Pengembangan Multipath Learning Modules Berbasis Komputer untuk Mata Kuliah Arsitektur Komputer *) Chandra Yulianto 1) Purnawarman Musa 1) 1) Dosen Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer Dan Tehnologi Informasi, Universitas Gunadarma *)
Teaching Grant TPSDP batch I Tahun 2001
ABSTRAK Computer architecture is a basic course for study program of computer system. This course emphasize on the design of computer system. Basically, there are similarity with some other basic course which taken previously in theoretical background. Some other course are: digital system, logic algebra and computer organization. Therefore, some correction need to be done. The same theoretical background need to be replaced with more useful course material, including multimedia modules that can be accessed by student anytime and can be played many times. The reason for developing these modules is to give student multipath learning for improving understanding architecture computer course. These modules then are use in new approach teaching-learning process in class, which implement discussion method rather than traditional method. Success of implementation of the new method is indicating by measuring two performance indicators. The first indicator is to identify improvement of understanding level and the second indicator is to identify improvement of student motivation There are some improvements, based on performance indicators. Therefore, the sustainability of this method of learning need to be maintain
Keywords: Computer System, Computer Organization, Computer Architecture, Parallel Computing.
1. PENDAHULUAN Arsitektur Komputer memiliki kaitan erat dengan organisasi komputer, dimana arsitektur komputer merupakan rancangan dari sebuah sistem komputer, sedangkan organisasi komputer menekankan pada bagaimana mengorganisasikan bagian komputer seperti memori, CPU dan I/O menjadi suatu sistem yang memiliki kinerja yang maksimal. Arsitektur Komputer adalah suatu mata kuliah yang memiliki materi yang amat dinamis. Ini disebabkan oleh keterkaitan mata kuliah ini dengan perkembangan hardware komputer. Oleh karena itu mata kuliah ini harus selalu diperbaharui, terutama dengan pemberian contoh atau studi kasuis yang terbaru. Secara garis besar, materi yang dibahas pada Arsitektur komputer, relatif tidak berubah. Akan tetapi, pemberian contoh arsitektur tentunya harus mengikuti perkembangan hardware komputer, disamping itu akan memberikan citra kepada mahasiswa bahwa materi yang diberikan oleh Universitas merupakan arsitektur komputer yang terbaru, sehingga membuat mahasiswa lebih tertarik. Metode pembelajaran yang diberikan saat ini masih tersentral pada tatap muka dikelas, pemberian tugas yang dikerjakan dirumah serta kuis yang diberikan dikelas. Ada beberapa kelemahan dengan menggunakan metode seperti ini, yang utama adalah proses pembelajaran menjadi tidak efektif. Perumusan Masalah
Penelitian ini akan merumuskan masalah-masalah yang terkait dengan pengembangan metode multipath learning untuk mata kuliah Arsitektur Komputer. Masalah-masalah tersebut dapat diuraikan adalah: (1) Bagaimana program studi dapat memberikan materi perkuliahan untuk kelas paralel dengan standard yang sama, (2) Metode apa yang digunakan untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa tentang mata kuliah arsitektur komputer, (3) Bagaimana memanfaatkan teknologi informasi untuk proses pembelajaran mata kuliah Arsitektur Komputer, dan (4) Bagaimana melatih mahasiswa agar melakukan proses belajar yang lebih mandiri. Tujuan dan Manfaat Penelitian yang dilakukan disini bertujuan untuk: (1) Membuat standarisasi materi perkuliahan untuk seluruh kelas pengikut mata kuliah Arsitektur Komputer, (2) Mengembangkan metode multipath learning untuk meningkatkan pemahaman materi Arsitektur Komputer, dan (3) Mengembangkan metode self evaluation yang dapat digunakan oleh mahasiswa untuk menguji pemahaman mata kuliah Arsitektur Komputer Sedangkan manfaat penelitian ini adalah: (1) Seluruh kelas mata kuliah Arsitektur Komputer mendapatkan materi yang memenuhi standard, (2) Mahasiswa dapat melakukan proses pembelajaran tidak hanya dikelas, melainkan juga lewat fasilitas multipath learning, (3) Mahasiswa dapat mengetahui kemampuan
1
pemahaman Arsitektur Komputer lewat metode self evaluatin yang dikembangkan, dan (4) Mahasiswa lebih mandiri dalam melakukan proses pembelajaran Arsitektur Komputer
2.
