Praktik Lintas Bidang (Tematis). Komputasi dan Ruang Lingkupnya

 1) budaya informatika lewat budaya lewat berpikir komputasional. 

Berpikir komputasional (Computational Thinking) adalah metode menyelesaikan persoalan dengan menerapkan teknik ilmu komputer (informatika). Tantangan bebras menyajikan soal-soal yang mendorong siswa untuk berpikir kreatif dan kritis dalam menyelesaikan persoalan dengan menerapkan konsep-konsep berpikir komputasional. 

Berpikir komputasi bukan berarti berpikir seperti komputer, tapi berpikir tentang komputasi di mana sesorang dituntut untuk memformulasikan masalah dalam bentuk masalah komputasi dan menyusun solusi komputasi yang baik (dalam bentuk algoritma) atau menjelaskan mengapa tidak ditemukan solusi yang sesuai.

2. Kolaborasi informatika Lewat tematik.

> Sejarah teori Graf 

Graph sering digunakan untuk merepreesntasikan sebuah objek dan hubungannya dengan objek lain. Sejarah teori graph bermula saat ahli matematika Swiss Leonhard Euler memecahkan masalah jembatan Königsberg . Masalah jembatan Königsberg adalah teka-teki lama mengenai kemungkinan menemukan jalan setapak di tujuh jembatan yang membentang di sepanjang sebuah sungai bercabang yang melewati sebuah pulau tapi dengan tanpa melewati jembatan dua kali. Euler berpendapat bahwa tidak ada jalan semacam itu. Buktinya hanya mengacu pada susunan fisik jembatan, namun intinya dia membuktikan teorema pertama dalam teori graph (Carlson, 2017).

Seperti yang digunakan dalam teori grafik, grafik istilah tidak mengacu pada grafik data, seperti grafik garis atau grafik batang. Sebaliknya, ini mengacu pada sekumpulan simpul (yaitu titik atau simpul) dan tepi (atau garis) yang menghubungkan simpul. Bila dua simpul digabungkan lebih dari satu tepi, grafiknya disebut multi graph. Grafik tanpa loop dan paling banyak satu tepi antara dua simpul disebut grafik sederhana. Kecuali dinyatakan lain, grafik diasumsikan mengacu pada grafik sederhana. Bila setiap simpul dihubungkan oleh ujung ke setiap titik lainnya, grafik disebut grafik lengkap. Bila sesuai, arah dapat diberikan ke masing-masing ujung untuk menghasilkan apa yang dikenal sebagai grafik terarah, atau digraf (Carlson, 2017).

Graph pada dasarnya mempunyai komponen berupa simpul dan sisi dan pada graph tersebut sehingga membentuk graph terbuka dan graph tertutup sehingga membentuk sejumlah lintasan dan sirkuit. Sehingga pada teorema graph telah dapat menyelesaikan tanda tanya dalam penyelesaian teka-teki jembatan Konigsberg dan dengan solusi masalah yang sama (Wirdasari, 2011).

>implementasi teori Graf 

Didalam system informasi saat ini teori graf sangat banyak digunakan dibidang system informasi digunakan sebagai.aplikasi pewarnaan graf pada penyusunan jadwal,digunakan untuk pembuatan website digunakan untuk mendesain web,dalam mengalokasi memori computer, dan juga pengaplikasian dalam membuat suatu program oleh para programmer. 

> menggunakan dan mengembangkan abstraksi.

computational thinking memiliki empat landasan yaitu: decomposition, pattern recognition, abstraction, dan algorithms. Decomposition adalah tentang mengurai masalah yang kompleks menjadi bagian-bagian kecil sehingga lebih mudah untuk ditangani. Pattern recognition mencari persamaan atau pola yang terdapat di dalam permasalahan. Abstraction fokus pada informasi yang penting saja dan mengabaikan informasi lain yang tidak relevan. Dan yang terakhir adalah algorithms yaitu menentukan langkah demi langkah solusi untuk mengatasi masalah atau prosedur yang harus dilakukan untuk menyelesaikan masalah.

3. Problema Model Komputasi menggunakan Kalkulasi Integrasi Numerik.

Metode integrasi numerik adalah suatu cara untuk menghitung aproksimasi luas daerah di bawah fungsi yang dimaksud pada selang yang diberikan. Berikut ini adalah beberapa metode integrasi numerik yang lazim digunakan: Metode Euler Eksplisit. merupakan metode integrasi yang paling mudah. 

