Dasar-Dasar Perancangan Percobaan: Panduan Lengkap - Prinsip-prinsip Dasar dalam Perancangan Percobaan

Prinsip-prinsip Dasar dalam Perancangan Percobaan

Rancangan percobaan yang baik harus efektif, terkelola dan efisien serta dapat dipantau, dikendalikan dan dievaluasi. Efektif berkaitan dengan kemampuan mencapai tujuan, sasaran dan kegunaan yang direncanakan atau digariskan. Terkelola berkenaan dengan adanya berbagai keterbatasan atau kendala dalam pelaksanaan percobaan atau dalam menganalisis data. Efisien berarti pengrasionalan dalam penggunaan sumber daya, dana dan waktu dalam memperoleh keterangan dari percobaan.

Rancangan percobaan berkenaan dengan teknik-teknik dalam mengatasi dan mengendalikan keragaman atau peubah-peubah yang mengganggu pengaruh sebenarnya dari perlakuan atau faktor yang diteliti, yang disebut Rancangan Lingkungan (Environmental Design).

Terdapat dua macam sumber keragaman dalam rancangan percobaan :

• Faktor utama yaitu faktor-faktor yang akan diteliti dan sengaja diberikan
• Faktor eksternal: faktor-faktor yang diharapkan pengaruhnya sekecil mungkin. Faktor-faktor ini terdiri dari:
  • Faktor yang dapat diidentifikasi dan diperkirakan pengaruhnya sebelum percobaan. Misal dalam kasus ingin diketahuinya perbedaan kedua varietas jagung di atas, jika ternyata kedua varietas tersebut memberikan hasil yang berbeda, maka berbedaan hasil tersebut selain disebabkan oleh perbedaan varietas mungkin juga disebabkan oleh perbedaan kesuburan tanah. Untuk mengatasi hal ini biasanya dilakukan pengelompokan, sehingga keragaman di antara kelompok dapat diukur dan dikeluarkan dari galat percobaan.
  • Faktor yang dapat diidentifikasi tetapi pengaruhnya tidak dapat diduga. Misalnya dalam kasus point di atas, Apabila lahan mempunyai arah kesuburan secara bertahap dari kiri ke kanan sehingga hasil akan berkurang dari kiri ke kanan, jika varietas A selalu ditanam di sebelah kanan varietas B, maka dalam hal ini varietas B akan diuntungkan karena secara relatif dia berada pada lahan yang lebih subur daripada varietas A. Jadi dalam hal ini penampilan hasil varietas A dan B akan berbias dan lebih menguntungkan B dan jika kita ingin membandingkan varietas A dan B, berbedaan yang terjadi bukan semata-mata disebabkan oleh perbedaan varietas akan tetapi juga disebabkan oleh perbedaan kesuburan tanah. Untuk mengatasi hal ini dilakukan pengacakan.
  • Faktor yang tidak dapat diidentifikasi. Untuk mengatasi hal ini dilakukan pengulangan.

Untuk meminimumkan galat percobaan (experimental error) guna meningkatkan ketelitian percobaan diperlukan adanya pengulangan (replication), pengacakan (randomization), dan pengedalian lingkungan setempat (local control) yang merupakan asas pokok dalam perancangan percobaan. Asas keortogonalan, pemuatan (confounding), dan keefisienan merupakan asas tambahan.  Prinsip lainnya adalah keortogonalan, pemuatan (confounding), dan keefisienan.

Pengedalian Lingkungan Setempat (Local Control)

Pengendalian lingkungan setempat berarti mengendalikan kondisi-kondisi lingkungan yang berpotensi mempengaruhi respon dari perlakuan. Hal ini dapat dilakukan dengan:

• Perancangan percobaan. Hal ini biasanya dilakukan dengan mengelompokkan satuan-satuan percobaan dan pada setiap kelompok yang berisi semua perlakuan sehingga keragaman di dalam kelompok dibuat minimum dan keragaman antar kelompok dibuat maksimum.
  

