Pembelajaran Astronomi Menggunakan Webcam R.P. Ayua , R. Priyatikantoa,∗, E. Soegiartinia,b , H.L. Malasana,b , M.I. Arifyantoa,b a
Prodi Astronomi Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha no. 10, Bandung, Jawa Barat, Indonesia 40132 b Kelompok Keahlian Astronomi, FMIPA ITB, Jl. Ganesha no. 10, Bandung, Jawa Barat, Indonesia 40132
Abstract Kamera berbiaya rendah kini telah menjadi alat yang umum digunakan sebagai sarana atau media pembelajaran fisika dan astronomi bagi masyarakat luas. Banyak fenomena alam yang terjadi namun luput dari perhatian masyarakat umum, sementara mereka sebenarnya ingin mengetahui rahasia dibalik fenomena tersebut. Dengan menggunakan kamera web, fenomena-fenomena alam yang biasanya tidak dapat diamati secara langsung, kini dapat direkam dan dianalisis. Masyarakat umum dapat mengagumi fenomena alam yang terjadi sekaligus menemukan jawaban atas pertanyaan misteri fenomena fisik beserta hukum-hukum fisika yang berlaku di dalamnya. Pengamatan sederhana dapat dilakukan sendiri untuk mengeksplorasi fenomena alam yang terjadi di sekitar. Pada riset kali ini kami membuat program pengabdian kepada masyarakat dengan mengusulkan suatu rancangan sistem dan perangkat penunjang pendidikan yang baru dan belum dieksplorasi sebelumnya. Produk dari program antara lain, adalah usulan sistem akuisisi berbasis teknologi murah, (yakni teleskop sederhana, Spica, web camera, dan laptop yang dilengkapi dengan peranti lunak bebas pakai. Sistem akuisisi tersebut kemudian akan dikumpulkan dalam satu modul yang kemudian akan disebarkan kepada guru-guru. Pembagian modul tersebut juga akan disertai dengan diselenggarakannya worskhop pelatihan guru-guru untuk mengimplementasi sistem baru yang telah usulkan. Keyword: webcam – pengabdian masyarakat – edukasi astronomi
1. Pendahuluan Astronomi merupakan ilmu pengetahuan yang paling tua, lahir bersama dengan kesadaran manusia akan beragam fenomena langit. Meski demikian, astronomi modern baru saja lahir tahun 1609 ketika Galileo Galilei menggunakan teleskop dan prosedur ilmiah untuk mengamati dan menelaah fenomena langit [5]. Sejak saat itulah astronomi dan teleskop menempati posisi penting dalam kehidupan dan peradaban manusia. Dalam pendidikan, astronomi menempati posisi unik karena menggabungkan sains dan teknologi dengan bumbu inspirasi dan kesenangan. Ilmu ini menjadi pembuka jalan menuju fisika, kimia, biologi dan matematika serta kehebatan teknologi elektronika, optik, dan informasi. Ilmu ini dapat menginspirasi kawula muda untuk mendalami sains dan teknologi. Di samping itu, semangat eksplorasi semesta dan universalisme yang dijunjung ∗
[email protected]
oleh astronomi dapat memicu kerinduan mendalam akan budaya dan filosofi global-universal [4]. Cara pandang yang hampir sama diekspresikan dalam Kurikulum 2013 jenjang SMA/MA, khususnya dalam kompetensi dasar fisika di mana siswa diarahkan untuk menyadari keteraturan dan kompleksitas alam semesta. Aspek atau objek astronomis seperti Matahari, Bumi, planet, hingga gaya gravitasi yang melahirkan orbit benda langit menjadi objek yang harus dipahami siswa menurut kompetensi dasarnya [1]. Hanya saja, kesiapan tenaga pendidik atau guru untuk menjelajahi semesta melalui aktivitas pengajaran belum sepenuhnya memadai. Tidak sedikit guru yang memiliki keterbatasan ilmu dan merasa kurang percaya diri menyampaikan pengetahuan astronomi yang senantiasa membangkitkan rasa ingin tahu siswa [2]. Walaupun ada pergeseran filosofi pendidikan dari teacher centered education menuju learner centered education, ketimpangan pengetahuan ini dapat meredam gaung as-
Preprint submitted to Proceeding of the Indonesian Astronomy Ascossiation (HAI) Seminar 2013