KONSEP PENGEMBANGAN DAN TINJAUAN TEORITIK Jika ditinjau dari hasil belajar yang dicapai mahasiswa, tingkat pemahaman mahasiswa baru pada tingkat teori, sedangkan untuk contoh implementasinya sangat terbatas. Keterbatasan pemahaman ini dirasakan juga ketika mahasiswa mengambil mata kuliah lanjutan antara lain mikroprosesor dan sistem waktu nyata. Faktor utama yang menyebabkannya adalah fasilitas laboratorium yang terbatas. Ini sangat dimaklumi, karena investasi untuk dapat memberikan contoh semua jenis arsitektur sangatlah besar. Kesenjangan pemahaman ini dapat dieleminasi dengan mengembangakan metode pembelajaran yang menggunakan teknologi informasi secara optimal. Kendala lainnya adalah kelas paralel, dimana materi arsitektur komputer diajar oleh dosen yang berbeda. Kesulitan utama kelas paralel seperti ini adalah menentukan standar minimal materi yang harus diberikan. Memberikan silabus, SAP atau GBPP pada dosen tidak menjamin pemberian materi perkuliahan yang sama untuk semua dosen. Akibatnya adalah perbedaan hasil belajar dari kelas satu dengan lainnya yang diajarkan oleh dosen yang berbeda. Oleh karena itu harus dilakukan suatu pendekatan pembelajaran yang lebih efektif dan dapat diberikan secara merata keseluruh mahasiswa yang mengambil mata kuliah yang bersangkutan. Pendekatan yang dikembangkan dalam penelitian ini dapat dilihat secara detail pada pembahasan konsep metode pengembangan. Arsitektur komputer
merupakan bidang yang terkait dengan bidang ilmu lainnya antara lain seperti organisasi komputer, sistem digital, elektronika dan microprocessor. Oleh karena itu sebagian materi yang akan dikembangkan dalam penelitian ini mempunyai kedekatan dengan bidangbidang tersebut.
3.
METODOLOGI PENGEMBANGAN DAN STRATEGI PELAKSANAAN
A. Metodologi Pengembangan Agar dapat meningkatkan pemahaman mahasiswa terhadap mata kuliah ini, perlu dikembangkan berbagai pendekatan pembelajaran yang dapat diakses oleh mahasiswa. Pada prinsipnya, mahasiswa perlu diberikan pilihan untuk dapat memahami materi yang dibahas. Untuk itu dalam penelitian ini akan dikembangkan pilihan-pilihan pembelajaran yang dapat diakses oleh mahasiswa selain tatap muka dikelas, disini disebut sebagai Multipath Learning Modules. Modul-modul yang akan dikembangkan, antara lain: ü Modul Bahan Ajar, termasuk silabus, transparansi, catatan kuliah ü Modul simulasi dan animasi untuk self learning
ü Modul evaluasi, dimana mahasiswa melakukan interaksi dengan komputer untuk melakukan self evaluation pemahaman materi tersebut. Modul Bahan Ajar Metode yang digunakan menyempurnakan bahan ajar mata kuliah Arsitektur Komputer yaitu: 1. Mengumpulkan bahan yang dibutuhkan untuk memperbaiki materi 2. Menentukan dan merumuskan ulang tujuan instruksional umum mata kuliah (TIU). 3. Menentukan dan merumuskan ulang tujuan instruksional khusus (TIK). 4. Menyempurnakan materi perkuliahan. Modul Simulasi dan Animasi Metode yang digunakan dalam mengembangkan modul simulasi dan Animasi adalah: 1. Melakukan studi literatur untuk modul yang sejenis. 2. Menentukan materi-materi yang dapat dibuatkan modul simulasi atau animasinya. 3. Pembuatan storyboard untuk masing-materi yang akan dibuatkan simulasi atau animasinya. 4. Mengembangkan program simulasi dan animasi berdasarkan pada storyboard yang telah dibuat pada tahap sebelumnya 5. Melakukan verifikasi program simulasi dan animasi Modul Evaluasi Metode yang digunakan dalam membuat modul evaluasi adalah: 1. Mengumpulkan literatur tentang metode self evaluation 2. Menentukan bentuk self evaluation yang dapat dengan mudah diakses mahasiswa. 3. Menentukan subjek dari materi-materi yang akan diujikan dan memperhatikan obyektif dari tiap materi tersebut 4. Membuat soal uji berdasarkan obyektif materi agar penilaian menjadi konvergen atau tidak bias. 5. Pembuatan program self evaluation dengan soal dan metode penilaian yang sudah ditentukan sebelumnya dan diuji.
