Penelitian Eksperimen: Pengertian, Jenis, Desain, Metode dan Contoh

Penelitian eksperimen adalah penelitian yang paling familiar di berbagai bidang. Hal ini terjadi karena penelitian eksperimen merupakan salah satu penelitian ilmiah klasik, yang pasti setiap orang telah mulai mengenalnya saat duduk di bangku sekolah dasar hingga sekolah menengah atas.

Sebenarnya apa itu penelitian eksperimen? Apakah jenis penelitian eksperimen? Ada berapa jenis desain penelitian eksperimen? Bagaimana metode penelitian eksperimen? Dan seperti apakah contoh penelitian eksperimen? Untuk mengetahui semuanya itu, mari kita simak penjelasannya di bawah ini ya.

Pengertian Penelitian Eksperimen

Penelitian Eksperimen
Sumber: Shafin Al Asad Protic from Pixabay

Penelitian eksperimen merupakan pendekatan ilmiah terhadap suatu penelitian dimana satu atau lebih variabel bebas diaplikasikan kepada satu atau lebih variabel terikat untuk kemudian mengukur efeknya. Efek dari variabel bebas terhadap variabel terikat ini diamati dan dicatat dalam waktu tertentu sehingga peneliti dapat mengambil kesimpulan mengenai hubungan antara 2 jenis variabel tersebut.

Karakteristik dari penelitian eksperimen adalah sebagai berikut:

Variabel

Penelitian eksperimen memiliki variabel terikat, bebas, dan perancu. Variabel terikat merupakan variabel yang diberi perlakuan dan terkadang disebut sebagai subjek penelitian. Sedangkan variabel bebas adalah perlakuan yang dimanipulasi kemudian diberikan pada variabel terikat. Sedangkan variabel perancu adalah faktor lain yang dapat memengaruhi eksperimen serta berkontribusi terhadap perubahan yang ada.

Setting

Karakteristik ini menunjukkan dimana eksperimen dilakukan. Kebanyakan eksperimen dilakukan di dalam laboratorium, dimana variabel perancu dapat dieliminasi melalui adanya kontrol. Sedangkan penelitian eksperimen lain juga diadakan pada setting yang kurang bisa dikontrol. Pemilihan setting ini disesuaikan dengan penelitian eksperimen yang akan dilakukan.

Multivariabel

Jumlah variabel dalam penelitian eksperimen tidak memiliki batas. Penelitian eksperimen dapat memiliki variabel bebas yang multipel, misalnya waktu, skor, dan lain sebagainya.

Jenis Penelitian Eksperimen

Penelitian eksperimen termasuk jenis penelitian kuantitatif. Dalam jenis penelitian eksperimen, data yang dikumpulkan dan dianalisis berupa data numerik. Data tersebut dapat digunakan untuk menemukan pola dan rata-rata, membuat prediksi, menguji adanya hubungan sebab akibat, dan menggeneralisir hasil untuk populasi yang lebih luas.

Keuntungan dari penelitian kuantitatif meliputi kemudahan dalam replikasi karena adanya protokol pengumpulan data yang terstandar. Penelitian dapat dilakukan pada populasi dan waktu yang berbeda kemudian hasil dapat dibandingkan secara statistik. Sampel dalam penelitian kuantitatif juga cukup besar sehingga dapat diproses dan dianalisis menggunakan prosedur yang reliabel dan konsisten. Dalam penelitian jenis ini juga terdapat uji hipotesis.

Sedangkan beberapa kelemahannya yaitu bersifat superfisial, terdapat bias struktural, fokus yang sempit, serta kurangnya konteks karena tidak mempertimbangkan faktor lain yang dapat memengaruhi pengumpulan data maupun hasil.

Desain Penelitian Eksperimen

Desain Penelitian Eksperimen
Sumber: questionpro.com

Jenis dari desain penelitian eksperimen ditentukan oleh bagaimana cara peneliti mengatur subjek ke dalam kondisi dan kelompok yang berbeda. Terdapat tiga jenis desain penelitian eksperimen, yaitu pre-eksperimental, quasi-eksperimental, dan true experimental research.