28 Oktober 2013
R. Priyatikanto’s Article Series 2. Webcam Sebagai Alat Pembelajaran Astronomi
tronomi sebagai gerbang eksplorasi sains dan teknologi. Pembelajaran kompetensi dasar terkait fenomena astronomi akan kembali pada pola pembelajaran klasik berbasis hafalan tanpa menumbuhkan kemampuan konseptualisasi dan pengembangan ilmu sebagaimana diharapkan dalam kurikulum. Meski demikian, secercah cahaya kemajuan telah memancar. Sejumlah pelatihan dan peningkatan kompetensi terkait astronomi telah dan terus dilaksanakan oleh pemerintah melalui Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan beserta jajaran di bawahnya. Sejumlah teleskop dari teleskop sederhana sekelas You Are Galileo! Telescope1 , teleskop refraktor 10 cm, hingga research-grade reflector mulai tersebar ke sekolah-sekolah melalui program pengadaan mandiri, prakarsa pemerintah, hingga bantuan organisasi non-pemerintah. Keberadaan teleskop tersebut amat membantu membangun pemahaman siswa akan konsep astronomi dan wawasan alam semesta. Dalam rangka menjembatani kekurangmampuan pengajar dan keberadaan teleskop baru sebagai instrumen pangamatan dan alat bantu ajar, beberapa pihak merintis modul-modul aktivitas siswa. Portal Langitselatan2 membahas beberapa prosedur pengamatan sejumlah fenomena astronomi seperti gerhana dan transit Venus. Harmeigi [3] menguji modul/sistem pengamatan bintang variabel menggunakan teleskop dan kamera CCD (Charge-Coupled Device) yang dapati dilakukan siswa atau masyarakat awam. Dalam modul semacam ini, instrumen yang digunakan sangat bervariasi, dari lembaran kertas hingga kamera sensitif. Keragaman tersebut memotivasi penulis untuk memperkaya perbendaharaan bahan ajar dan pendukung pengajaran. Usaha ini dilakukan sebagai bagian untuk membumikan astronomi di Indonesia melalui beragam aktivitas belajar-mengajar. Kali ini, kami mengangkat web camera (webcam) dan teleskop kecil sebagai sistem instrumentasi yang mudah diperoleh di pasaran serta handal digunakan dalam pengamatan astronomi. Kami juga bermaksud menyusun modul aktivitas siswa SMA dalam menggunakan teleskop untuk pengamatan astronomi. Modul tersebut akan menuntun siswa pada pemahaman terhadap fenomena astronomi yang terjadi.
Saat ini webcam bukanlah hal yang asing atau juga barang mewah yang sulit didapat. Web camera bisa didapat dengan mudah dan harga yang murah. Dengan menggunakan alat ini, penulis ingin mengajak dan membina guru serta siswa sekolah menengah untuk mengeksplorasi alam. Hasil yang didapatkan dari perekaman atau pengambilan citra menggunakan webcam dapat digunakan untuk menjawab pertanyaan mengenai fenomena alam. Dalam kegiatan kali ini, web camera digunakan sebagai detektor pengambil citra. Sebenarnya ada berbagai jenis detektor yang dapat digunakan selain webcam, seperti kamera digital atau kamera CCD dengan sensor yang lebih sensitif. Tetapi harga kamera-kamera tersebut cukup tinggi. Selain itu, untuk riset sederhana seperti ini cukup menggunakan teleskop sederhana ataupun teleskop kecil yang digerakkan secara manual tanpa motor. Dengan sistem tersebut, akan lebih mudah untuk mendapatkan citra jika data tersebut diambil dalam mode video. Citra yang didapatkan akan diolah menjadi sebuah informasi yang dapat menjelaskan berbagai pertanyaan terkait dengan fenomena alam. Informasi ini akan menjadi salah satu dasar ilmu pengetahuan yang sangat berharga karena guru dan siswa dapat mengembangkannya lebih lanjut. Pemanfaatan webcam ini juga merupakan bukti nyata dari hubungan harmonis antara sivitas akademika (dalam hal ini perguruan tinggi) dengan masyarakat.
Gambar 1: Sistem akuisisi instrumen yang terdiri dari laptop, teleskop, dan webcam.
