Perancangan Intelligent Tutoring System (ITS) pada Sistem e-learning Menggunakan Metode Sistem Pakar Vishwa Patra Pradana1, Achmad Jazidie2, Yusuf Bilfaqih3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 60111. jazidie, bilf die, 3bilfaqih}@elect-eng.its.ac.id e-mail: {1veezh19, 2jazi Abstrak –Teknologi Teknologi informasi sudah terbukti Te kehandalannya dalam menyediakan fitur pembelajaran online. Setiap orang bisa berbagi ilmu dengan yang lain tanpa takut terhalang waktu, tempat, dan biaya. Tetapi dalam beberapa pembelajaran tertentu, peran seorang guru atau tutor sangatlah diperlukan. Teknologi informasi yang ada belum bisa memaksimalkan peran guru tersebut. Seiring dengan berkembangnya teknologi, keberadaan guru dapat direpresentasikan dalam sebuah teknologi berupa aplikasi interaktif yang dapat digunakan sebagai media penyampai informasi maupun sebagai media evaluasi dalam proses pembelajaran. Teknologi yang lebih dikenal dengan nama Intelligent Tutoring System (ITS) ini mampu menjalankan peran sebagai guru atau tutor. Untuk membangun ITS ini diperlukan sebuah metode yang merepresentasikan kemampuan seorang guru atau tutor yang ahli dalam hal mengajar. Metode yang mampu bekerja menyelesaikan sebuah permasalahan dan mengajar selayaknya seseorang yang ahli adalah Sistem Pakar. Dalam hal ini, diharapkan penggunaan Sistem Pakar dalam ITS dapat mengoptimalkan peran tutor dalam sistem pembelajaran e-learning yang ada di Indonesia sehingga ITS ini benar-benar “pakar” dalam mengajar secara online.
Teknologi informasi yang mempunyai standar platform internet yang bisa menjadi solusi permasalahan tersebut karena sifat dari internet itu sendiri yaitu memungkinkan segala sesuatu saling terhubung belum lagi karakter internet yang murah, sederhana dan terbuka mengakibatkan internet bisa digunakan oleh siapa saja (everyone), dimana saja (everywhere), kapan saja (everytime) dan bebas digunakan (available to every one).
Keywords: e-learning, ITS, Sistem Pakar.
Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah implementasi program ITS pada e-learning yang bekerja layaknya seorang tutor/guru yang mengajari muridnya, sehingga para pengguna e-learning bisa mendapatkan tambahan pengetahuan serta mengetahui kelemahannya sekaligus memperbaikinya seperti murid yang diajar oleh gurunya. Diharapkan ITS dengan metode sistem pakar ini membantu mengoptimalkan peran e-learning sebagai pengganti guru atau tutor sehingga siswa dapat memahami apa yang mereka pelajari serta membantu dalam mengukur kemampuan diri mereka sendiri.
1.
PENDAHULUAN
Peran seorang guru dalam proses pembelajaran sangatlah penting. Seiring dengan berkembangnya teknologi, kehadiran seorang guru dapat direpresentasikan dengan suatu teknologi yang dapat berperan layaknya seorang guru dalam membimbing siswa dalam mengajar. Menurut penelitian dan studi yang sudah dilakukan, teknologi ini disebut Intelligent Tutoring System (ITS). Di Indonesia, penelitian tentang ITS ini sendiri sudah banyak namun dirasa masih belum maksimal terutama di dalam domain elearning. Karena beberapa masih berupa penelitian dan masih sedikit yang berupa implementasi. Sebagai model pembelajaran baru dalam pendidikan, e-learning memberikan peran dan fungsi yang besar bagi dunia pendidikan yang selama ini dibebankan dengan banyaknya kekurangan dan kelemahan pendidikan konvensional (pendidikan pada umumnya) diantaranya adalah keterbatasan ruang dan waktu dalam proses pendidikan konvensional.
2.
PERUMUSAN MASALAH
Dalam hal ini, beberapa website berusaha menyediakan fitur-fitur e-learning. Tapi pada kenyataannya, segala sesuatu yang menyangkut tentang e-learning ini tidak terstruktur. Fitur-fitur yang dianggap e-learning ternyata bukan sepenuhnya e-learning. Fungsinya masih sebatas tempat unduh dan mengirim materi ajar. Selain itu komunikasi antara pengguna dan pemateri terkesan satu arah. Website sebagai media pemateri hanya berfungsi untuk tempat database soal, file, dan materi. Tidak ada yang bisa dilakukan pemateri ketika penggunanya tidak paham tentang materi yang dibaca. Komunikasi antara pengguna dan pemateri menjadi fokus dari pengerjaan Tugas Akhir ini. TUJUAN DAN MANFAAT
3.
4.
TINJAUAN PUSTAKA
Internet adalah media yang populer saat ini untuk memberikan instruksi dan informasi, telah menghasilkan konsep pembelajaran jarak jauh. Sistem pendidikan berbasis web (e-learning) e-learning) juga telah e-learning menyediakan fitur authoring, browsing, monitoring, dan analyzing yang memudahkan pengguna dalam menggunakan media ini[8]. Meskipun sistem pendidikan berbasis web (e-learning) memiliki banyak keuntungan, mereka masih mempunyai kekurangan
dalam hal “kehadiran” guru, yang dalam ruang kelas tradisional mengatur, menggunakan berbagai mekanisme untuk mempertahankan perhatian siswa, dan memberikan bimbingan yang tepat kepada siswa berdasarkan kelemahan dan kekuatannya dalam mata pelajaran tertentu. Untuk kasus ini, diperlukan sebuah Intelligent Tutoring System (ITS) yang mampu berperan layaknya seorang guru. Sedangkan untuk guru itu sendiri, menggunakan metode Sistem Pakar yang berguna untuk merepresentasikan pengetahuan seorang pakar atau guru.
SOPHIE Prospector
4.1
Intelligent Tutoring System (ITS) merupakan sistem instruksional berbasis komputer dengan model instruksional yang berisikan ketentuan apa yang akan diajarkan, dan strategi pembelajaran yang menentukan bagaimana cara mengajar[10]. Didapat kesimpulan yang mengenai penguasaan seorang siswa terhadap topik atau tugas yang diperintahkan secara dinamik yang disesuaikan dengan isi atau gaya instruksi. Model-model isi (atau pengetahuan dasar, atau sistem pakar, atau simulasi) memberikan ukuran ITS, sehingga siswa dapat “learn learn by doing” doing secara realistis. ITS memungkinkan instruksi-instruksi pengajaran menggabungkan inisiatif-inisiatif, dimana siswa dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan dan lebih memiliki kontrol terhadap pembelajaran mereka sendiri. Beberapa mahasiswa juga melakukan penelitian tentang hal yang berkaitan tentang ITS ini. Dari penelitian tersebut didapat bahwa pembelajaran seorang siswa bergantung pada banyak faktor. Kondisi psikologis siswa berpengaruh dalam proses belajarnya [6]. Tampilan isi dari sebuah media pembelajaran dapat mempengaruhi cara pengguna dalam menggunakan media pembelajaran tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan spesifikasi atribut desain konten e-learning, mendapatkan berbagai macam aktifitas pembelajaran yang akan diaplikasikan pada konten e-learning, dan mendapatkan desain konten e-learning yang memenuhi aspek kogitif, psikomotorik dan afektif. Akhirnya dihasilkan sebuah desain media pembelajaran yang mampu menarik perhatian pengguna seperti siswa. Selain itu, penelitian bahwa emosi akademis pengguna membantu proses pemahamannya juga berhasil dibuktikan. Suasana hati yang positif mampu menginduksi pemikiran menjadi lebih baik [17]. Oleh karena itu dibuat sebuah sistem pengenalan emosi akademis untuk mengetahui keadaan emosi pengguna agar proses pembelajaran menjadi lebih efektif. Argumen ini menguatkan penelitian tentang tampilan media pembelajar mampu menyenangkan dan memuaskan para pengguna [5]. Penelitian ini menghasilkan spesifikasi teknis/kaidah desain tampilan e-learning yang merefleksikan empat belas kansei positif dalam pembelajaran. Kaidah desain tersebut digunakan sebagai informasi dasar bagi sistem visualisasi automatis untuk menghasilkan tampilan yang dikehendaki oleh pembelajar. Ada juga aplikasi program ITS yang dibuat untuk pembelajaran mandiri dalam mata pelajaran Bahasa Inggris [7].