B. Strategi Pelaksanaan Pengembangan metode pengajaran yang dilakukan menggunakan fasilitas yang sama dengan pengajaran tradidional, tujuannya adalah agar metode ini dalam digunakan dengan keterbatasan fasilitas. Penggunaan fasilitas tambahan disini semata-mata untuk memastikan bahwa semua mahasiswa telah mengakses seluruh modul pendukung yang disediakan. Metode pengajaran yang dilakukan adalah: 1. Pada satu minggu sebelum pertemuan berlangsung, mahasiswa telah diberi tugas untuk membaca materi dan melihat modul pendukung
2
2.
3.
4.
matakuliah dalam bentuk animasi atau simulasi. Materi ini akan dibahas pada minggu berikutnya. Paruh waktu pertama perkuliahan digunakan untuk menerangkan secara singkat intisari materi pada minggu tersebut Paruh berikutnya dilakukan diskusi dengan membagi mahasiswa menjadi beberapa kelompok kecil. Melemparkan masalah yang berkaitan dengan materi pada minggu tersebut, dan kemudian masing-masing dapat saling mengemukakan penyelesaiannya dan dapat didiskusikan antar kelompok, fungsi dosen sebagai fasilitato, pada akhir perkuliahan dosen kemudian merangkum hasil diskusi dan menyampaikan pendapatnya tentang hasil dari diskusi tersebut.
Agar hasil evaluasi tidak bias maka perlu dilakukan pengambilan sample yang baik. Langkah yang diambil yaitu: 1. Menentukan dua kelompok mahasiswa masingmasing satu kelas 2. Melakukan evaluasi untuk menentukan kelompok (kelas) mahasiswa yang tingkat pemahamannya paling mendekati. 3. Setelah mendapatkan 2 kelas tersebut maka yang dilakukan selanjutnya adalah menentukan dua materi perkuliahan yang akan digunakan sebagai materi perkuliahan. Materi tersebut adalah Eksekusi Instruksi dan Memori Cache 4. Kelompok pertama hanya menerima materi dan metode perkuliahan baru eksekusi instruksi, sedangkan kelompok kedua hanya menerima materi dan metode perkuliahan baru Memori Cache. 5. Setelah materi itu diberikan, maka yang dilakukan adalah melakukan evaluasi untuk materi Eksekusi Instruksi dan Memori Cache terhadap kedua kelompok tersebut dan kemudian membandingkan hasilnya untuk dianalisa secara mendalam
Pemilihan Sample Langkah pertama yang dilakukan adalah dengan menentukan dua kelas yang memiliki kemampuan akademis yang paling mendekati. Pemilihan ini dilakukan dengan cara memberikan materi perkuliahan pendahuluan terlebih dahulu untuk kesemua kelas yang ada (4 kelas) dan kemudian dilakukan evaluasi kecil materi yang bersangkutan kecil untuk setiap kelas. Hasil evaluasi tersebut dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Evaluasi 3KB13 71.6
3KB14 69.9
3KB15 65.3
3KB16 62.1
Dari hasil tersebut kemudian dicari selisih nilai evaluasi untuk tiap kelas. Pasangan kelas dengan selisih nilai evaluasi terkecil yang kemudian dipilih sebagai sample untuk pengujian, terlihat pada tabel 3. Pasangan kelas dengan selisih nilai terkecil 1.7 adalah kelas 3KB13 dan 3 KB14. Indikator Kinerja Keberhasilan implementasi diukur dengan dua indikator kinerja.
Tabel 3. Selisih Nilai Seleksi
3KB13 3KB14 3KB15
71.6 69.9 65.3
3KB16 62.1 9.5 7.8 3.2
3KB15 65.3 6.3 4.6
3KB14 69.9 1.7
Tabel 4. Indikator Kinerja 4.
HASIL IMPLEMENTASI PEMBAHASAN
DAN
A. Hasil Pengembangan Hasil pengembangan modul untuk mata kuliah Arsitektur Komputer dapat dilihat pada tabel berikut: Implementasi dan Pembahasan Implementasi metode pembelajaran yang dikembangkan diterapkan pada dua kelompok (kelas) mahasiswa program studi Sistem Komputer tahun ketiga untuk mata kuliah Arsitektur komputer.