3. Instrumen dan Pengamatan 1 2
Selain web kamera, riset sederhana ini juga memerlukan beberapa instrument lain, yaitu teleskop
http://kimigali.jp/index-e.html http://www.langitselatan.com
2
R. Priyatikanto’s Article Series
Gambar 2: Gambar sebelah kiri menunjukkan citra snapshot bulan yang didapatkan menggunakan webcam dan You Are Galileo! telescope. Sedangkan gambar sebelah kanan menunjukkan citra bulan yang telah diolah.
tersebut akan diolah dengan menggunakan peranti lunak bebas pakai Registax. Proses pengolahan citra yang digunakan adalah pemisahan dari data yang berbentuk video menjadi satuan citra berbentuk frame, kemudian citra-citra tersebut digabungkan menjadi satu citra (stacking) agar memiliki kualitas citra yang lebih tinggi. Salah satu contoh hasil pengambilan dan pengolahan citra dengan menggunakan sistem ini ditunjukkan pada Gambar 2. Dari hasi data citra yang telah diolah, terdapat berbagai analisis riset sederhana yang bisa dilakukan. Salah satu contoh analisis yang bisa dilakukan dari data diatas yaitu perhitungan usia bulan dilihat dari perbandingan lebar sisi terang bulan relatif terhadap diameter lingkaran bulan pada citra. Selain itu, analisis lain yang bisa dilakukan adalah identifikasi kawah dan gunung di Bulan. Bukan hanya Bulan, Matahari, bintang, dan objek serta fenomena langit lainnya pun dapat diamati dan kemudian dianalisis menggunakan instrumen sederhana ini. Penjelasan mengenai aktivitas pengamatan dan analisis data tersebut dituangkan dalam bentuk modul aktivitas yang dapat dilakukan oleh siswa dengan bantuan guru.
dan laptop. Teleskop digunakan untuk mempertajam citra yang didapat, dan laptop sebagai alat untuk menyimpan (kolektor) dan mengolah citra hasil pengamatan. Dibelakang teleskop akan dipasangkan webcam yang terhubung dengan laptop. Citra yang masuk melalui teleskop selanjutnya akan ditangkap oleh detektor webcam, dan data tersebut disimpan melalui laptop. Sistem akuisisi pemasangan instrumen ditunjukkan pada Gambar 1. Pada dasarnya semua jenis teleskop dapat digunakan untuk riset ini. Tetapi untuk menjalankan riset sederhana kami mengusulkan agar para guru menggunakan teleskop kecil atau sederhana saja. Teleskop kecil atau sederhana bisa didapatkan dengan mudah dan murah. Beberapa contoh teleskop kecil adalah teleskop refraktor dengan diameter hingga sekitar 20 cm yang saat ini telah banyak diproduksi masal oleh produsen teleskop, sedangkan teleskop sederhana adalah teleskop yang dapat dirakit sendiri, misalnya You Are Galileo! telescope. Pada riset kali ini kami menggunakan teleskop You Are Galileo, dengan panjang focus sekitar 35 cm. Teleskop ini terhubung dengan webcam Genius eFace 2050. Untuk pengamatan di siang hari, teleskop juga dilengkapi dengan filter Matahari ND5.
4. Modul Aktivitas Siswa
Terdapat beberapa peranti lunak yang dibutuhkan untuk dapat mengumpulkan dan mengolah citra. Dalam riset kali ini, kami menggunakan peranti lunak SplitCam untuk mengumpulkan citra. SplitCam merupakan piranti lunak bebas pakai yang bisa digunakan untuk mengoperasikan webcam dari computer atau laptop. Data yang didapatkan adalah file video dengan format .avi. Kemudian data
4.1. Struktur Modul Sebagian besar siswa-siswi di Indonesia kini memiliki akses yang cukup memadai terhadap informasi dan pengetahuan yang mendukung pembelajarannya. Dengan kondisi ini, siswa dinilai siap untuk menjadi pusat perhatian dalam pengajaran. 3
R. Priyatikanto’s Article Series
Gambar 3: Skema materi yang diulas dalam modul aktivitas.
Dalam skema belajar siswa aktif semacam ini, guru memberikan stimulus kepada siswa untuk menggali dan menyerap pengetahuan yang sedang dibicarakan, kemudian, guru turut mengarahkan siswa supaya memahami pengetahuan tersebut beserta konteksnya untuk menghindari salah pengertian.
wa melakukan eksplorasi lebih jauh. Berdasarkan pertimbangan tersebut, setiap modul aktivitas yang disusun terdiri atas: • Bagian pendahuluan: berisikan latar belakang, tujuan, dan informasi dasar yang perlu diketahui siswa sebelum melakukan pengamatan. Modul teachspace keluaran NASA menjadi model ideal untuk menyusun bagian ini.