Desain Penelitian Pre-eksperimental

Pada desain penelitian pre-eksperimental, baik satu atau berbagai kelompok variabel terikat diamati untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh dari aplikasi suatu variabel bebas yang sebelumnya dianggap dapat menyebabkan perubahan. Desain ini merupakan yang desain penelitian eksperimen yang paling sederhana dan tidak terdapat kelompok kontrol. Lebih lanjut lagi, desain penelitian ini dibagi menjadi tiga:

1. One-shot Case Study Research Design

Dalam penelitian eksperimen jenis ini, hanya ada satu kelompok variabel terikat yang dipertimbangkan. Penelitiannya dilakukan setelah memberikan beberapa perlakuan yang sebelumnya dianggap menimbulkan perubahan, sehingga desain ini merupakan suatu posttest study.

2. One-group Pretest-posttest Research Design

Desain penelitian ini mengkombinasikan posttest dan pretest study dengan mengadakan suatu tes pada satu kelompok sebelum diberi perlakuan dan setelah diberikan perlakuan. Pretest dilakukan pada awal penelitian dan posttest diberikan saat penelitian selesai.

3. Static-group Comparison

Pada desain ini, 2 atau lebih kelompok diberikan pengawasan, dimana hanya ada satu kelompok yang diberi perlakuan. Kelompok sisanya dibiarkan statis tanpa diberi perlakuan khusus. Semua kelompok yang ada kemudian diberikan posttest, kemudian adanya perbedaan yang tampak diantara kelompok-kelompok tersebut diasumsikan sebagai hasil dari perlakuan yang diberikan.

Desain Penelitian Quasi-eksperimental

Kata “quasi” memilik arti parsial, setengah, atau pseudo (palsu). Sehingga penelitian quasi-eksperimental memiliki kemiripan dengan true experimental research, tetapi tidak sama. Pada quasi-eksperimen, partisipan tidak dipilih secara acak, sehingga desain penelitian ini digunakan pada kondisi dimana randomisasi sulit atau tidak mungkin dilakukan.

True Experimental Research Design

Desain penelitian ini bergantung pada analisis statistik untuk menerima atau menolak hipotesis. True experimental research design merupakan desain penelitian eksperimen yang paling akurat dan dapat dilakukan dengan atau tanpa pretest pada paling tidak 2 kelompok subjek variabel terikat yang dipilih secara acak.

True experimental research design harus memiliki kelompok kontrol, variabel yang dapat dimanipulasi oleh peneliti, dan distribusinya harus secara acak atau random. Klasifikasi dari desain penelitian ini meliputi:

1. The Posttest-only Control Group Design

Desain ini memilih subjek secara acak atau random dan dikelompokkan menjadi 2 kelompok (kontrol dan eksperimental), dan hanya kelompok ekperimental yang diberi perlakuan. Setelah observasi mendalam, kedua kelompok diberi post-test, dan suatu kesimpulan diambil dari perbedaan yang terjadi di antara kedua kelompok.

2. The Pretest-posttest Control Group Design

Pada desain kelompok kontrol ini, subjek dipilih dan dibagi menjadi 2 kelompok secara acak, kemudian kedua kelompok diberi pretest, namun hanya kelompok eksperimental yang diberikan perlakuan. Di akhir penelitian, kedua kelompok diberi post-test untuk mengukur derajat perubahan di tiap kelompok.

3. Solomon Four-group Design

Desain ini merupakan kombinasi dari pretest-only dan pretest-posttest control groups. Dalam desain ini, subjek yang telah dipilih secara acak atau random ditempatkan menjadi 4 kelompok. Dua kelompok pertama diuji menggunakan metode posttest-only, sementara dua kelompok yang lain diuji menggunakan metode pretest-posttest.

Metode Penelitian Eksperimen

Metode penelitian eksperimen memungkinkan peneliti memanipulasi satu atau lebih variabel bebas dan mengukur efeknya pada satu atau lebih variabel terikat. Desain eksperimental berarti membuat suatu set prosedur untuk menguji hipotesis.