Tabel 1. Hasil Implementasi Dan Pengembangan Modul Arsitektur Komputer
Formatif Metode penyampaian materi dibagi menjadi dua, yaitu metode tradisional dan metode pengembangan. Metode tradisional adalah metode yang digunakan sebelumnya sedangkan metode pengembangan adalah metode yang dikembangkan dalam penelitian ini
3
Metode pengembangan yang digunakan dapat dirinci sebagai berikut: n Mahasiswa diwajibkan untuk membaca materi tersebut sebelum perkuliahan berlangsung lengkap dengan melihat modul pendukung materi mata kuliah Arsitektur Komputer tersebut. n Mahasiswa dibagi dalam 7-8 kelompok dengan anggota masing-masing 7-8 orang.. Kriteria ini dipilih agar waktu kuliah yang disediakan mencukupi. n Sepertiga waktu pertama digunakan untuk menjelaskan pokok-pokok materi pada minggu tersebut. Modul elektronik pendukung matakuliah ditampilkan juga untuk memastikan bahwa semua mahasiswa yang hadir telah melihat materi tersebut. n Dua pertiga waktu digunakan untuk melakukan diskusi untuk materi tersebut. Dosen bertindak sebagai fasilitator, diakhir perkuliahan dosen menyimpulkan hasil diskusi Evaluasi dilakukan pada saat ujian tengah semester, dengan materi eksekusi instruksi dan Memori Cache. Perlakuan yang diberikan pada kedua kelas, dapat dilihat pada table 5. Tujuan dilakukan perlakuan yang sama terhadap kelas tersebut agar mendapatkan uji kinerja yang tidak bias.
Tabel 5. Perlakuan
Tabel 7. Peningkatan Nilai Evaluasi Materi 3KB13 3KB14 Peningkatan (%) Target (%) 13.04 15 Eksekusi Instruksi 66.7 75.4 13.16 15 Pipelining 79.8 69.3
Hasil diatas menunjukkan terjadi peningkatan pemahaman mahasiswa terhadap materi tersebut sebesar kurang lebih 13%, yang mendekati target yang diharapkan yaitu 15%. Ada dua faktor yang mempengaruhi kenaikan ini, faktor tersebut adalah: ü Penerapan Metode diskusi ü Penggunaan modul elektronik pendukung Ada beberapa hal yang mengemuka saat penerapan metode ini, diantaranya yaitu: ü Mahasiswa cukup terbantu dalam pemahaman materi ü Saran dari mahasiswa agar modul elektronik pendukung disempurnakan ü Mahasiswa cenderung menjadi lebih aktif ü Manajemen waktu perkuliahan dengan metode baru lebih diperbaiki. Tingkat Kehadiran Indikator ini diharapkan dapat merepresentasikan peningkatan minat mahasiswa terhadap metode pengembangan dibandingkan dengan metode tradisional. Tingkat kehadiran yang ini dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 8. Peningkatan Tingkat Kehadiran Evaluasi dilakukan dengan cara dengan ujian tertulis untuk materi yang bersangkutan. Ujian tersebut tidak dilakukan langsung setelah pemberian materi, akan tetapi dilakukan pada saat ujian tengah semester. Nilai rata-rata yang dicapai untuk materi materi tersebut adalah sebagai berikut.
Tabel 6. Hasil Evaluasi Materi
Dengan asumsi bahwa kelas kedua kelas tersebut memiliki kemampuan akademis yang setara, maka pemahaman mahasiswa untuk kedua materi tersebut dengan mengimplementasikan metode pengembangan mengalami peningkatan. Pencapaian ini dapat dilihat pada tabel berikut.
Kelas
3KB13 3KB14
Rata-rata tingkat
Tingkat
kehadiran
kehadiran
(tradisional)
(pengembangan)
43 41
52 54
Peningkatan (%)
Target (%)
20.93 31.71
20 20
Dari hasil diatas terlihat adanya peningkatan tingkat kehadiran mahasiswa sewaktu diterapkan metode baru dan sesuai dengan target, bahkan untuk kelas 3KB14 tingkat kehadirannya mencapai 31.71% lebih tinggi dari target 20 % . Akan tetapi pengukuran tingkat kehadiran disini masih memiliki kelemahan, antara lain: n Penerapan metode baru hanya satu minggu perkuliahan. Hasil akan lebih mencerminkan keadaan yang sebenarnya jika metode ini diterapkan beberapa minggu. n Peningkatan ini juga kemungkinan disebabkan oleh pengumuman minggu sebelumnya, sehingga mahasiswa lebih tertarik untuk hadir.