Sistem Pakar
Kecerdasan Buatan atau Artificial Intelligence didefinisikan sebagai kecerdasan yang ditunjukkan oleh suatu entitas buatan. Sistem seperti ini umumnya dianggap komputer. Kecerdasan diciptakan dan dimasukkan ke dalam suatu mesin (komputer) agar dapat melakukan pekerjaan seperti yang dapat dilakukan manusia. Kecerdasan buatan ini merupakan cabang dari ilmu komputer yang bergerak di bidang pengotomatisasi tingkah laku cerdas [13]. Karena itu kecerdasan buatan harus didasarkan pada prinsipprinsip teoretikal dan terapan yang menyangkut struktur data yang digunakan dalam representasi pengetahuan (knowledge representation), algoritma yang diperlukan dalam penerapan pengetahuan itu, serta bahasa dan teknik pemrograman yang dipakai dalam implementasinya. Sistem pakar merupakan cabang dari kecerdasan buatan dan juga merupakan bidang ilmu yang muncul seiring perkembangan ilmu komputer saat ini. Sistem pakar adalah sistem berbasis komputer yang menggunakan pengetahuan, fakta dan teknik penalaran dalam memecahkan masalah yang biasanya hanya dapat dipecahkan oleh seorang pakar dalam bidang tersebut [14]. Pada dasarnya sistem pakar diterapkan untuk mendukung aktivitas pemecahan masalah. Beberapa aktivitas pemecahan yang dimaksud antara lain: pembuatan keputusan (decision making), pemanduan pengetahuan (knowledge fusing), pembuatan desain (designing), perencanaan (planning), prakiraan (forecasting), pengaturan (regulating), pengendalian (controlling), diagnosis (diagnosing), perumusan (prescribing), penjelasan (explaining), pemberian nasihat (advising) dan pelatihan (tutoring). Selain itu sistem pakar juga dapat berfungsi sebagai asisten yang pandai dari seorang pakar [14]. Sampai saat ini sudah banyak sistem pakar yang dibuat, beberapa contoh diantaranya terlihat pada Tabel 1. Tabel 1 Macam-macam Sistem Pakar Sistem pakar Kegunaan MYCIN Diagnosa penyakit DENDRAL Mengidentifikasi struktur molekular campuran yang tak dikenal campu XCON & Membantu konfigurasi sistem XSEL komputer besar
FOLIO
DELTA 4.2
Analisis sirkuit elektronik Digunakan di dalam geologi untuk Diguna membantu mencari dan menemukan deposit Membantu memberikan keputusan bagi seorang manajer dalam hal stok broken dan investasi Pemeliharaan lokomotif listrik disel
Intelligent Tutoring System (ITS)
4
BAB 4 IMPLEMENTASI SISTEM
Perancangan yang sudah dibuat pada bab sebelumnya dijadikan dasar untuk membuat implementasi dari sistem yang dibuat. Bab ini menjelaskan tentang bagaimana program ini dibuat. Bab ini menjelaskan secara teknis tentang bagaimana program ini bisa bekerja dan digunakan secara keseluruhan.
4.1
Instalasi server
Hal yang pertama dilakukan agar program bisa bekerja adalah dengan menginstall program server terlebih dahulu, yakni xampplitewin32-1.4.7.exe. Gambar 4.1 menunjukkan icon installer xampplite.
Gambar 4.1 Installer xampplite Ketika instalasi produk ini, installer hanya berfungsi mengekstrak folder xampplite ke folder yang diinginkan. Disini target ekstrak dari installer ini harusnya di drive C sehingga nantinya akan terbentuk alamat C:\xampplite. Gambar 4.2 merupakan ilustrasi dari proses instalasi program.
Gambar 4.2 Proses instalasi xampplite
45
Karena tujuan dari instalasi program ini adalah di drive C, maka foldet xampplite ini nantinya akan ada pada drive C. Gambar 4.3 menunjukkan lokasi dari folder xampplite.
Gambar 4.3 Alamat folder setelah proses ekstrak
4.2
File Pembangun Program
Setelah xampplite berhasil diinstall, selanjutnya adalah proses pembuatan untuk file pembangun Modern. Disini akan diberikan daftar file yang membangun Modern serta penempatannya di dalam folder. Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, file yang dibuat harus ditempatkan dalam folder tertentu. Hal ini dimaksudkan agar program berjalan sesuai yang diigninkan. Sedangkan untuk listing programnya dijabarkan di lampiran. 4.2.1 File Halaman Utama File halaman utama ini terletak pada alamat C:\xampplite\htdocs\ITSPID. File ini terdiri dari : 1. common.php = Mengatur mekanisme program pada halaman utama 2. index.php = Berisi tampilan desain utama STC 4.2.2 File Materi Semua materi yang akan dimasukkan dalam program ini terletak pada alamat C:\xampplite\htdocs\ITSPID\MATERI. Di dalam materi ini terdapat subfolder yang bisa diisi materi sesuai keinginan Admin. Karena pemabahasan disini adalah untuk mata kuliah Dasar Sistem Pengaturan dengan sub bab Pengenalan Kontroler PID, maka disini diberikan 5 Bab untuk dipelajari pembelajar, yaitu : 1. Pengenalan Sistem Pengaturan 2. Kontroler P 46
3. 4. 5.
Kontroler PI Kontroler PD Kontroler PID Semua bab ini dimasukkan ke dalam folder TUTORIAL 1 sampai 5. File yang dimasukkan disini harus berupa HTML untuk mempermudah update materi. 4.2.3 File Tutor File tutor ini terletak pada alamat C:\xampplite\htdocs\ITSPID. File ini terdiri dari : 1. Rete.js = Algoritma Sistem Pakar 2. Rete.xml = Rule base Pengetahuan dari Sistem Pakar 3. Xmlhelper.js = Script untuk koneksi rete.js dan rete.xml 4.2.4 File Database File ini terletak pada alamat C:\xampplite\mysql\data\ITS. File ini terdiri dari tabel-tabel yang berfungsi menyimpan database dari User dan Admin, alamat teks dari isi, judul, penjelasan, dan update dari Materi.
4.3
Gambar Fisik Sistem
Subbab ini menampilkan visualisasi sistem. Dengan menggunakan bahasa pemrograman berbasis PHP MySQL yang dijalankan pada localhost, sistem ini memiliki 7 fungsi sesuai dengan penjelasan sebelumnya yaitu : 1. Memberi materi pelajaran kepada pembelajar 2. Pemateri bisa mengupdate materi pelajaran yang diberikan 3. Memberi pilihan pelajaran pada pembelajar 4. Menyediakan fitur tanya jawab antara pembelajar dan sistem 5. Menjawab pertanyaan dari pembelajar 6. Menyediakan Rule base Pengetahuan 7. Pemateri bisa mengupdate Rule base Pengetahuan Gambar 4.4 menampilkan halaman utama, Gambar 4.5 menampilkan halaman materi, Gambar 4.6 menampilkan halaman tutor sebagai media tanya jawab.
47
Gambar 4.4 Tampilan STC
Gambar 4.5 Materi Pelajaran
48
Gambar 4.6 Fitur Tutor Secara spesifik, penjelasan detail tentang tampilan di atas akan dibahas pada subbab selanjutnya.
4.4
Struktur Produk
Pada bab ini dijelaskan setiap detail dari produk yang akan dibuat. STC ini terdiri dari berbagai macam bagian yang tergabung menjadi satu. 4.4.1 Halaman Utama STC Struktur utama dari tampilan utama disini adalah terdiri dari menu menu. Menu Home adalah link untuk menuju halaman ini. Menu Sign Up untuk pendaftaran pengguna baru. Menu Sign In untuk login berdasarkan user yang sudah didaftarkan. Menu Admin untuk keperluan Admin mengedit data user, materi, maupun rule base pengetahuan Sistem Pakar. Untuk mengakses ini aktifkan dahulu xampp_start.exe pada folder C:\xammplite. Lalu buka browser dan ketikkan LOCALHOST/ITSPID. Secara otomatis, halaman akan menuju alamat C:\xampplite\htdocs\ITSPID\index.php sebagai alamat halaman utama. 49
Gambar 4.7 menunjukkan halaman utama pada program dimana pengguna diharuskan login dahulu sebelum menggunakan program STC.
Gambar 4.7 Halaman Utama STC 4.4.2 Materi Pelajaran Struktur utama dari halaman materi adalah penjelasan / Main Lesson dimana terdapat materi-materi pelajaran yang sebelumnya sudah dimasukkan dengan format HTML dengan alamat C:\xampplite\htdocs\ITSPID\MATERI. Gambar 4.8 menunjukkan halaman materi pada STC. Materi yang ada pada STC dimasukkan dalam tabel-tabel sehingga terkesan rapi. Kolom Topik menjelaskan tentang apa nama bab yang sedang dipelajari. Kolom Deskripsi berisi deskripsi singkat mata pelajaran. Kolom Kategori menunjukkan nomor dari bab yang sedang dipelajari. Materi yang dimasukkan ke dalam program ini adalah mata kuliah Dasar Sistem Pengaturan dimana bab yang dibahas adalah pengenalan kontroler PID. Isi dari materi program ini berdasar kepada hasil kuesioner yang sudah dilakukan di bab sebelumnya. Selain itu isi materi juga berasal dari diktat kuliah, internet, catatan, dan berbagai referensi ilmiah yang lainnya. Di dalam materi ini juga terdapat simulasi untuk mempermudah pemahaman pembelajar. 50
Gambar 4.8 Materi Pelajaran 4.4.3 Update Materi Halaman Update Materi terletak pada submenu Admin dimana submenu ini bisa diakses jika pengguna login sebagai Admin dengan nama User: admin dan password: admin. Gambar 4.9 berikut adalah tampilan dari halaman ini.