Suatu desain eksperimental yang baik membutuhkan pemahaman yang kuat mengenai apa yang akan diteliti. Terdapat beberapa langkah dalam menyusun suatu metode penelitian eksperimen. Pertama adalah mempertimbangkan variabel-variabel dan bagaimana mereka saling terkait. Dengan cara ini maka kamu dapat membuat prediksi yang spesifik dan dapat diuji.

Seberapa luas dan jelas kamu memvariasikan variabel bebas akan menentukan tingkat ketelitian dan validitas eksternal dari hasil yang didapat. Keputusan mengenai randomisasi atau pengacakan, kontrol eksperimental, serta independent vs repeated-measures designs akan menentukan validitas internal dari eksperimenmu.

Langkah-langkah dalam metode penelitian eksperimen akan dibahas lebih lanjut sebagai berikut:

Langkah 1: Definisikan pertanyaan dan variabel penelitian

Kamu harus memulai dengan memikirkan pertanyaan penelitian yang spesifik. Perlu beberapa waktu untuk membaca berbagai referensi dalam bidang penelitian terkait untuk mengenali adanya knowledge gaps dan untuk menemukan pertanyaan yang menarik bagimu.

Untuk mengubah pertanyaan penelitian menjadi hipotesis eksperimental, kamu perlu menentukan variabel utama dan membuat prediksi mengenai keterkaitannya. Yang pertama yaitu menentukan variabel bebas dan variabel terikat. Kemudian pikirkan mengenai variabel pengganggu yang mungkin kemudian pertimbangkan bagaimana kamu dapat mengontrolnya dalam eksperimenmu.

Terakhir, satukan variabel-variabel tersebut dalam sebuah diagram. Gunakan panah untuk menunjukkan kemungkinan hubungan antar variabel dan arah hubungan yang diperkirakan.

Langkah 2: Tuliskan hipotesismu

Setelah memiliki pemahaman konseptual yang kuat mengenai sistem yang sedang diteliti, kamu harus menuliskan hipotesis yang spesifik dan dapat diuji terkait pertanyaan penelitianmu.

Langkah selanjutnya menjelaskan mengenai eksperimental terkontrol yang paling sering dilakukan. Dalam desain ini, kamu harus bisa memanipulasi variabel bebas dengan sistematis dan tepat, mengukur variabel terikat dengan tepat, dan mengontrol setiap variabel pengganggu yang mungkin ada.

Langkah 3: Desain perlakuan eksperimental

Bagaimana kamu memanipulasi variabel bebas dapat memengaruhi validitas eksternal eksperimen. Hal tersebut menentukan hasil penelitian mana yang dapat digeneralisasikan dan diaplikasikan lebih luas. Pertama, kamu perlu menentukan seberapa luas variasi dari variabel bebas. Yang kedua kamu perlu memilih seberapa detail kamu memvariasikan variabel bebasmu.

Langkah 4: Tempatkan subjek dalam kelompok perlakuan

Bagaimana kamu mengaplikasikan perlakuan eksperimen kepada subjek perlakuan sangat penting untuk mendapatkan hasil yang valid dan reliabel. Pertama, kamu harus mempertimbangkan ukuran sampel penelitian, yaitu seberapa banyak individu yang akan dimasukkan dalam eksperimen. Secara umum, semakin banyak subjek yang terlibat, maka semakin besar kekuatan statistik dari eksperimen, yang menentukan seberapa tingkat kepercayaan dari hasil yang didapat.

Kemudian kamu perlu menempatkan subjek secara acak ke dalam kelompok perlakuan. Setiap kelompok menerima kadar perlakuan yang berbeda. Kamu juga perlu menyediakan kelompok kontrol yang tidak mendapat perlakuan. Kelompok kontrol ini menggambarkan apa yang akan terjadi pada subjek jika tidak diberikan intervensi eksperimental apapun.

Saat menempatkan subjek ke dalam kelompok-kelompok tersebut, terdapat dua pilihan utama yang dapat dibuat: completely randomized design vs randomized block design atau independent measures design vs repeated measures design.