Kedua fungsi tersebut harus dapat diemban oleh modul aktivitas pengamatan siswa yang disusun. Modul tersebut harus mengandung informasi dasar dan konsep terkait aktivitas pengamatan yang akan dilakukan. Informasi harus memadai, tetapi tetap memberikan ruang bagi siswa untuk melakukan eksplorasi secara mandiri berdasarkan referensi yang diberikan. Modul yang disusun harus juga menuntun siswa untuk melakukan pengamatan yang benar hingga mendapatkan data atau rekaman digital yang layak untuk dianalisis. Prosedur analisis berikut lembar kerja juga turut disertakan dalam modul. Bagian terakhir adalah pertanyaan yang dapat dijadikan instrumen untuk mengukur pemahaman siswa atau untuk mendorong sis-
• Bagian penjelasan: berisikan daftar peralatan dan prosedur yang dilakukan selama pengamatan. Prosedur pengamatan sendiri terdiri atas bagian persiapan, pelaksanaan hingga akusisi data digital. • Bagian analisis data: berisikan prosedur pengolahan data yang telah diperoleh serta lembar kerja yang harus diisi oleh siswa. • Bagian evaluasi: berisikan pertanyaan terkait pengamatan dan fenomena astronomis yang 4
R. Priyatikanto’s Article Series 6. Acknoledgements
sedang dibicarakan.
Kegiatan ini mendapat dukungan dari LPPM ITB 2013, EU-HOU, You are Galileo! Project (NAOJ), dan Tim Pembina Olimpiade Astronomi Indonesia. Penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung kegiatan ini.
• Bagian referensi: berisikan daftar pustaka dan halaman website yang dapat digunakan siswa untuk eksplorasi lebih lanjut. 4.2. Materi Sebenarnya, terdapat banyak materi astronomi yang dapat dieksplorasi siswa. Tetapi kami melakukan pembatasan pada materi pengamatan yang dapat dilakukan menggunakan teleskop sederhana seukuran You are Galileo! telescopes atau lebih besar, tanpa dilengkapi motor penggerak. Beranjak dari batasan ini, inventaris pengamatan yang mungkin dilakukan dibagi menjadi beberapa kelas, yaitu pengamatan Matahari, Bulan, Planet, dan Bintang. Adapun inventarisasi materi/aktivitas yang dapat dilakukan siswa dapat dilihat pada Gambar 3. Selain materi pengamatan, modul pendukung juga disusun untuk mempersiapkan siswa melakukan pengamatan dan pengolahan data. Modul pendukung terdiri atas:
7. References [1] Anonim. Kurikulum 2013: Kompetensi Dasar SMA. Kemdikbud, 2013. [2] D.N. Dawanas, C. Kunjaya, and A. Wardana. Physics teacher network. In Proceeding of the 9th Asian-Pacific Regional IAU Meeting (APRIM 2005), 2005. [3] A.B. Harmeigi. Pengamatan fotometri bintang variabel dengan teleskop kecil (Tugas Akhir Sarjana). Prodi Astronomi ITB, Bandung, 2009. [4] G. Miley. Astronomy for Developing World: Strategic Plan 2010-2020. International Astronomical Union, 2009. [5] G. Schilling and Christensen L.L. Eyes on the Skies. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, 2008.
• Modul pengenalan Stellarium sebagai piranti lunak simulasi langit dan perencanaan pengamatan. • Modul akusisi data dengan piranti lunak SplitCam. • Modul pengolahan data digital menggunakan piranti registax. 5. Penutup Astronomi, sebagai ilmu pengetahuan yang berbasis pengamatan dapat menjadi pembuka jalan dalam pembelajaran ilmu sains dan teknologi. Semangat eksplorasi semesta dan universalisme dalam pembelajaran ilmu astronomi dapat memicu kerinduan mendalam akan budaya dan filosofi globaluniversal. Ditambah lagi dengan keberadaan teleskop yang telah tersebar luas saat ini dapat membantu membangun pemahaman siswa akan konsep astronomi dan wawasan alam semesta. Sebagai panduan, kami membuat sebuah bahan ajar berupa modul pembelajaran yang berisi tentang cara penggunaan instrumen (khususnya menggunakan detektor webcam) hingga interpretasi hasil yang bisa didapatkan. Kami harap dengan adanya modul pembelajaran ini dapat menjadikan para guru dan siswa lebih semangat lagi dalam mengeksplorasi alam. 5