Gambar 4.9 Submenu Admin 51
Gambar 4.10 menunjukkan isi dari File Materi Pelajaran, dimana isinya adalah materi pelajaran yang sudah dimasukkan. Pada menu ini, materi pelajaran bisa ditambah atau dikurangi atau diubah sesuai dengan keinginan pemateri dan kebutuhan pengguna tentunya. Gambar di bawah ini menunjukkan bahwa bab yangsudah dimasukkan berjumlah 5 bab.
Gambar 4.10 File Materi Pelajaran Jika kita klik EDIT pada Gambar 4.10, maka akan menuju halaman Editor Materi yang ditunjukkan pada Gambar 4.11
Gambar 4.11 Edit per Materi 52
2
BAB 2 KAJIAN PUSTAKA
Berdasarkan permasalahan dan langkah-langkah yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, diperlukan sebuah kajian khusus yang membahas tentang teori-teori yang menunjang dan mendasari pengerjaan Tugas Akhir. Kajian ini menjadi dasar untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang ada.
2.1
Kajian Pustaka
Perkembangan kondisi negara kita sejak digulirkannya reformasi yang telah menyulut munculnya paradigma baru dalam pendidikan. Hal ini mau tidak mau menuntut adanya pemabaharuan dalam dalam dunia pendidikan. Sementara itu perkembangan teknologi terutama Teknologi Informasi dan Komunikasi (TIK) yang telah mempengaruhi seluruh aspek kehidupan tak terkecuali pendidikan, sesungguhnya bisa dimanfaatkan untuk memberikan dukungan terhadap adanya tuntutan reformasi dalam sistem sistem pendidikan. Salah satu aspek yang perlu menjadi perhatian kita semua adalah terjadinya pergeseran paradigma dalam sistem pembelajaran, yang semula berorientasi kepada pendidik bergeser manjadi berorientasi kepada pembelajar [4]. Penggunaan komputer (termasuk di dalamnya internet) sebagai sarana pendukung kegiatan belajar mengajar (pembelajaran), didasarkan pada karakteristik komputer itu sendiri yang memiliki sifat interaktif. Apabila hal itu sudah menyatu dalam suatu jaringan yang mampu menghubungkan pengguna di berbagai tempat yang terpisah, maka ia akan mampu menyediakan fasilitas komunikasi sehingga dimungkinkan terselenggaranya pembelajaran yang berorientasi pada pembelajar. E-Learning merupakan sebuah pelatihan yang disampaikan melalui komputer (termasuk CD-ROM, Internet, atau Intranet) yang didesain untuk membantu proses belajar individu atau meningkatkan performa dari suatu organisasi [6]. E-learning tersebut haruslah memiliki fitur seperti: mempunyai materi yang relevan terhadap tujuan dari pembelajaran, menggunakan metode instruksional seperti contoh soal dan latihan untuk membantu proses belajar, menggunakan media berupa kata dan gambar untuk menyampaikan materi dan metode, serta memberikan pengetahuan baru terkait dengan tujuannya membantu
7
proses belajar individu maupun meningkatkan performa dari suatu organisasi. E-learning juga diartikan sebagai sembarang pengajaran dan pembelajaran yang menggunakan rangkaian elektronik (LAN, WAN, atau internet) untuk menyampaikan isi pembelajaran, interaksi, atau bimbingan [6]. Ada pula yang menafsirkan e-learning sebagai bentuk pendidikan jarak jauh yang dilakukan melalui media internet [8]. E-learning dapat memperbaiki cara-cara mahasiswa belajar, dapat memperbanyak obyek belajar, dan menyediakan cara-cara penyajian belajar dengan kualitas tinggi. Implementasi e-learning memerlukan strategi dan cara-cara disain instruksional yang tepat untuk menjamin keberhasilan. Teknologi komputer memungkinkan adanya test atau ujian praktis untuk memberikan umpan balik bagi proses belajar. Internet, intranet, TV interaktif dan CD-ROM merupakan contoh dari media elektronik yang dimanfaatkan dalam e-learning. Sistem pengajarannya bisa disampaikan secara bersamaan ataupun pada waktu yang berbeda. Buku ini juga menjelaskan filosofi e-learning sebagai berikut. Pertama, e-learning merupakan penyampaian informasi, komunikasi, pendidikan, dan pelatihan secara online. Kedua, e-learning menyediakan seperangkat alat yang dapat memperkaya nilai belajar secara konvensional (model belajar konvensional, kajian terhadap buku teks, CD-ROM, dan pelatihan berbasis komputer) sehingga dapat menjawab tantangan perkembangan globalisasi. Ketiga, e-learning tidak berarti menggantikan model belajar konvensional di dalam kelas, tetapi memperkuat model belajar tersebut melalui pengayaan konten dan pengembangan teknologi pendidikan. Keempat, kapasitas siswa amat bervariasi tergantung pada bentuk isi dan cara penyampaiannya. Makin baik keselarasan antar konten dan alat penyampai dengan gaya belajar, maka kemampuan siswa dalam menyerap materi akan lebih baik yang pada gilirannya akan memberi hasil yang lebih baik.
2.2
Sistem Pakar
Sistem Pakar merupakan cabang dari kecerdasan buatan dan juga merupakan bidang ilmu yang muncul seiring perkembangan ilmu komputer saat ini. Sistem Pakar adalah sistem berbasis komputer yang menggunakan pengetahuan, fakta dan teknik penalaran dalam memecahkan masalah yang bisanya hanya dapat dipecahkan oleh seorang pakar dalam bidang tersebut [14]. Kecerdasan buatan ini
8
merupakan cabang dari ilmu komputer yang bergerak di bidang pengotomatisasi tingkah laku cerdas. Karena itu kecerdasan buatan harus didasarkan pada prinsip-prinsip teoretikal dan terapan yang menyangkut struktur data yang digunakan dalam representasi pengetahuan (knowledge representation), algoritma yang diperlukan dalam penerapan pengetahuan itu, serta bahasa dan teknik pemrograman yang dipakai dalam implementasinya [13]. 4Pada awal diciptakannya, komputer hanya difungsikan sebagai alat hitung saja. Namun seiring dengan perkembangan jaman, maka peran komputer semakin mendominasi kehidupan umat manusia. Komputer tidak lagi hanya digunakan sebagai alat hitung, lebih dari itu, komputer diharapkan untuk dapat diberdayakan untuk mengerjakan segala sesuatu yang bisa dikerjakan oleh manusia. Gambar 2.1 menunjukkan ilustrasi tersebut.
Komputer Input: masalah, pertanyaan, dll
Basis Pengetahuan
Motor Inferensi
Output: jawaban, solusi
Gambar 2.1 Ilustrasi Kecerdasan Buatan berbasis Komputer Sistem Pakar yang baik dirancang agar dapat menyelesaikan suatu permasalahan tertentu dengan meniru kerja dari para ahli. Dengan Sistem Pakar ini, orang awam pun dapat menyelesaikan masalah yang cukup rumit yang sebenarnya hanya dapat diselesaikan dengan bantuan para ahli. Bagi para ahli, Sistem Pakar ini juga akan membantu aktivitasnya sebagai asisten yang sangat berpengalaman. 2.2.1 Proses Pembuatan Sistem Pakar Pada dasarnya Sistem Pakar diterapkan untuk mendukung aktivitas pemecahan masalah. Pada dasarnya Sistem Pakar diterapkan untuk mendukung aktivitas pemecahan masalah. Beberapa aktivitas pemecahan yang dimaksud antara lain: pembuatan keputusan (decision making), pemanduan pengetahuan (knowledge fusing), pembuatan desain (designing), perencanaan (planning), prakiraan (forecasting),
9
pengaturan (regulating), pengendalian (controlling), diagnosis (diagnosing), perumusan (prescribing), penjelasan (explaining), pemberian nasihat (advising) dan pelatihan (tutoring). Selain itu Sistem Pakar juga dapat berfungsi sebagai asisten yang pandai dari seorang pakar [14]. Secara umum, proses pembuatan Sistem Pakar dijelaskan dalam Gambar 2.2.
MAINTENANCE IMPLEMENTATION, INTEGRATION TESTING, VERIFICATION, VALIDATION DEVELOPMENT PROCESS TOOL SELECTION KNOWLEDGE REPRESENTATION KNOWLEDGE ACQUISITION PROBLEM SELECTION CONCEPT BACKGORUND
Gambar 2.2 Proses Pembuatan Sistem Pakar Pertama adalah pemilihan latar belakang sebagai alasan mengapa Sistem Pakar ini dibuat. Berdasar pengamatan, akhirnya didapat konsep untuk mendapatkan solusi dari masalah. Masalah yang ada dipilih karena Sistem Pakar ini hanya mengadopsi pengetahuan Pakar dalam bidang tertentu saja. Setelah masalah jelas, dilakukan proses mendapatkan representasi pengetahuan dari Pakar yang akan dijadikan model Sistem Pakar. Lalu setelah hal tersebut didapat maka selanjutnya adalah proses pembuatan program dan implementasi dari Sistem Pakar. Nantinya Sistem Pakar ini bisa dirawat sesuai kebutuhan. Sampai saat ini sudah banyak Sistem Pakar yang dibuat, beberapa contoh diantaranya terlihat pada Tabel 2.1.
