografi    tetapi  juga  disiplin lainnya  yang  menjadikan  ruang  sebagai suatu  faktor  yang  dapat  memberikan penjelasan  tentang  sifat  dan  fungsi  objek atau  gejala,  misalnya  kimia,  fisika,  teknik rekayasa,  sejarah,  seni  dan  lain-lain.  Para ahli  geografi,  psikologi,  serta  ahli pendidikan  berpendapat  bahwa  berpikir spasial  bersifat  universal  dan  sangat bermanfaat  dalam  berbagai  disiplin akademik dan pemecahan masalah  sehari- hari.    Berpikir  spasial  dapat  membantu dalam mengingat, memahami, alasan, dan mengkomunikasikan tentang sifat-sifat dan relasi antara objek dalam ruang.
Berpikir  spasial  dapat  dipelajari dan dapat diajarkan pada berbagai jenjang pendidikan.  Pentingnya  berpikir  spasial disampaikan dalam pendidikan disampaikan  oleh  National  Research Council (2006), yaitu:
1. Berpikir spasial merupakan sekumpulan ketrampilan kognitif.
2. Berpikir  spasial  terintegrasi  dalam kehidupan sehari-hari. Orang, objek-objek  alam,  objek  buatan manusia  menyusun  ruang  dan interaksi  antara  orang  dan  objek harus  dipahami  dalam  konteks lokasi, jarak, arah, bentuk, dan pola.
3. Berpikir  spasial  sangat  kuat  dalam memecahkan masalah dengan mengelola,  mentransformasi,  dan menganalisis  data,  khususnya  data yang  kompleks  dan  bervolume besar dan mengkomunikasikan hasil dari  proses  tersebut  untuk  dirinya maupun orang lain.
4. Berpikir  spasial  menjadi  keseharian para ahli dan insinyur, dan menjadi penyokong  banyak  terobosan  ilmu pengetahuan dan teknik.
5. Berpikir spasial merupakan keterampilan  yang  dapat  dan seharusnya dipelajari setiap orang.
6. Berpikir spasial  berkembang secara unik  bagi  setiap  orang  tergantung pada  pengalaman,  pendidikan  dan kecenderungan seseorang.
7. Berpikir  spasial  merupakan  proses yang  rumit,  sangat  kuat,  dam menantang  dan  system  pendukung menyediakan lingkungan yang interaktif  yang  mana  berpikir spasial  dapat  berlangsung    dengan membantu  siswa  menspasialkan data set, memvisualisasikan pekerjaan  dan  hasil  akhirnya,  dan menunjukkan fungsi-fungsi analitis.
8. Dan seterusnya.
Pentingnya  berpikir  spasial  juga dikemukakan  oleh  Lee  (2009)    yang menyatakan  bahwa  berpikir  spasial  dapat dan seharusnya diajarkan di semua jenjang dalam  sistem  pendidikan.          Tujuannya agar  setiap  warga  memiliki  spatial  literacy yang  baik.      National  Research  Council (2006)  menunjuk  beberapa  ciri  dari masyarakat  yang  memiliki  spatial  literacy yang baik, yaitu:
 Memiliki kebiasaan berpikir spasial- mereka tahu kemana, kapan,
bagaimana dan mengapa berpikir secara spasial;
 Menerapkan berpikir spasial dengan pengetahuan yang memadai atau dengan dasar pengetahuan— mereka memiliki pengetahuan yang luas dan dalam tentang konsep spasialdan representasi spasial, mampu mengontrol penjelasan spasial dengan mengunakan berbagai cara berpikir spasial, memiliki kemampuan yang baik untuk menggunakan sistem pendukung dan teknologi berbasis spasial.
 Mengadopsi pendirian atau sikap mental yang kritis untuk berpikir spasial —mereka mengevaluasi kualitas data spasial berdasarkan sumbernya, akurasi, dan realibilitas,; mereka dapat menggunakan data spasial untuk mengkonstruk, mengartikulasi, dan mempertahankan alasan atau pandangan dalam memecahkan masalah dan menjawab pertanyaan.; dan mereka dapat mengevalusai validitas argument berdasarkan informasi spasial.