Keberlanjutan Faktor-faktor yang memungkinkan metode ini berkelanjutan, antara lain adalah:
4
n
n n
Metode ini dikembangkan dengan menggunakan fasilitas yang sudah tersedian dan tidak memerlukan fasilitas tambahan Peningkatan hasil evaluasi dan tingkat kehadiran mahasiswa Kemudahan mengakses materi perkuliahan dan modul pendukungnya
Agar penerapan ini berkelanjutan tentu saja ada beberapa faktor juga yang harus diperhatikan yang mungkin akan menjadi penghambat pelaksanaan metode ini, antara lain adalah: n Materi statis atau jarang diperbaharui terutama menyangkut modul elektronik pendukung mata kuliah. Untuk itu perlu dibentuk tim yang melakukan perbaikan materi dan modul pendukugn secara berkala n Motivasi dosen, penerapan metode ini membuat dosen harus tenaga yang lebih besar karena posisi dosen sebagai fasilitator dan sekaligus motivator. Oleh karena itu Dosen juga perlu dimotivasi untuk melakukan metode tersebut n Dosen harus lebih ketat dengan waktu perkuliahan, sehingga jadual kuliah harus cenderung ditepati. n Keterbatasan fasilitas. Oleh karena itu peningkatan fasilitas agar metode pengembangan dapat lebih leluasa untuk diimplementasikan
5. KESIMPULAN Dari penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu: Hasil evaluasi menunjukkan bahwa metode pengajaran yang dikembangkan meningkatkan pemahaman materi perkuliahan Arsitektur Komputer Metode diskusi yang dikembangkan, meningkatnya minat mahasiswa dan membuat mahasiswa lebih berinteraksi dibandingkan dengan metode tradisional Standarisasi meteri perkuliahan sangat membantu untuk memudahkan penyampaian materi perkuliahan yang setara untuk setiap kelas Perlu tindak lanjut untuk mengembangka metode ini Ada beberapa saran dalam penelitian ini Perlu diperbanyak modul-modul pendukung materi perkuliahan agar mahasiswa lebih banyak memiliki alternatif dalam memahami materi perkuliahan Pengembangan penelitian ini diharapkan akan selalu mengacu pada fasilitas yang tersedia, karena jika tidak maka penerapan metode baru
tidak dapat dilakukan secara langsung dan akan menghambat keberlanjutan penerapan metode ini. Perlu juga dilakukan penelitian tentang pengembangan metode untuk memotivasi dosen untuk lebih berinovasi dan bukan hanya memotivasi mahasiswa Metode ini dapat dicobakan pada mata kuliah lain.
6. DAFTAR PUSTAKA [1] Boshier, R., Mohapi, M., Moulton, G., Qayyum, A., Sadownik, L. & Wilson, M. (1997) "Best and worst dressed web courses: Strutting into the 21st Century in comfort and style", Distance Education, Vol. 18, No. 2, pp. 327-348. [2] Patterson dan H. Hennesey, “Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface”, Morgan Kaufmann, San Mateo, California, 2nd Ed., 1998. [3] Patterson dan H. Hennesey, “Computer Architecture: A Quantitative Approach”, Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2nd Ed., 1996. [4] Daniel, J.S. & Marquis, C. (1977) "Interaction and independence: Getting the mixture right", Teaching at a Distance, 14, pp. 29-44. [5] Gregory F. Pfister, “In Search of Clusters”, 2nd Ed., 1998 [6] David A Patterson and John L Hennessy, Computer Organisation and Design: The Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann, 1994. ISBN 1-55860-281-X. [7] Kai Hwang, Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability, McGraw-Hill, 1993. ISBN 0-07-113342-9. [8] Kandlbinder, P. (1997) Writing objectives, The Centre for Teaching and Learning, University of Sydney. [9] Lockwood, F.G. (1992) Activities in selfinstructional texts, London, Kogan Page. [10] Mano M, Morris, “Computer System Architecture”, Prentice Hall, 3rd Ed., 1992 [11] Murphy, D., Jamieson, P. & Webster, L. (1999) "What is flexible learning?" Flexible Learning Guide Number 1, Centre for Higher Education Development, Monash University, Australia. [12] Murphy, D. (2000) "Still muddling through …", Open Praxis, 2000, 1, pp. 11-13. [13] Shlomo Weiss and James E Smith, POWER and PowerPC, Morgan Kaufmann, 1994. ISBN 1-55860-279-8. [14] V Carl Hamacher, Zvonko G Vranesic and Safwat G Zaky, Computer Organization, McGraw-Hill, 1996. ISBN 0-07-114323-8.
5