10
Tabel 2.1 Macam-macam Sistem Pakar Sistem Pakar Kegunaan MYCIN Diagnosa penyakit DENDRAL Mengidentifikasi struktur molekular campuran yang tak dikenal XCON & XSEL Membantu konfigurasi sistem komputer besar SOPHIE Analisis sirkuit elektronik DELTA Pemeliharaan lokomotif listrik disel 2.2.2 Struktur Sistem Pakar Pengetahuan yang dimiliki Sistem Pakar direpresentasikan dalam beberapa cara. Salah satu metode yang paling umum digunakan adalah tipe rules menggunakan format IF THEN. Banyak pendekatan berbasis pengetahuan (knowledge approach) untuk membangun Sistem Pakar telah mematahkan pendekatan awal yang digunakan pada sekitar tahun 1950-an dan 1960-an yang menggunakan teknik penalaran (reasoning) yang tidak mengandalkan pengetahuan. Pengetahuan tidak tertulis yang dimiliki oleh seorang pakar harus diekstraksi melalui wawancara secara ekstensif oleh pembuat program Sistem Pakar atau juga bisa disebut knowledge engineer. Proses pengembangan Sistem Pakar yang berhubungan dengan perolehan pengetahuan dari pakar maupun sumber lain dan kodingnya disebut sebagai knowledge engineering yang dilaksanakan oleh knowledge engineer. Tahapan pengembangan Sistem Pakar secara umum dapat dilihat pada Gambar 2.3. Human Expert
Knowledge Engineer
Knowledge based on expert system
Gambar 2.3 Pengembangan Sistem Pakar
11
Tahap awal, knowledge engineer melakukan diskusi dengan pakar untuk mengumpulkan pengetahuan yang dimiliki pakar yang bersangkutan. Tahap ini serupa dengan proses diskusi persyaratan/kebutuhan yang dilakukan system engineer pada sistem konvensional dengan kliennya. Setelah itu knowledge engineer melakukan proses adopsi pengetahuan ke dalam knowledge base. Pakar kemudian mengevaluasi Sistem Pakar dan memberikan kritik. Proses ini berlangsung secara iteratif hingga dinilai sesuai oleh pakar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Sistem Pakar Keterangan Gambar: 1. Antar Muka Bagian ini merupakan mekanisme yang digunakan oleh pengguna Sistem Pakar untuk berkomunikasi. 2. Basis Pengetahuan Sistem Pakar bekerja layaknya seorang pakar. Sistem ini butuh sebuah rekaman pengetahuan pakar yang direpresentasikan dalam Basis Pengetahuan. Basis pengetahuan mengandung pengetahuan untuk pemahaman, formulasi dan penyelesaian masalah. Komponen Sistem Pakar ini disusun atas dua elemen dasar, yaitu fakta dan aturan. Fakta merupakan informasi tentang objek dalam area permasalahan tertentu, sedangkan aturan
12
3.
4.
5.
6.
merupakan informasi tentang cara bagaimana memperoleh fakta baru dari fakta yang telah diketahui. Akuisisi Pengetahuan Untuk mendapatkan pengetahuan yang dijelaskan di atas, dibutuhkan sebuah cara untuk merekam data pengetahuan yang diinginkan. Cara ini disebut Akuisisi Pengetahuan. Akuisisi Pengetahuan adalah akumulasi, transfer dan transformasi keahlian dalam menyelesaikan masalah dari sumber pengetahuan ke dalam program komputer. Mesin Inferensi Setelah data-data pengetahuan berhasil dimasukkan, langkah selanjutnya adalah membuat mesin inferensi. Mesin inferensi adalah program komputer yang memberikan metodologi untuk penalaran tentang informasi yang ada didalam basis pengetahuan dan dalam workplace dan untuk memformulasikan kesimpulan. Workplace Setiap data membutuhkan tempat. Workplace ini merupakan area dari sekumpulan memori kerja. Fasilitas Penjelasan Bagian ini merupakan komponen tambahan yang akan meningkatkan kemampuan Sistem Pakar.
2.2.3 Referensi Pengetahuan Akuisisi pengetahuan dilakukan untuk memperoleh pengetahuan dari pakar atau sumber lain (sumber terdokumentasi, buku, sensor, dokumen komputer, dll.). Dalam proses akuisisi pengetahuan, seorang perekayasa pengetahuan menjembatani antara pakar dengan basis pengetahuan. Perekayasa pengetahuan mendapatkan pengetahuan dari pakar, mengolahnya bersama pakar tersebut dan menaruhnya dalam basis pengetahuan, dengan format tertentu. Dalam hal ini, referensi pengetahuan yang akan dibuat mengacu kepada hasil wawancara dengan Bapak Rusdianto Effendi selaku dosen mata kuliah Dasar Sistem Pengaturan serta ditambah dengan referensi ilmiah lainnya seperti buku, diktat kuliah, dan internet. 2.2.4 Kaidah Produksi Kaidah menyediakan cara formal untuk merepresentasikan rekomendasi, arahan, atau strategi. Pada aturan produk atau kaidah
13
produksi pengetahuan disajikan dalam aturan-aturan yang berbentuk pasangan keadaan-aksi (condition-action): “JIKA keadaan terpenuhi atau terjadi MAKA suatu aksi akan terjadi”. Sistem Pakar yang basis pengetahuannya selalu disajikan dalam bentuk aturan produk disebut sistem berbasis-aturan (rule-based sistem). Dari aturan-aturan tersebut setiap barisnya dapat dikonversikan menjadi IF_THEN Rule. Setiap baris pada aturan-aturan yang telah tereduksi akan membentuk satu set rule final. Struktur dan penulisan rule adalah sebagai berikut : 1. RULE label : tabel yang berisi nama rule tersebut. 2. IF : sebagai penanda awal kondisi. 3. THEN : sebagai penanda awal kesimpulan 4. ELSE : sebagai penanda awal alternatif kesimpulan pada sebuah rule, bersifat optional, jadi boleh tidak ada. 2.2.5 Mekanisme Inferensi Kajian yang sudah dilakukan pada bab sebelumnya menghasilkan dasar teori. Langkah yang selanjutnya dilakukan adalah membuat desain Sistem Pakar pada Sistem Tutor Cerdas. Pada bagian ini dijelaskan mengenai struktur, rule base pengetahuan, mekanisme referensi, Bagian dari Sistem Pakar yang melakukan penalaran dengan menggunakan isi daftar aturan berdasarkan urutan dan pola tertentu disebut mekanisme inferensi. Selama proses konsultasi antar sistem dengan pemakai, mekanisme inferensi menguji aturan satu sampai kondisi aturan itu benar. Secara umum ada dua teknik utama yang digunakan dalam mekanisme inferensi untuk pengujian aturan, yaitu penalaran maju (Forward Chaining) dan penalaran mundur (Backward Chaining). Dalam pengerjaan kali ini akan digunakan penalaran maju dikarenakan metode ini lebih cocok untuk mengaplikasikan Sistem Pakar yang diinginkan penulis. Salah satu metode pengambilan keputusan yang umum digunakan dalam Sistem Pakar adalah Forward Chaining. Proses pencarian dengan metode Forward Chaining berangkat dari kiri ke kanan, yaitu dari premis menuju kepada kesimpulan akhir. Aktivitas sistem dilakukan berdasarkan siklus mengenal-beraksi. Mula-mula, sistem mencari semua aturan yang kondisinya terdapat di memori kerja, kemudian memilih salah satunya dan menjalankan aksi yang bersesuaian dengan aturan tersebut. Metode ini merepresentasikan logika-logika yang dibutuhkan dalam pembuatan Sistem Pakar. Untuk lebih jelasnya
14
pada Tabel 2.2 ditampilkan sebuah tabel yang menunjukkan tentang cara kerja dari metode ini. Tabel 2.2 Contoh Rule base No Aturan R-1 IF A & B THEN C R-2 IF C THEN D R-3 IF A & E THEN F R-4 IF A THEN G R-5 IF F & G THEN D R-6 IF G & E THEN H R-7 IF C & H THEN I R-8 IF I & A THEN J R-9 IF G THEN J R-10 IF J THEN K Pada Tabel terlihat ada 10 aturan yang tersimpan dalam basis pengetahuan. Fakta awal yang diberikan hanya : A dan E (artinya : A dan E bernilai benar). Ingin dibuktikan apakah K bernilai benar (hipotesis K). Langkah-langkah inferensi adalah sebagai berikut : 1. Dimulai dari R-1, A merupakan fakta sehingga bernilai benar, sedangkan B belum bisa diketahui kebenarannya, sehingga C pun juga belum bisa diketahui kebenarannya. Oleh karena itu kita tidak mendapatkan informasi apapun pada R-1 ini. Sehingga kita menuju ke R-2. 2. Pada R-2 kita tidak mengetahui informasi apapun tentang C, sehingga kita juga tidak bisa memastikan kebenaran D. Oleh karena itu kita tidak mendapatkan informasi apapun pada R-1 ini. Sehingga kita menuju ke R-3. 3. Pada R-3, baik A maupun E adalah fakta sehingga jelas benar. Dengan demikian F sebagai konsekuen juga ikut benar. Sehingga sekarang kita mempunyai fakta baru yaitu F. Karena F bukan hipotesis yang hendak kita buktikan maka penelusuran kita lanjutkan ke R-4. 4. Pada R-4, A adalah fakta sehingga jelas benar. Dengan demikian G sebagai konsekuen juga ikut benar. Sehingga sekarang kita mempunyai fakta baru yaitu G. Karena G bukan hipotesis yang hendak kita buktikan, maka penelusuran kita lanjutkan ke R-5.