## Peran SIG dalam Pengembangan Berpikir Spasial
Kersky (2008) menyatakan efektivitas pendidikan
kebumian seharusnya  focus  pada  berpikir  spasial sehingga  siswa  memahami  pola  spasial, keterkaitan,  dan  hubungan.  Befikir  spasial dapat  didukung  oleh  sistem  pendukung yang memiliki kemampuan untuk menunjukkan berbagai jenis permasalahan, menggunakan  berbagai  tipe  dan  jumlah data  dan  memerlukan  perbedaan  level kemampuan  dan  pengalaman.  Sistem pendukung  untuk  berpikir  spasial  harus memungkinkan spasialisasi data, memfasilitasi  visualisasi  pekerjaan  dan hasil  akhir  serta  memiliki  beragam  fungsi seperti  transformasi,  operasi,  dan  analisis. Kemampuan tersebut dimiliki oleh sebuah
86 Gea, Jurnal Pendidikan Geografi, Volume 15, Nomor 1, April 2015, hlm. 63 – 89.
system  pendukung  bernama  Sistem Informasi Geografis.
SIG  merupakan  sistem  pendukung yang  handal  untuk  berpikir  spasial.  SIG dapat  berperan  sebagai  alat  untuk mendukung  berpikir spasial. Di dalamnya merupakan  integrasi  dari  hardware  dan software  serta  prosedur  yang  memiliki kemampuan untuk collecting data, manajemen,  manipulasi  dan  analisis, pemodelan  dan  menampilkan  data  yang memiliki  referensi  ruang.  Peterson  et  al (2003) menyebutkan bahwa, “ the use of GIS in  geography  education  developed  students spatial thinking skills and supported the overall geography  teaching  at  the  upper  secondary school level.
Downs  and  DeSouza  (Marsh,  2007) mengemukakan  bahwa  SIG  merupakan alat yang sangat berguna dalam hubungannya  dengan pendidikan sebagai sistem  pendukung    (support  system)  untuk berpikir  spasial.  Menurutnya  kunci  untuk berpikir spasial terdiri atas tiga unsur yaitu sifat  ruang,    alat  atau  metode  untuk merepresentasikan  informasi  spasial,  dan proses  untuk  memberi  alasan.  Dengan memahami  arti  dari  ruang,  misalnya ukuran, urutan/kesinambungan, kedekatan,  keterpisahan  dan  lain-lain, maka  dapat  menjadi  sarana  untuk merumuskan masalah, menemukan jawaban dan menyampaikan solusi.
Efek dari pembelajaran berbasis SIG terhadap keterampilan spasial telah diteliti oleh  Lee  dan  Bernarz  (2009).  Tes kemampuan  atau  keterampilan  spasial digunakan untuk menguji efek pembelajaran  dengan  menggunakan  SIG terhadap  kemampuan  spasial.  Walaupun dilakukan pada mahasiswa sebuah perguruan tinggi, namun setidaknya dapat memberikan  gambaran  adanya  hubungan antara kegiatan dan pengalaman menggunakan  SIG  dengan  kemampuan berpikir  spasialnya.    Skor  hasil  test kemampuan  spasial  antara  sebelum  dan setelah  kegiatan  menunjukkan  perubahan yang signifikan.
Pada  jenjang  sekolah  menengah, Kersky  (2000)  melaporkan  bahwa  sekolah yang siswanya menggunakan SIG memiliki skor lebih tinggi dalam tes analisis spasial dibandingkan dengan siswa yang menggunakan metode tradisional. Kelompok  siswa  yang  menggunakan  SIG menunjukkan  kemampuan  lebih  tinggi dalam  mengidentifikasi,  mensintesis,  dan mendeskripsikan  pola-pola  manusia  dan fisik.
Bednarz  (2004)  mengemukakan salah  satu  alasan  pentingnya  SIG  masuk dalam  kurikulum  sekolah  yaitu  mampu meningkatkan kualitas pembelajaran geografi.  Bagi  guru  geografi,  kemampuan tersebut lebih mengarah pada kemampuan berpikir spasial. Tabel 1 kolom bagian kiri menunjukkkan aspek-aspek berpikir spasial  yang  banyak  dikembangkan  di kelas  geografi,  khususnya  di  Amerika Serikat.    Paralel  dengan  itu,  pada  kolom bagian  kanan  ditunjukkan  proses  yang digunakan oleh individu untuk membangun  peta  kognitif  mereka.  Peta kognitif  merupakan  pengetahuan  yang tersimpan pada individu tetang lingkungan  yang  dikelola  sebagai  model internal  tentang  dunia.  Peta  kognitif merupakan  dasar  penentuan  keputusan spasial maupun  non spasial. Peta kognitif merupakan  hasil  dari  interaksi  data relasional  spasial,  proses  berpikir  spasial, dan  atribut  lingkungan  yang  disaring melalui  persepsi,  kepercayaan,  nilai  dan sikap.  Disarankan  bahwa  peta  kognitif merupakan SIG yang terinternalisasi.
