Pengantar Rancangan percobaan: Defenisi, Materi Percobaan, Ulangan dan Unit Percobaan I

Defenisi dan Ruang Lingkup

Ada sebuah pepatah orang mandar yang mengatakan “sanna’ kareppu’na bulu mata anna andammala nita”.  Dengan potensi “berkehendak/nafsu/obsesi” yang mendorong rasa ingin tahu ditambah dengan impian yang kuat maka sejarah peradaban manusia terbentuk.  Apa yang anda pijak, kenakan, konsumsi dan saksikan merupakan hasil kemajuan peradaban yang tidak sertamerta terjadi, melainkan berasal dari proses coba-coba, pengorbanan, konsistensi untuk berubah, dan harapan yang besar untuk maju.  Bagaimana orang tua kita dahulu tahu bahwa dengan menjemur ikan ditambah dengan garam (ikan kering) dapat membuat ikan menjadi awet? Bagaimana tetua dahulu tahu bahwa dengan mencampurkan abu sekam dan garam kemudian dibalurkan pada telur, disimpan, dapat menghasilkan telur asin yang dapat bertahan lebih lama dan memberikan rasa yang khas? Bagaimana saat ini gedung yang biasa anda masuki dapat berdiri kokoh, tahan terpaan angin dan gempa? Atau bagaimana anda merasakan bagaimana obat/vitamin/vaksin dapat meringankan sakit yang anda derita atau menekan angka kejadian penyakit dilingkungan anda?  Semua itu tidak serta merta terjadi, melainkan melalui suatu proses yang relatif panjang yang dikabarkan dari tiap lapisan generasi.

Penelitian Sebagai Suatu Proses Berulang

Apabila anda berdiri di sebuah lahan hamparan sawah, di salah satu sudut kandang, atau pada saat anda sedang menikmati setusuk sate kambing.  Secara instuisif akan muncul beberapa pertanyaan mendasar (bagi kaum yang berfikir) terkait fenomena yang sedang anda alami.  Sebagai contoh, anda berada di sebuah padang penggembalaan (Ranch), maka anda akan bertanya-tanya: 

1) mengapa sapi-sapi terlihat memiliki variasi, ada yang penampilannya gemuk, kurus, mata cerah, mata buram, rambut halus, rambut buram, ada yang memiliki kondisi yang sangan baik dan adapula yang kelihatan biasa-biasa saja?

2) apa kira-kira yang menyebabkan perbedaan-perbedaan tersebut, bukankah mereka makan rumput pada lahan yang sama, mereka juga diberi obat yang sama apabila sakit?

3) Apa kemungkinan yang dapat dilakukan agar sapi-sapi tersebut memiliki panampilan yang sama baiknya, sama sehatnya atau sama produktifitasnya;

4) Tindakan yang efektif dan efisien apa yang dapat diambil untuk itu?; dan atau

5) apabila tindakan (yang tepat) itu sudah ditemukan, apakah dapat digunakan secara lebih luas pada sapi-sapi yang ada di kandang belakang rumah?

Dalam konteks keilmiahan, maka untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut harus ditempuh melalui suatu rangkaian penelitian.  Apakah dilakukan melalui metode coba-coba (eksperimental) atau hanya memerlukan survei (non-eksperimental).  Secara garis besar, kedua metode dasar penelitian dapat dilakukan untuk menjawab pertanyaan di atas.  Survei dapat dilakukan untuk menjawap pertanyaan tentang variasi yang terlihat dan apa penyebab variasi terebut (Pertnyaan 1 dan 2) sementara untuk menjawab pertanyaan mengenai kemungkinan langkah yang dapat diambil, efektifitas dan efisiensi serta reliabilitas (Pertanyaan 3,4,5) maka metode experimental menjadi perlu dan penting.