15
Pada R-5, baik F maupun G bernilai benar berdasarkan aturan R-3 dan R-4. Dengan demikian G sebagai konsekuen juga ikut benar. Sehingga sekarang kita mempunyai fakta baru yaitu D. Karena D bukan hipotesis yang hendak kita buktikan, maka penelusuran kita lanjutkan ke R-6. 6. Pada R-6, baik A maupun G adalah benar berdasarkan fakta dari R-4. Dengan demikian H sebagai konsekuen juga ikut benar. Sehingga sekarang kita mempunyai fakta baru yaitu H. Karena H bukan hipotesis yang hendak kita buktikan, maka penelusuran kita lanjutkan ke R-7. 7. Pada R-7, meskipun H benar berdasarkan R-6, namun kita tidak tahu kebenaran C sehingga, I pun juga belum bisa diketahui kebenarannya. Oleh karena itu kita tidak mendapatkan informasi apapun pada R-7 ini. Sehingga kita menuju ke R-8. 8. Pada R-8, meskipun A benar karena fakta, namun kita tidak tahu kebenaran I, sehingga J pun juga belum bisa diketahui kebenarannya. Oleh karena itu kita tidak mendapatkan informasi apapun pada R-8 ini. Sehingga kita menuju ke R-9. 9. Pada R-9, J bernilai benar karena G benar berdasarkan R-4. Karena J bukan hipotesis yang hendak kita buktikan, maka penelusuran kita lanjutkan ke R-10. 10. Pada R-10, K bernilai benar karena J benar berdasarkan R-9. Karena K sudah merupakan hipotesis yang hendak kita buktikan, maka terbukti bahwa K adalah benar.
5.
Tabel munculnya fakta baru pada saat inferensi terlihat pada Tabel 2.3 sedangkan alur inferensi terlihat pada Gambar 2.5. Tabel 2.3 Fakta Baru No R-3 R-4 R-5 R-6 R-9 R-10
Fakta Baru IF A & E THEN F IF A THEN G IF F & G THEN D IF G & E THEN H IF G THEN J IF J THEN K
16
Gambar 2.5 Alur Inferensi 2.2.6 Ciri-Ciri Sistem Pakar Sistem Pakar merupakan program-program praktis yang menggunakan strategi heuristik yang dikembangkan oleh manusia untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang khusus. Umumnya Sistem Pakar mempunyai ciri-ciri sebagai berikut [14]: 1. Terbatas pada domain keahlian tertentu. 2. Berdasarkan pada kaidah / aturan tertentu. 3. Dapat digunakan dalam berbagai jenis komputer. 4. Mudah dimodifikasi, yaitu dengan menambah atau menghapus suatu kemampuan dari basis pengetahuannya. 5. Sistem dapat mengaktifkan kaidah secara searah yang sesuai, dituntun oleh dialog dengan pemakai. 2.2.7 Kelebihan Sistem Pakar Sistem Pakar memiliki beberapa fitur menarik yang merupakan kelebihannya, seperti: 1. Meningkatkan ketersediaan (increased availability). Kepakaran / keahlian menjadi tersedia dalam sistem komputer. Dapat dikatakan bahwa Sistem Pakar merupakan produksi kepakaran secara masal (mass production). 2. Mengurangi biaya (reduced cost). Biaya yang diperlukan untuk menyediakan keahlian per satu orang user menjadi berkurang. 3. Mengurangi bahaya (reduced danger). Sistem Pakar dapat digunakan di lingkungan yang mungkin berbahaya bagi manusia. 4. Permanen (permanence). Sistem Pakar dan pengetahuan yang terdapat di dalamnya bersifat lebih permanen dibandingkan
17
manusia yang dapat merasa lelah, bosan dan pengetahuannya hilang saat sang pakar meninggal dunia. 5. Keahlian multipel (multiple expertise). Pengetahuan dari beberapa pakar dapat dimuat ke dalam sistem dan bekerja secara simultan dan kontinyu menyelesaikan suatu masalah setiap saat. Tingkat keahlian/pengetahuan yang digabungkan dari beberapa pakar dapat melebihi pengetahuan satu orang pakar. 6. Meningkatkan kehandalan (increased reliability). Sistem Pakar meningkatkan kepercayaan dengan memberikan hasil yang benar sebagai alternatif pendapat dari seorang pakar atau sebagai penengah jika terjadi konflik antara beberapa pakar. 7. Penjelasan (explanation). Sistem Pakar dapat menjelaskan detail proses penalaran (reasoning) yang dilakukan hingga mencapai suatu kesimpulan. Seorang pakar mungkin saja terlalu lelah, tidak bersedia atau tidak mampu melakukannya setiap waktu. Dan hal ini akan meningkatkan tingkat kepercayaan bahwa kesimpulan yang dihasilkan adalah benar. 8. Respon yang cepat (fast response). Respon yang cepat atau realtime diperlukan pada beberapa aplikasi. Meskipun bergantung pada hardware dan software yang digunakan, namun Sistem Pakar relatif memberikan respon yang lebih cepat dibandingkan seorang pakar. 9. Stabil, tidak emosional dan memberikan respon yang lengkap setiap saat (steady, unemotional, and complete response). 10. Pembimbing pintar (intelligent tutor). Sistem Pakar dapat berperan sebagai intelligent tutor dengan memberikan kesempatan pada user untuk menjalankan contoh program dan menjelaskan proses reasoning yang dilakukan. 11. Basis data cerdas (intelligent database). Sistem Pakar dapat digunakan untuk mengakses basis data secara cerdas. Proses pengembangan Sistem Pakar memberikan keuntungan secara tidak langsung karena pengetahuan yang dimiliki oleh pakar harus dimuat ke dalam sistem secara eksplisit. Dengan demikian, pengetahuan ini dapat diperiksa kebenaran, konsisten dan kelengkapannya dan dapat disesuaikan untuk meningkatkan kualitasnya [13].
18
2.3
Sistem Tutor Cerdas
Internet, media yang populer untuk memberikan instruksi dan informasi, telah menghasilkan konsep pembelajaran jarak jauh, asynchronous teaching dan komunikasi. Meskipun sistem pendidikan berbasis web (e-learning) memiliki banyak keuntungan, mereka masih mempunyai kekurangan dalam hal “kehadiran guru”, yang dalam ruang kelas tradisional mengatur, menggunakan berbagai mekanisme untuk mempertahankan perhatian siswa, dan memberikan bimbingan yang tepat kepada siswa berdasarkan kelemahan dan kekuatannya dalam mata pelajaran tertentu. Poin terakhir di sini adalah relevansinya sebagai guru dalam memberikan panduan untuk siswa di tingkat personal, berdasarkan keahlian guru dan tingkat pengetahuan siswa dalam mata pelajaran itu. Sistem Tutor Cerdas (STC) berupaya untuk mensimulasikan seperti “guru”, yang membimbing proses belajar siswa, menggunakan metode pembelajaran yang cocok untuk mahasiswa dan memonitor kemajuan secara individu berdasarkan tingkat dari pemahamannya. Pada dasarnya pendekatan adalah untuk merekam “keahlian” dari seorang guru pada pelajaran dan “pemahaman” mahasiswa [10]. Sistem Tutor Cerdas (STC) adalah suatu program aplikasi interaktif yang dapat digunakan sebagai media penyampai informasi maupun sebagai media evaluasi dalam proses pembelajaran. Lebih jauh lagi STC dapat digunakan sebagai alat dalam pembelajaran mandiri bagi siswa maupun mahasiswa. Penggunaan STC dalam pembelajaran merupakan salah satu alternatif metode yang menarik dan mampu membantu siswa dalam belajar mandiri [4]. Komputer telah banyak digunakan dalam bidang pendidikan dengan berbagai cara, dan tak kalah banyaknya dengan solusi yang telah diberikan. Sistem edukasi dengan menggunakan komputer pertama kali disebut dengan Computer-Based Training (CBT) dan Computer Aided lnstruction (CAl). Kedua sistem ini ternyata hanya bersifat instruksional dan hanya bersifat searah saja, sehingga user kurang berinteraksi dengan sistem. Karena keterbatasan inilah kemudian dikembangkan Sistem Tutor Cerdas. Sistem Tutor Cerdas ini diharapkan mampu untuk (i) berinteraksi dengan user untuk menentukan level pengetahuan user, (ii) memiliki bank pengetahuan yang besar dan komprehensif, (iii) mengadaptasi strategi instruksional terhadap performa user [9]. Meskipun tidak ada bentuk arsitektur standar untuk Sistem Tutor Cerdas, akan tetapi Sistem
19
Tutor Cerdas ini secara arsitektur konseptual memiliki empat komponen pembangun utama seperti Gambar 2.6, yaitu : 1. Modul Pakar: terdiri atas informasi-informasi mengenai domain pengetahuan, berupa fakta-fakta dan konsep-konsep yang sering dikemukakan. Modul Pakar ini juga memberikan sumber pengetahuan yang dibutuhkan untuk pemecahan masalah dan penjelasan tentang konsep dan respon terhadap user. 2. Modul Siswa: yang juga termasuk preferensi user. Sejarah user digunakan untuk meningkatkan performa sistem. 3. Modul Tutor : terdiri atas planner yang menggunakan aturan. Planner ini berfungsi untuk menentukan jenis tutoring untuk setiap pokok bahasan yang cocok. Modul Tutor ini nantinya akan memonitor users action dan mengadaptasinya sebagai bentuk respon terhadap pengguna. Sub komponen didalamnya ada explaining process, error diagnosis process, dan matching process (untuk menentukan incorrect answer dan correct answer). 4. Modul Antarmuka : berfungsi untuk mengatur aliran komunikasi antara user dengan Sistem Tutor Cerdas.