Selanjutnya, Bernarz (2004) mengemukakan  bahwa  alasan  edukatif masuknya  SIG  dalam  pendidikan  adalah untuk  membantu  siswa  belajar  geografi dengan  mempraktekkan  berpikir  spasial. Dengan  mempraktekkan  SIG  untuk menghasilkan  peta  maka  kemampuan pemetaan  kognitif    peserta  didik  semakin dipertajam  melalui  aktivitas  mengasosiasi dan  mengkorelasi  distribusi  fenomena secara spasial.
Tabel 1 Kemampuan Berpikir Spasial SPATIAL RELATIONS PROCESSES USED IN COGNITIVE MAPPING AND GIS
1. Abilities (skills) that recognize spatial distribution and spatial patterns
2. Identifying shapes
3. Recalling and representing layouts
4. Connecting locations
5. Associating and correlating spatially distributed phenomena
6. Comprehending and using spatial hierarchies
7. Regionalizing
8. Comprehending distance decay and nearest neighbor effects in distributions (buffering)
9. Wayfinding in real world frames of reference
10. Imagining maps from verbal descriptions
11. Sketch mapping
12. Comparing maps
13. Overlaying and dissolving maps (windowing)
1. Constructing gradients and surfaces
2. Layering
3. Regionalizing
4. Decomposing
5. Aggregating
6. Correlating
7. Evaluating regularity or randomness
8. Associating
9. Assessing similarity
10. Forming hierarchies
11. Assessing proximity (requires knowing location)
12. Measuring distance
13. Measuring directions
14. Defining shapes
15. Defining patterns
16. Determining cluster
17. Determining dispersion
Sumber: Bednarz, 2004 Kajian efek SIG dalam
pembelajaran tidak hanya sebatas keterampilan  spasial  tetapi  pembelajaran geografi  secara  umum.  Sejumlah  hasil penelitian menunjukkan adanya kontribusi  positif  dari  pembelajaran berbasis SIG. Hasil studi yang dilakukan oleh  Ozgen  (2009)  menunjukkan  adanya kontribusi  positif  yang  signifikan  secara statistik pada kelompok eksperimen. Skor pada kelompok eksperiman jauh melampaui skor pada kelompok kontrol. Keduanya  menyatakan  bahwa  manfaat SIG  dalam  pembelajaran  geografi  tidak hanya  dirasakan  oleh  siswa  yang  kuat dalam  penguasaan  komputer  tetapi  juga siswa yang lemah penguasaan komputernya.
Studi  yang  dilakukan  Ozgen (2009)  menunjukkan  bahwa  pengajaran geografi  yang  dibantu  dengan  SIG memberikan  keuntungan  bagi  siswa
berupa  pemahaman  yang  lebih  baik terhadap  materi  yang  diajarkan  dan memberikan kemudahan dalam mengakses  data  ilmiah  yang  sesuai dengan  materi  yang  dipelajari.  Dalam kasus  migrasi  penduduk  yang  dikajinya,
Ozgen (2009) mengemukakan keuntungan metode pengajaran
konstruktivis  yang  dibantu  dengan menggunakan SIG, yaitu:
1. mengembangkan  keterampilan geografis dan kemampuan menggunakan metode inkuiri.
2. dapat  memadukan  hasil  kajian yang  mereka  buat  dengan pengalaman  ketika  melakukan proses inkuiri 3. dapat meningkatkan
pengetahuan geografis
4. dapat  membangun  keterkaitan antara  aspek  geografi  fisik  dan manusia
88 Gea, Jurnal Pendidikan Geografi, Volume 15, Nomor 1, April 2015, hlm. 63 – 89.
Berdasarkan  hasil    survey  yang dilakukan  oleh  Kerski  (2000)    terhadap 1520 guru sekolah menengah menunjukkan sebagian besar (80%) setuju bahwa  SIG  memberikan  keuntungan dalam  pengajaran  geografi,  sekitar  1,8  % menyatakan tidak memberikan keuntungan apapun juga, dan lainnya (10 %)  tidak  memberikan  pendapat  apapun. Secara  lebih  jelas,  keuntungan  dari pengajaran  yang  menggunakan  SIG, dikemukakan  pula  oleh  Ozgen  (2009) berdasarkan  hasil  kajiannya  dengan menggunakan  sampel  materi  tentang migrasi  penduduk,  bahwa  “In  the  event that  a  GIS-aided  education  model  in geography  teaching  is  used,  students  may draw very good benefits while comprehending the  subject  being  taught  and  also  be  able  to access  scientific  data  relevant  to  the  subjects they have learned with more ease”.