Randomisasi

Dalam completely randomized design, setiap subjek ditempatkan dalam suatu kelompok perlakuan secara acak. Sedangkan pada randomized block design (atau dikenal juga sebagai stratified random design), subjek dikelompokkan terlebih dahulu menjadi beberapa kelompok berdasarkan karakteristik yang sama, kemudian kelompok-kelompok tersebut diberikan perlakuan secara acak.

Terkadang randomisasi dianggap tidak praktis atau tidak etis, sehingga peneliti memilih desain randomisasi parsial atau yang tidak dirandomisasi. Desain eksperimental tanpa adanya randomisasi disebut desain quasi-eksperimental.

Independent vs. Repeated Measures

Dalam independent measures design (dikenal juga sebagai between-subjects design atau classic ANOVA design), individu hanya menerima satu jenis perlakuan eksperimen. Sedangkan dalam repeated measures design (dikenal juga sebagai within-subjects design atau repeated-measures ANOVA design), tiap individu menrima semua jenis perlakuan eksperimen secara berturut-turut, kemudian respons mereka pada tiap perlakuan diukur.

Repeated measures design biasanya dipilih untuk desain eksperimental dimana hasilnya muncul secara perlahan dan membutuhkan waktu yang tidak sebentar. Respons pada individu diukur secara bertahap untuk mengetahui efek yang mulai muncul.

Counterbalancing (randomisasi atau membalik urutan perlakuan diantara subjek) juga sering dilakukan pada repeated-measures design untuk memastikan bahwa urutan pemberian perlakuan tidak memengaruhi hasil eksperimen.

Dua Contoh Penelitian Eksperimen

Setelah mengetahui jenis penelitian eksperimen, desain penelitian eksperimen, dan juga bagaimana langkah-langkah dalam membuat penelitian eksperimen, berikut akan diberikan dua contoh penelitian eksperimen. Yang pertama mengenai ilmu kesehatan dan yang kedua di bidang ekologi.

Pertanyaan Penelitian

Penggunaan telepon genggam dan tidur

Kamu ingin tahu bagaimana penggunaan telepon genggam sebelum tidur memengaruhi pola tidur. Secara spesifik, kamu bertanya mengenai bagaimana durasi penggunaan telepon genggam seseorang sebelum tidur memengaruhi durasi tidur.

Suhu dan respirasi tanah

Kamu ingin tahu bagaimana suhu dapat memengaruhi respirasi tanah. Secara spesifik, kamu bertanya mengenai bagaimana peningkatan suhu udara di sekitar permukaan tanah memengaruhi kadar karbon dioksida (CO2) yang direspirasikan dari tanah.

Variabel Bebas dan Variabel Terikat

Independent variableDependent variable
Penggunaan telepon genggam dan tidurDurasi penggunaan telepon genggam sebelum tidur dalam menitDurasi tidur tiap malam dalam jam
Suhu dan respirasi tanahSuhu udara di permukaan tanahCO2 yang direspirasikan dari tanah

Variabel Pengganggu dan Cara Mengontrolnya

Confounding variableCara Mengontrol
Penggunaan telepon genggam dan tidur Natural variation pada pola tidur antar individu.Kontrol statistik: mengukur perbedaan rata-rata antara durasi tidur dengan penggunaan telepon genggam secara individu, bukan terhadap rata-rata total durasi tidur di tiap kelompok perlakuan.
Suhu dan respirasi tanahKelembaban tanah juga memengaruhi respirasi, dan kelembaban dapat berkurang dengan peningkatan suhu.Kontrol eksperimen: amati kelembaban tanah dan tambahkan air untuk memastikan kelembaban tanah konsisten di semua subjek.

Diagram

Berikut merupakan diagram yang menggambarkan hubungan dari tiap variabel dalam penelitian.

Penggunaan telepon genggam dan tidur

Penggunaan Telepon Genggam dan Tidur
Sumber: scribbr.com

Dalam diagram tersebut diprediksikan bahwa peningkatan durasi penggunaan telepon genggam memiliki korelasi negatif dengan durasi tidur, sedangkan pengaruh natural variation terhadap durasi tidur tidak diketahui.