Gambar 2.6 Komponen STC
20
Sistem Tutor Cerdas memiliki sejarah yang menarik, berawal dari kemajuan Artificial Intelligent (AI) pada akhir tahun 1950-an dan di awal tahun 1960-an. Alan Turing, Marvin Minsky, John McCarthy dan Allen Newell mendapat gagasan bahwa komputer dapat berpikir seperti manusia. Banyak gagasan utama mendesak tujuan yang mengkreasikan kecepatan komputer-komputer besar. Hal itu kelihatan layak untuk di coba, ketika menciptakan mesin yang dapat berpikir, mesin tersebut dapat mengerjakan beberapa tugas yang sama dengan pikiran manusia, seperti instruksi. STC dapat diartikan sebagai sistem yang menggunakan teknik yang sudah cukup maju, seperti mendeskripsikan perbaikan dalam pengajaran atau pembelajaran [2]. Namun, baru-baru ini STC dapat berarti sebagai sistem pengajaran yang “care”, sebagai pengertian bahwa STC sensitif terhadap apa yang siswa ketahui, apa yang siswa salah mengerti, dan apa yang ingin mereka lakukan [4]. Dengan kata lain, STC berusaha menjadi sistem yang dapat digunakan secara individual. Efektivitas Intelligent Tutoring Sistem berkaitan dengan model Sistem Pakar, model siswa dan model tutor. Diperlukan kehati-hatian dalam menggambarkan ilmu pengetahuan serta Sistem Pakar yang diterapkan. Gambaran perilaku para ahli, siswa dan guru juga harus jelas. Penjelasan ini perlu disampaikan dalam bahasa formal agar STC dapat memproses informasi dan menarik kesimpulan untuk menghasilkan umpan balik atau instruksi. Oleh karena itu deskripsi saja tidak cukup, pengetahuan yang terkandung dalam model harus diatur dan dihubungkan dengan mesin inferensi. Melalui interaksi dengan data yang deskriptif tadi dihasilkan tutorial yang dapat memberikan umpan balik terhadap pengguna. Pada pembelajaran berbasis komputer, instruksi yang diberikan kepada semua siswa sama. Cara mengajarkan materi kepada siswa tidak memperhatikan kemampuan siswa sehingga semua siswa akan belajar dengan cara yang sama tidak peduli apakah siswa tersebut cepat atau lambat dalam menerima materi. STC berusaha memenuhi kebutuhan akan sistem yang lebih baik yaitu dengan memperhatikan kebutuhan siswa dengan mengajarkan materi atau pelatihan sesusai dengan kemampuan sehingga proses pembelajaran menjadi semakin efektif. Kemampuan pemahaman siswa ini adalah bagian dari kecerdasan sistem, selain itu juga bisa mengetahui
21
kelemahan siswa. Dengan berdasar pada representasi dari seorang pakar yang berisi ilmu kognitif dan pengetahuan, STC menjadi sangat mirip dengan sistem pembelajaran yang diberikan oleh pengajar. Ilustrasi ada pada Gambar 2.7.
Sistem Tutor Cerdas
Siswa
Guru
Gambar 2.7 Hubungan Guru, STC, dan Siswa STC dibangun dengan memanfaatkan teknik tingkat lanjut dalam mendeskripsikan dan meningkatkan proses pengajaran. Sistem ini kemudian berkembang menjadi suatu yang mampu memahami dan berlaku selayaknya pengajar walaupun tidak sepenuhnya mengatasi apa yang menjadi kewajiban seorang guru atau pengajar. STC memberikan fleksibilitas dalam mempresentasikan materi serta dapat memahami karakteristik siswa secara lebih baik. Keunggulan sistem pembelajaran cerdas dibanding dengan guru adalah kemampuannya dalam memahami karakteristik unik setiap siswa dan menyampaikan materi atau pelatihan sesuai dengan karakteristik siswa tersebut. Kecerdasan STC diwujudkan dengan kemampuan pedagogisnya untuk menyampaikan materi sesuai dengan karakteristik siswa yang diajarnya, memberikan tugas, dan menilai kemampuan siswa tersebut. Sistem ini dapat digunakan sebagai media penyampai informasi maupun sebagai media evaluasi dalam proses pembelajaran. Lebih jauh lagi STC dapat digunakan sebagai alat dalam pembelajaran mandiri bagi siswa maupun mahasiswa. Penggunaan STC dalam pembelajaran merupakan salah satu alternatif metode belajar yang menarik dan mampu membantu siswa
22
untuk belajar mandiri, karena dengan menggunakan sistem ini siswa dapat langsung berinteraksi menanyakan apa yang kurang dipahami ketika belajar suatu materi kepada Sistem Pakar yang berperan sebagai guru / tutor yang memahami materi tersebut. Ruang lingkup STC berkaitan dengan proses pembelajaran, materi pembelajaran, kurikulum, siswa beserta permasalahannya. Struktur ini dijelaskan pada Gambar 2.8. Curriculum Intelligent Tutoring System Generate Problem
Present Problem
ITSs Solution
Student Solution
Compare Solutions Student Present Feedback
Update Student Skills Model
Gambar 2.8 Struktur Cara Kerja STC Penjelasannya adalah sebagai berikut :
23
1.
2.
3.
4.
5.
2.3
Memunculkan Masalah Pada tahap ini struktur dari masalah dipaparkan, yaitu dengan mengkombinasikan atribut-atribut dari masalah yang ada. Menampilkan Masalah Setelah sistem memaparkan masalah, sistem akan menampilkan masalah tersebut untuk disesuaikan oleh siswa. Membandingkan Solusi Dalam tahap ini sistem akan membandingkan solusi yang diinput oleh siswa dengan solusi dari STC. Solusi yang diinput oleh siswa dapat digunakan untuk menentukan karakteristik dari siswa tersebut. Memberikan Umpan Balik Setelah solusi siswa dibandingkan dengan solusi STC, maka sistem akan memberikan umpan balik kepada siswa. Umpan balik yang diberikan oleh sistem disesuaikan dengan model domain. Meng-update Kemampuan Siswa Dalam tahap ini guru memberikan materi yang telah disesuaikan dengan kurikulum yang ada. Materi yang diberikan oleh guru digunakan untuk meng-update kemampuan siswa, sehingga pengetahuan siswa tersebut dapat bertambah.
Aplikasi STC
STC dapat mencakup berbagai bidang garapan, bentuk STC juga bermacam-macam, ada yang language base tutor, ada juga web based tutor. Selain digunakan sebagai media pelatihan untuk siswa sekolah atau mahasiswa, STC juga dapat digunakan pelatihan-pelatihan teknisi atau pun pegawai perusahaan. Berikut ini dua dari sekian banyak contoh aplikasi STC yang dikembangkan dan digunakan : 2.4.1 Andes Proyek yang diberi nama Andes ini merupakan penelitian yang berbasis ilmu kognitif. Program ini dibuat berdasarkan masukkan dari tim instruktur fisika yang sudah berpengalaman bertahun-tahun dalam perbaikan instruksional. Proyek ini dimulai pada tahun 1995, September. Ketika Andes selesai dibuat, proyek ini akan digunakan di ruang kelas U. S. Naval Academy dan the U. S. Department of Defense Dependent Schools.