Alada˘g (2010) melakukan penelitian  tentang  efek  SIG  terhadap prestasi akademik dan motivasi di Turki. Hasilnya menunjukkan adanya perbedaan  skor  test  yang  signifikan antara  kelas  eksperimen  dan  kelas kontrol.    Kelas  eksperimen  yang menggunakan pembelajaran berbasis SIG menunjukkan  skor  yang  lebih  tinggi disbanding kelas kontrol yang menggunakan pengajaran secara tradisional.  Selain  itu,  motivasi  belajar pada  kelas  eksperimen  juga  lebih  tinggi secara  statistik  dibandingkan  dengan motivasi belajar pada kelas kontrol.
Walaupun demikian, hasil penelitian  tentang  efek  positif  tersebut masih  terbatas  dan  tidak  konsisten seperti  yang  dikemukakan  oleh  Lee  dan Bernarz  (2009),    “Despite  these  assertions, research  results  that  support  the  positive effects of GIS learning on spatial thinking are lacking  or  inconsistent”.    Komunitas penelitian  pendidikan  lingkungan  dan geografi  tidak  mengetahui  secara  pasti kontribusi  SIG  dalam  pembelajaran geografi dan lingkungan. Selanjutnya, dia juga  mengatakan  bahwa,  “  Several  recent
research studies have made it clear that little is  known  about  the  actual  benefits  and learning  outcomes  of  GIS”.    Karena  itu, sulit  untuk  menyatakan  secara    tegas menyatakan  bahwa  SIG  pada  jenjang pendidikan dasar dan menengah memiliki  efek  yang  jelas  dan  positif terhadap perkembangan berpikir spasial, reasoning  spasial  dan  pemahaman lingkungan  sebagai  tujuan  sentral pembelajaran geografi.

## PENUTUP
Kemampuan berpikir spasial sebagai  inti  dari  pembelajaran  geografi sangat  dibantu  dengan    SIG.  Setiap aktivitas  atau  langkah  kerja  dalam  SIG sangat  bersesuaian  dengan  aktivita berpikir  spasial.  Sistem  pendukung berpikir  spasial  ini  memang  tidak  selalu mudah  dilaksanakan  karena  berbagai keterbatasan  yang  ada.  Namun,  sistem pendukung ini memberi harapan sekaligus  tantangan  bagi  para  pendidik geografi  agar  geografi  semakin  menarik dan  bermakna  bagi  siswa  untuk kehidupannya  saat  ini  dan  kelak  ketika mereka dewasa.

## DAFTAR PUSTAKA
Alada˘g, Elif (2010).   The effects of GIS on  students’  academic  achievement and  motivation  in  seventh-grade social  studies  lessons  in  Turkey. [Online] ISSN: 1038-2046 print / 1747- 7611  online  C_2010  Taylor  &  Francis. Tersedia: http://web.ebscohost.com/ehost/pdf viewer/ pdfviewer [26 Juli 2011] Bednarz, S.W.(2004) Geographic Information  Systems:  A  Tool  to Support Geography and Environmental Education? GeoJournal 60: 191–199, 2004.
Tersedia: http://users.utu.fi/vijoke/Kirjallisuu sGIS%20tool%20to%20support%20geo graphy.pdf (02 Februari 2012)
Kerski, Joseph J. (2000) The Implementation and Effectiveness of Geographic  Information  Systems Technology and Methods in Secondary  Education.  University  of
Colorado Kerski,  Joseph  J.  (2008).  The  role  of  GIS in Digital Earth
education.
International  Journal  of  Digital  Earth, Vol.  1,  No.  4,  December  2008. Tersedia: http://web.ebscohost.com/ehost/pdf viewer/ pdfviewer [02 Agustus 2011) Lee,  Jongwoon  And  Robert  Berdnarz (2009)  Effect  Of  GIS  Learning  On Spatial Thinking. Journal of Geography  in  Higher Education,  Vol.
33,  No.  2,  183–198,    tersedia: http://web.ebscohost.com
ehost/pdfviewer/pdfviewer  (29  Juli 2011)
Marsh, Meredith, Reginald Golledge, and Sarah  E.  Battersby  (2007).  Geospatial
Concept Understanding and Recognition in G6–College Students: A Preliminary Argument for Minimal  GIS.  Annals  of  the Association of American Geographers, 97(4), 2007, pp. 696–712. Tersedia:  http://web.ebscohost.com ehost/pdfviewer/pdfviewer [02 Agustus 2011] National Research Council (2006) Learning to Think Spatially: GIS as a Support  System  in  the  K–12 Curriculum
(Washington, DC:
National Academies Press).