Percobaan merupakan serangkaiana kegiatan dimana setiap tahapan dalam rangkaian benar-benar terdefenisikan, dilakukan untuk menemukan jawaban tentang permasalahan yang diteliti melalui suatu pengujian hipotesis.  Pola atau tindakan cara penerapan tindakan-tindakan (perlakuan dan non-perlakuan) dalam suatu percobaan pada kondisi/ lingkungan tertentu yang kemudian menjadi dasar penataan dan metode analisis statistik terhadap data hasilnya disebut Rancangan Percobaan (Experimental Design) (Hanafiah, 2004).

Alur Pikir Rancangan Percobaan

Mari kita kembali mengingat matakuliah Statistik untuk Ilmu Peternakan.  Pengamatan suatu objek dalam statistik secara makro dapat dibagi menjadi dua, yakni:

1) Nilai-nilai bebas (yang terjadi secara acak) yang besarannya bergantung pada hasil pengamatan/pengukuran.  Atau yang disebut dengan variabel variabe tak-bebas (dependent) Y atau merupakan akibat (Y) (Indikator jawaban Pertanyaan 1 dan 2);

2) Nilai-nilai bebas yang terjadi secara acak namun besarannya bergantung pada kondisi, metode atau waktu pengamatan atau pengukuran sehingga disebut sebagai peragam/peubah bebas (X).  X ini merupakan variabel bebas (independent) yang merupakan faktor penyebab (perlakuan atau kondisi percobaan) penyebab perubahan perilaku atau respon Y (akibat) (Indikator jawaban Pertanyaan 3). 

Dalam konteks percobaan (eksperimental) maka perlakuan-perlakuan yang diberikan terhadap suatu objek adalah faktor bebas atau X, sedangkan respon yang diberikan oleh objek penelitian sebagai nilai-nilai akibat yang diberikan oleh faktor penyebab dinamakan dengan faktor tak-bebas Y.  Respon yang diberikan oleh Y bukan semata berasal dari faktor X, terdapat berbagai hal diluar cakupan observasi penelitian yang tidak dapat dijangkau oleh peneliti, faktor yang mempengaruhi ini yang disebut dengan Galat atau Error (E) penelitian, yaitu faktor-faktor yang mempengaruhi objek penelitian diluar faktor penyebab yang dikaji oleh peneliti. (Indikator jawaban Pertanyaan 4)

Perlakuan yang diberikan ditambah dengan keberadaan galat/error mengakibatkan adanya variasi respon yang diberikan oleh tiap-tiap satuan atau unit bercobaan yang secara statistik (ingat kembali matakuliah statistik) dikenal dengan variasnce.  Sehingga apabila dituliskan secara matematis, maka respon Y yang diperoleh merupakan akumulasi dari faktor X (perlakuan) dan faktor lain diluar cakupan penelitian (E) menjadi:

Untuk menentukan apakah faktor penyebab atau perlakuan memberikan pengaruh atau tidak, maka dari persamaan diatas dapat dibuat hipotesis:

H0: σ_x = 0

“dugaan bahwa semua perlakuan mengakibatkan respon yang relatif sama”

HI: σ_x ≠ 0

“dugaan bahwa terdapat satu/lebih perlakuan mengakibatkan respon yang berbeda”

Untuk menguji hipoteisis ini maka diperlukan suatu nilai acuan derajat kepengaruhan (signifiksnsi), atau apakah respon yang diberikan oleh Y nyata atau tidak.  Prinsipnya adalah perlakuan dinyatakan berpengaruh nyata abalila perubahan yang terjadi bisa lebih besar atau lebih kecil dibandingkan dengan kondisi tanpa perlakuan (non-perlakuan).  Untuk mengidentifikasi nilai-nilai non-perlakuan maka dilakukan suatu replikasi atau pengulangan (r). Dari pengulangan tersebut akan muncul seuatu bentuk keragaman yang merupakan Galat percobaan (Experimental error).  Atas dasar tersebut, maka nilai-nilai hasil pengamatan (dalam pengujian hipotesis) dapat dinyatakan dengan:

Dimana τ adalah pengaruh perlakuan X terhadap nilai-nilai Y, dan ε adalah galat akibat adanya faktor non-perlakuan pada perlakuan ke-i dan ulangan (replikasi) ke-j.