24
Andes dibuat untuk membantu siswa dalam menyelesaikan pekerjaan rumah untuk matapelajaran fisika. Semua aktivitas instruksional, seperti kuliah, pidato, dan laboratorium, bisanya dilakukan sebelumnya. Penggunaan Andes mengurangi dampak keterbatasan seperti itu. Ada beberapa alasan yang menjadi dasar dari pembuatan sistem ini. Pertama, sistem pengajaran yang menggabungkan bantuan dengan pekerjaan rumah lebih disukai. Kedua, karena banyak yang mengharapkan siswa dapat menyelesaikan pekerjaan rumahnya dalam dua jam yang bisanya dihabiskan untuk menyelesaikan masalah dalam ruang kelas. Andes akan dapat membuat pembelajaran siswa menjadi lebih sederhana. Ketiga, meskipun banyak pengajar yang bagus atau berkualitas dalam perkuliahan, laboratorium, atau di ruang kelas mereka, ada kemungkinan kecil mereka tidak efektif dalam membantu pekerjaan rumah siswa. Andes didesain untuk memperbaiki bagian dari instruksi fisika yang membutuhkan perbaikan. Ilustrasi dari program ini ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 STC Andes 2.4.2 Tactical Action Officer (TAO) Dikembangkan untuk Angkatan Laut Amerika Serikat oleh Std’ottler Henke, TAO mengajarkan penggunaan aturan taktis untuk
25
para perwira yang mengendalikan kapal senjata dan sensor. Sistem ini berlaku bagi mesin negara yang terbatas. Pada sistem tersebut terdapat grafis untuk menampilkan urutan tindakan perwira dan menyatakan perwira itu mengerti atau tidak mengerti. Simulasi jendela di bagian kiri memungkinkan setiap perwira mengetahui perintah kapal dalam simulasi pertempuran. Kartu laporan di sebelah kanan akan ditampilkan pada akhir skenario. Daftar ini memuat sesuai tidaknya atau tepat tidaknya tindakan yang dilakukan oleh perwira, berdasarkan prinsipprinsip yang terkait. Lingkaran hitam merah menggambarkan bahwa tindakan yang dilakukan perwira salah, sedangkan hijau peluru hitam menggambarkan tindakan benar. Ilustrasi program ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 STC TAO 2.4.3 STC Narvasa STC yang dikembangkan disini digunakan untuk belajar Grammar Bahasa Inggris. Dibuat oleh orang Filipina bernama Walter Narvasa. Struktur dari STC ini adalah memberikan ringkasan materi, kuis, dan tutor yang diimplementasikan dalam bentuk chat box. Gambar 2.11 menunjukkan halaman utama dimana ada pilihan Home untuk menuju halaman depan, menu Sign Up untuk membuat user
26
baru, menu Sign In untuk masuk berdasar user yang sudah dibuat, dan menu Admin khusus login Admin. Selain itu didalam halaman ini juga terdapat modul untuk mencari Lesson yang diinginkan. Selain itu juga ada pilihan Materi Pelajaran yang bisa dipilih sesuka user. Gambar 2.12 menampilkan materi yang akan diajarkan. Gambar 2.13 menunjukkan fitur AI Tutor yang ditampilkan dalam bentuk chat box. Pengguna bisa “chatting” dengan Tutor disini. Gambar 2.14 menunjukkan fitur kuis dalam STC ini.
Gambar 2.11 Halaman Utama STC Narvasa
Gambar 2.12 Modul Materi STC Narvasa
27
Gambar 2.13 AI Tutor
Gambar 2.14 Modul Kuis 2.4.4 STC Graf Kegiatan pembelajaran pada dasarnya merupakan komposisi bagian-bagian dan fungsi masing-masing komponen pembelajaran untuk mencapai apa yang telah dirumuskan sebelumnya [4]. Didefinisikan
28
bahwa kegiatan pembelajaran ini sebagai suatu set peristiwa yang mempengaruhi orang belajar (learner) sedemikian rupa sehingga membantu proses belajar. Adapun belajar itu sendiri adalah perubahan tingkah laku dalam peluang, atau kemungkinan terjadinya respon. Belajar merupakan proses kognitif yang mengubah orang dari satu keadaan ke keadaan lain yang menghasilkan satu kapabilitas atau lebih. Dengan kata lain, belajar merupakan perubahan dalam diri seseorang dari tidak tahu menjadi tahu, dari tidak tidak terampil menjadi terampil, dari tidak berminat menjadi tertarik, dan sebagainya. Perubahan tingkah laku tersebut hendaknya bukan disebabkan oleh proses pertumbuhan fisik. Perubahan tingkah laku hendaknya disebabkan interaksi antara individu dengan lingkungannya. Selanjutnya, perubahan tingkah laku disebut sebagai proses memperoleh berbagai kecakapan, ketrampilan dan sikap. Hal ini disebut sebagai keaneka ragaman dalam belajar [4], dan keanekaragaman tersebut dapat digolongkan dalam lima ragam belajar : yaitu (1) informasi verbal, (2) ketrampilan intelektual, (3) ketrampilan motorik, (4) sikap, dan (5) siasat kognitif. Kelima ragam belajar tersebut dalam kegiatan pembelajaran harus dipelajari dengan cara yang berlainan pula Graf merupakan salah satu cabang dari matematika, dalam pembelajaran graf tujuan yang akan dicapai oleh mahasiswa dirumuskan dalam kurikulum. Agar tujuan dapat dicapai dengan efektif, penyusunan kurikulum pelajaran graf bukan saja didasarkan pada pencapaian kemampuan tertentu, akan tetapi juga harus memperhatikan kebutuhan mahasiswa maupun masyarakat. Sedikitnya ada sepuluh ciri yang harus dimasukkan ke dalam kurikulum pelajaran matematika, agar tujuan pembelajaran matematika dapat tercapai secara efektif [4]. Kesepuluh ciri tersebut, yaitu : (1) memperhitungkan kebutuhan masyarakat, (2) memperhitungkan kebutuhan mahasiswa, (3) mengorganisasikan kegiatan belajar yang efektif, (4) menekankan kepada berpikir matematik, (5) merumuskan program pengajaran secara jelas dan pasti, (6) menekankan kepada pemecahan masalah, (7) memperhatikan perbedaan individu, (8) menyediakan bahan penbelajaran baru, (9) menekankan pentingnya evaluasi hasil belajar,dan (10) menerapkan prinsip keseimbangan dalam pelajaran. Dengan memperhatikan kesepuluh ciri di atas, pembelajaran tidak mungkin lagi hanya terbatas pada latihan dan hafalan saja, tetapi juga memerlukan pendekatan-pendekatan yang dapat membantu mahasiswa memahamai graf dengan baik. Salah satu diantara
29
pendekatan tersebut yaitu mengoptimalkan penggunaan media dalam pembelajaran graf, sehingga pembelajaran graf selain akan lebih menarik juga mudah dimengerti oleh mahasiswa. Di samping cara mengajar yang menarik, pembelajaran dapat disampaikan dengan bantuan bahan cetak, gambar, televisi, komputer, dan media lainnya [4]. STC tersebut dirancang dengan menggunakan Macromedia Authorware berisi informasi materi dalam bentuk teks, suara, gambar video maupun gambar animasi. Selain itu STC pengantar teori graf ini juga berisi evaluasi dalam bentuk pilihan ganda. Pada setiap tahap evaluasi diberikan umpan balik berupa pernyataan benar atau salah terhadap jawaban yang diberikan pemakai. Program ini diimplementasikan terhadap 29 mahasiswa semeseter 5 jurusan Sistem Informasi pada laboratorium multimedia Universitas Gunadarma. 96% menyatakan bahwa program ini sangat menarik dan sangat membantu dalam kegiatan pembelajaran. Selain itu 90% menyatakan program ini dapat mengatasi kebosanan terhadap perkuliahan di kelas dalam bentuk ceramah. Dari hasil uji implementasi STC-Tutor Graf ini diketahui beberapa kelebihan dari sistem tersebut, antara lain : 1. Waktu yang digunakan lebih efektif 2. Siswa belajar dengan menyelesaikan suatu masalah, sehingga dengan latihan menyelesaikan masalah tersebut diharapkan siswa menjadi lebih mengerti serta dapat memahami pelajaran. 3. Dapat memberikan ketepatan diagnosa dalam usaha mengupdate kemampuan siswa, melalui feedback, yang sesuai dengan respon dari siswa. 4. STC-Tutor Graf merupakan sistem instruksional yang tegas dalam menentukan topik mana yang harus dipelajari oleh siswa sesuai dengan kemampuan yang dimilikinya
2.5
Rancangan Umum STC
Berdasarkan pemahaman, referensi, dan penelitian sebelumnya, akhirnya dirancang sebuah bentuk umum program yang diberi nama Modern (Modul e-learning Dasar Sistem Pengaturan), sebuah Sistem Tutor Cerdas untuk media pembelajaran Dasar Sistem Pengaturan. Namun bab yang dipelajari di modul ini nantinya hanya sebatas pengenalan kontroler PID saja. Secara umum, bentuk Modern yang dirancang ditunjukkan pada Gambar 2.15.