  Gambar 1.1 Contoh pengelompokan petak percobaan

• Penggunaan peubah pengiring. Hal ini dilakukan jika terdapat keragaman di antara satuan-satuan percobaan. Misalnya ingin diketahui perbedaan pengaruh jenis pakan tertentu terhadap pertambahan bobot ayam. Sebelum diberi pakan, ayam-ayam tersebut sudah memiliki bobot yang berbeda, sehingga digunakan peubah pengiring, yaitu bobot ayam sebelum diberi pakan. Analisis dengan menggunakan peubah ini dalam statistika dikenal dengan analisis peragam (analysis of covariance).
• Memperbesar ukuran satuan percobaan. Semakin kecil galat percobaan (), maka informasi yang diperoleh (atau . ) akan semakin besar. Atau dengan kata lain, semakin besar ukuran satuan percobaan (n), maka galat percobaan semakin kecil dan informasi semakin besar. 

Pengacakan.

Pengacakan dilakukan dengan memberikan kesempatan yang sama pada tiap satuan percobaan untuk dikenakan perlakuan. Pengacakan juga digunakan untuk menghilangkan bias. Misalnya, dalam percobaan dua varietas jagung, lahan mempunyai arah kesuburan secara bertahap dari kiri ke kanan sehingga hasil akan berkurang dari kiri ke kanan. Untuk menghindari bias ini, varietas-varietas ditempatkan secara acak pada petak percobaan.

Gambar 1.2 Contoh penempatan petak secara sistematik /tidak acak

Penempatan petak yang tidak acak tersebut tidak memberikan penduga galat percobaan yang sah dan akan memberikan hasil yang berbias. Pada contoh diatas, lahan mempunyai arah kesuburan secara bertahap dari kiri ke kanan sehingga hasil akan berkurang dari kiri ke kanan. Jika varietas A selalu ditanam di sebelah kiri varietas B, maka dalam hal ini varietas A akan diuntungkan karena secara relatif perlakuan A berada pada lahan yang lebih subur dibandingkan dengan varietas B. Jadi dalam hal ini penampilan hasil varietas A dan B akan berbias dan lebih menguntungkan A dan jika kita ingin membandingkan varietas A dan B, perbedaan yang terjadi bukan semata-mata disebabkan oleh perbedaan varietas akan tetapi juga disebabkan oleh perbedaan kesuburan tanah. Untuk menghindari hal tersebut petakan harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga tidak ada varietas yang diuntungkan atau dirugikan. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan varietas-varietas secara acak pada petak percobaan.

Pengulangan.

Ulangan dilakukan dengan memberikan perlakuan yang sama pada satuan percobaan lebih dari satu kali. Fungsi dari ulangan adalah:

• Pendugaan galat. Jika suatu percobaan tidak mengandung ulangan, maka galat percobaan tidak dapat diduga. Kita tidak dapat menjelaskan secara tepat apakah perbedaan yang timbul disebabkan oleh perbedaan diantara perlakuan atau perbedaan di antara satuan-satuan percobaan
• Meningkatkan ketelitian percobaan. Pengguaan teknik-teknik yang kurang teliti atau pegnggunaan satuan percobaan yang kurang homogen dapat diatasi dengan menambah jumlah ulangan. Dengan bertambahnya ulangan, dugaan mean populasi akan semakin teliti.
• Memperluas cakupan kesimpulan. Hal ini dilakukan melalui pemilihan satuan percobaan yang lebih bervariasi, misalnya ulangan yang dilakukan dalam waktu yang berbeda.
• Mengendalikan ragam galat. Dengan membuat kelompok sebagai ulangan, maka satuan percobaan di dalam kelompok mempunyai keragaman minimum dan satuan percobaan antar kelompok mempunyai keragaman maksimum, sehingga usaha untuk melihat perbedaan perlakuan di dalam kelompok akan lebih teliti. Dengan cara ini keragaman galat dapat dikendalikan.

Dalam menentukan jumlah ulangan, beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain keragaman alat, bahan, media, dan lingkungan percobaan, serta biaya dan tenaga yang tersedia. 

Setiap prinsip dalam perancangan percobaan ini memiliki peran pentingnya masing-masing dalam memastikan validitas dan reliabilitas hasil percobaan. Dengan prinsip-prinsip ini, kita dapat memastikan bahwa hasil percobaan kita adalah akurat dan dapat dipercaya, serta meminimalisir pengaruh faktor-faktor yang tidak kita inginkan.