Suhu dan respirasi tanah

Suhu dan Respirasi Tanah
Sumber: scribbr.com

Diprediksikan bahwa suhu dan respirasi tanah memiliki korelasi positif, sedangkan suhu dan kelembaban tanah memiliki korelasi negatif. Selain itu penurunan kelembaban tanah akan menurunkan respirasi tanah.

Hipotesis

Null (H0) hypothesisAlternate (Ha) hypothesis
Penggunaan telepon genggam dan tidur Penggunaan telepon genggam sebelum tidur tidak memiliki korelasi dengan durasi tidur seseorang.Peningkatan durasi penggunaan telepon genggam mengakibatkan berkurangnya durasi tidur.
Suhu dan respirasi tanah Suhu udara tidak memiliki korelasi dengan respirasi tanah.Peningkatan suhu udara menyebabkan peningkatan respirasi tanah.

Desain Variabel Bebas

Durasi penggunaan telepon genggam

Terdapat dua pilihan dalam mendesain variabel ini, yang pertama sebagai data kategorik, baik sebagai dikotomik (ya/tidak) atau bertingkat (tidak ada penggunaan telepon genggam, durasi rendah, dan durasi tinggi). Sedangkan yang kedua sebagai data numerik (lama penggunaan telepon genggam diukur dan dinyatakan dalam menit setiap malam).

Mengatur suhu tanah

Kamu dapat menentukan seberapa banyak kamu akan meningkatkan suhu udara, apakah hanya sedikit di atas normal atau lebih tinggi lagi berdasarkan pertimbangan tertentu.

Randomisasi

Completely randomized designRandomized block design
Penggunaan telepon genggam dan tidur Semua subjek secara acak diberi perlakuan dengan kadar berbeda yang ditentukan menggunakan suatu random number generator.Subjek awalnya dikelompokkan berdasarkan usia, kemudian perlakuan diberikan secara acak pada kelompok-kelompok tersebut.
Suhu dan respirasi tanah Peningkatan suhu tanah diberikan secara random menggunakan number generator untuk menentukan area tanah yang akan diintervensi.Tanah dikelompokkan terlebih dahulu berdasarkan rata-rata curah hujan, kemudian intervensi diberikan secara acak pada kelompok-kelompok tersebut.

Independent vs. Repeated Measures

Independent measures designRepeated measures design
Penggunaan telepon genggam dan tidurSubjek secara acak ditempatkan dalam kelompok penerima kadar perlakuan tertentu (rendah, medium, atau tinggi) selama eksperimen berlangsung.Subjek diberi intervensi secara berturut-turut dari penggunaan telepon genggam kadar rendah, medium, dan tinggi, dengan urutan kadar yang diberikan ditentukan secara acak.
Suhu dan respirasi tanah Peningkatan suhu ditentukan secara acak dan tanah yang diberi intervensi tersebut dijaga agar selalu dalam kondisi yang stabil hingga akhir eksperimen.Setiap plot tanah menerima peningkatan suhu yang berbeda-beda (1, 3, 5, 8, dan 10 derajat celcius di atas suhu normal) secara bertahap dan urut selama eksperimen, dengan urutan peningkatan suhunya ditentukan secara acak.

Bagaimana? Apakah sekarang kamu benar-benar mengerti seluk-beluk penelitian eksperimen? Pastikan kamu memahaminya agar kamu tak salah dalam menyusun penelitian eksperimen yang akan kamu lakukan. Semangat!


Referensi

Harland, D. (2011). STEM Student Research Handbook. Arlington, Virginia: National Science Teachers Association.

Sugiyono. (2014). Metode Penelitian Pendidikan Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan R&D. Bandung: Alfabeta.

Williamson, K., Johanson, G., Byrne, A., Given, L. M., Kennan, M. A., & Oliver, G.(2018). “The future of information research” in Research Methods: Information, Systems, and Contexts. Edisi Kedua. Sawston, UK: Chandos Publishing, 537–564.

Artikel Terbaru

Ratna

Ratna

Mahasiswi Program Studi Profesi Dokter yang menjalani rotasi klinis sambil melakukan hobinya, yaitu menulis.

Tulis Komentar Anda

Your email address will not be published. Required fields are marked *