30
Gambar 2.15 Bentuk Umum Modern Gambar di atas adalah bentuk umum dari sistem yang dibuat. Berikut adalah penjelasan dari bentuk umum yang akan dirancang : 1. User Pengguna dari program, atau sasaran ajar dari STC. Pengguna ini berhubungan dengan STC dengan menggunakan media interface. User disini menggunakan program Modern untuk membantunya memahami sebuah mata pelajaran. 2. Interface Ini adalah media yang digunakan sebagai penghubung antara pengguna dan STC, seperti alur data, komunikasi, dan visualisasi. STC ini dibuat dengan bahasa pemrograman PHPMySQL. 3. Modul Pakar Bagian ini yang nantinya akan diisi oleh program Sistem Pakar (SP) yang bekerja layaknya seorang pakar/ahli. Di dalam SP berisi rule base pengetahuan dari Pakar yang sesungguhnya. Cara kerja dari Sistem Pakar ini adalah menjawab pertanyaan dari pengguna yang terkait dengan materi yang sedang disampaikan sehingga tercipta kesan seolah-olah ada Tutor/Guru/Dosen yang sedang mendampingi proses belajar. Rule base pengetahuan SP ini bisa diubah sesuai kebutuhan. 4. Karakteristik Siswa Bagian ini berisi data diri pengguna yang berfungsi sebagai login ketika akan menggunakan Modern. Dengan menggunakan login yang sudah dibuat sebelumnya, pengguna bisa masuk sebagai
31
5.
pembelajar yang menggunakan fasilitas-fasilitas yang disediakan STC. Database Materi Berisi kumpulan materi yang akan diajarkan. Admin bisa menambah materi yang akan diberikan kepada user sesuai kebutuhan.
32
Gambar 4.14 menunjukkan tampilan dari halaman daftar pengguna dimana pada pengguna baru bisa membuat nama user dan password agar bisa menggunakan STC sebagai pembelajar.
Gambar 4.14 Tampilan Halaman Registrasi User
55
Gambar 5 Halaman Tutor 6.1
Tampilan Halaman Tutor
Fitur tutor disini dihadirkan dalam bentuk chatbox sehingga pengguna bisa “chatting” dengan guru dalam mata kuliah tersebut. Tampilannya adalah sebagai berikut.
Gambar 7 Tampilan Halaman Update Tutor 7
IMPLEMENTASI SISTEM
Sesuai dengan tujuan awal dari pengerjaan tugas akhir, aplikasi ini digunakan untuk membantu dan mengoptimalkan kinerja e-learning. Share ITS adalah salah satu aplikasi e-learning yang disediakan oleh kampus sebagai media pembelajaran bagi mahasiswa. Sebagai e-learning, Share ITS ini masih memiliki beberapa kekurangan, salah satunya adalah fitur interaktif. ITS yang sudah dibuat diharapkan bisa menutupi kekurangan tersebut. Berikut adalah rancangan dari ITS yang akan diintegrasikan dengan Share ITS.
Gambar 6 Tampilan Halaman Tutor 6.2
Tampilan Halaman Update Tutor
Untuk mengupdate pengetahuan dari Sistem Pakar yang menjalankan fitur Tutor pada ITS ini dibutuhkan 2 kata kunci, yaitu Keyword sebagai kata kunci dan Response sebagai jawaban dari kata kunci yang telah dimasukkan. Untuk tatacara penggunaan pada update tutor ini akan di jelaskan di bab selanjutnya. Berikut adalah tampilan dari halaman Update Sistem Pakar.
Gambar 8 Add an activity ITS pada Share ITS Gambar di atas menunjukkan bahwa ITS sudah bisa dimasukkan dalam salah satu aktifitas yang disediakan dalam Share ITS.
Gambar 9 Memilih fitur untuk memulai chat atau update Rulebase Selanjutnya jika sudah memilih ITS sebagai salah satu aktifitas maka selanjutnya adalah bisa memilih fitur chat atau mengupdate rulebase pengetahuan dari ITS.
Gambar 12 Fitur Chat pada ITS 8
Bagian ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil tugas akhir yang telah diselesaikan. 8.1
Kesimpulan
Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari pengerjaan Tugas Akhir adalah sebagai berikut : 1. ITS mampu menggantikan peran guru / dosen sebagai Tutor dalam suatu mata pelajaran 2. Metode Sistem Pakar membantu ITS karena mampu mengadopsi pengetahuan dari guru / dosen yang pakar dalam bidangnya. 3. Fitur Interaksi berfungsi untuk memudahkan pembelajar, sehingga ketika bingung dalam memahami materi bisa melakukan sesi tanya jawab secara langsung pada sistem sehingga seolah-olah berinteraksi dengan dosen sesungguhnya 8.2
Gambar 10 Form update Rulebase Pengetahuan ITS
PENUTUP
Rekomendasi
Selain kesimpulan, beberapa rekomendasi juga diperlukan demi perkembangan penelitian terutama dalam bidang ITS di Indonesia. Rekomendasi dari penulis adalah : 1. Rulebase pengetahuan bisa diperbanyak dan lebih variasi 2. Fitur Tutor diharapkan bisa lebih mengenal karakter pembelajarnya 3. Diberikan fungsi general agar bisa terpakai di sembarang konten e-learning DAFTAR PUSTAKA [1]. [2].
Gambar 11 Menampilkan tabel Rulebase pada ITS
[3].
Woolf, Beverly Park. 2009. Building Intelligent Interactive Tutor. New York: MK Publishers Sykes, E. R. 2003. A Prototype for an Intelligent Tutoring System for Students Learning to Program in Java: Proceedings of the IASTED International Conference on Computers and Advanced Technology in Education, Rhodes, Greece, , 78-83. Evens, Martha W. 2001. CIRCSIM-Tutor: An Intelligent Tutoring System Using Natural Language Dialogue. 12th Midwest AI and
Cognitive Science Conference, Oxford OH, 2001, pp.16–23 [4]. Nugroho, Widyo. 2005. Developing Inteligent Tutoring System (ITS) for Instructional Media to Teach ”Graph Theory”. Proceedings of the International Conference for Education. [5]. Qomaruddin, Muchammad Nur. 2009. Desain dan Visualisasi Automatis Sistem Kansei elearning Menggunakan Algoritma Genetik dan Aturan Fuzzy. Surabaya : Tugas Akhir JTE-FTI ITS. [6]. Aufan, Dimas Abi. 2009. Pengembangan Konten e-learning Berbasis Kansei Mediation Menggunakan Metode Quality Function Deployment. Tugas Akhir JTE-FTI ITS. [7]. Mithri, Variq. 2010. Implementasi Sistem Tutor Cerdas Menggunakan Metode Bayesian Network. Surabaya : Tugas Akhir JTE-FTI ITS. [8]. Prayitno, Suwandi. 2008. Pengembangan Perangkat Lunak Untuk Pengaturan Sekuen dan Navigasi Obyek Pembelajaran Pada Sistem e-learning Menggunakan Model Jaringan Petri. Surabaya : Tugas Akhir JTEFTI ITS. [9]. Damayanti, Yustina Niken. 2008. Perancangan Pengembangan Prototipe Intelligent Tutoring Idiomatic System untuk Pembelajaran INFORMATIKA, Expressions. JURNAL VOLUME 4 NOMOR 1. [10]. Yahya, Saptian Ronny. 2010. Penerapan Metode Pembelajaran Pada Intelligent Tutoring System (ITS). Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi. [11]. Gamboa, Hugo. 2001. Designing Intelligent Tutoring Systems: Bayesian Approach. ICEIS Artifcial Intelligence and Decision Support Systems. [12]. Rane, A. K. 2005. Intelligent Tutoring System for Marathi, Dissertation Submitted to Karnataka State Open University Mysore For the Award of the Degree MSc (Information
[13]. [14]. [15].
[16]. [17].
Technology). Karnataka, India: Karnataka State Open University Mysore India. Arhami, Muhammad. 2005. Konsep Dasar Sistem Pakar. Yogyakarta: Andi. Kusrini. 2008. Aplikasi Sistem Pakar Pakar. Yogyakarta: Andi. Butz, Brian P. 2000. The Learning Mechanism of the Interactive Multimedia Intelligent Tutoring System (IMITS). 30th ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference Yang, Ang. 2002. A Plug-able Web-Based Intelligent Tutoring System. ECIS Gozali, M. Sukri. 2010. Pengenalan Emosi Akademis Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan Untuk Mendukung Personalisasi Sistem e-learning. Surabaya : Tugas Akhir JTE-FTI ITS
BIODATA PENULIS Lahir pada 19 Oktober 1989, di Kota Pahlawan, Surabaya. Menghabiskan masa kecil dan remaja di sebuah kota kecil di selatan Jawa Tengah, yaitu Cilacap, dimana terdapat pulau Nusakambangan yang disebut sebagai penjara Alcatraz-nya Indonesia karena di dalamnya ditahan berbagai penjahat kelas kakap di Indonesia. Beranjak dewasa berpulang kembali ke Kota Pahlawan untuk menuntut ilmu di SMA N 5 Surabaya dan melanjutkan petualangannya di Teknik Elektro ITS Surabaya. Pria yang menyukai desain grafis dan warna biru ini sedang menjalankan hari-hari penuh tantangannya di semester 8 dengan mengerjakan Tugas Akhir serta menjadi asisten Laboratorium Teknik Sistem Pengaturan.