>Metode Euler Eksplisit

merupakan metode integrasi yang paling mudah

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})} {\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-1}}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-1}}

>Metode Euler Implisit

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k}+Bu_{k}=f(x_{k},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k}+Bu_{k}=f(x_{k},u_{k})} {\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k}}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k}}

Pada metode integrasi implisit nilai aktual {\displaystyle x_{k}}{\displaystyle x_{k}} juga digunakan sebagai umpan balik. Umpan balik ini dapat menyebabkan terjadinya lingkaran aljabar. Untuk menghindarinya maka bentuk persamaan diubah menjadi seperti ini

{\displaystyle {\dot {x}}_{k}=Ax_{k-1}+Bu_{k}=f(x_{k-1},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k}=Ax_{k-1}+Bu_{k}=f(x_{k-1},u_{k})} {\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h[I-hJ]^{-1}{\dot {x}}_{k}}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h[I-hJ]^{-1}{\dot {x}}_{k}}

J adalah matriks Jacobi. Pada sistem linear dan invarian terhadap waktu, maka matriks J = A

>Metode Heun

Algoritma integrasi Heun memerlukan dua masukan yaitu {\displaystyle u_{k}}{\displaystyle u_{k}} dan {\displaystyle u_{k-1}}{\displaystyle u_{k-1}}

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}

{\displaystyle x_{k}^{p}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-1}}{\displaystyle x_{k}^{p}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-1}} {\displaystyle {\dot {x}}_{k}^{p}=f(x_{k}^{p},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k}^{p}=f(x_{k}^{p},u_{k})}

{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 2}({\dot {x}}_{k-1}+{\dot {x}}_{k}^{p})}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 2}({\dot {x}}_{k-1}+{\dot {x}}_{k}^{p})}

>Metode Runge-Kutta

merupakan integrator dengan empat masukan.

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}

{\displaystyle x_{k-0.5}^{p1}=x_{k-1}+{h \over 2}{\dot {x}}_{k-1}}{\displaystyle x_{k-0.5}^{p1}=x_{k-1}+{h \over 2}{\dot {x}}_{k-1}} {\displaystyle {\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}=f(x_{k-0.5}^{p1},u_{k-0.5})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}=f(x_{k-0.5}^{p1},u_{k-0.5})}

{\displaystyle x_{k-0.5}^{p2}=x_{k-1}+{h \over 2}{\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}}{\displaystyle x_{k-0.5}^{p2}=x_{k-1}+{h \over 2}{\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}} {\displaystyle {\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}=f(x_{k-0.5}^{p2},u_{k-0.5})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}=f(x_{k-0.5}^{p2},u_{k-0.5})}

{\displaystyle x_{k}^{p3}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}}{\displaystyle x_{k}^{p3}=x_{k-1}+h{\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}} {\displaystyle {\dot {x}}_{k}^{p3}=f(x_{k}^{p3},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k}^{p3}=f(x_{k}^{p3},u_{k})}

{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 6}({\dot {x}}_{k-1}+2{\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}+2{\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}+{\dot {x}}_{k}^{p3})}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 6}({\dot {x}}_{k-1}+2{\dot {x}}_{k-0.5}^{p1}+2{\dot {x}}_{k-0.5}^{p2}+{\dot {x}}_{k}^{p3})}

>Metode Trapesium (Trapez)

merupakan nilai tengah dari metode Euler eksplisit dan metode Euler implisit.

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+Bu_{k-1}=f(x_{k-1},u_{k-1})} {\displaystyle {\dot {x}}_{k}=Ax_{k}+Bu_{k}=f(x_{k},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k}=Ax_{k}+Bu_{k}=f(x_{k},u_{k})} {\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 2}({\dot {x}}_{k}+{\dot {x}}_{k+1})}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+{h \over 2}({\dot {x}}_{k}+{\dot {x}}_{k+1})}

Sama halnya dengan metode Euler implisit, metode ini dapat menyebabkan lingkaran aljabar. Oleh karena itu, bentuk persamaan ini diubah menjadi seperti ini

{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+{B \over 2}(u_{k-1}+u_{k})=f(x_{k-1},u_{k-1},u_{k})}{\displaystyle {\dot {x}}_{k-1}=Ax_{k-1}+{B \over 2}(u_{k-1}+u_{k})=f(x_{k-1},u_{k-1},u_{k})} {\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h[I-{h \over 2}J]^{-1}{\dot {x}}_{k}}{\displaystyle x_{k}=x_{k-1}+h[I-{h \over 2}J]^{-1}{\dot {x}}_{k}}.

4. Mengembangkan dan Menggunakan Abstraksi.

computational thinking memiliki empat landasan dasar yaitu: decomposition, pattern recognition, abstraction, dan algorithms. Decomposition adalah tentang mengurai masalah yang kompleks menjadi bagian-bagian kecil sehingga lebih mudah untuk ditangani. Pattern recognition mencari persamaan atau pola yang terdapat di dalam permasalahan. Abstraction fokus pada informasi yang penting saja dan mengabaikan informasi lain yang tidak relevan. Dan yang terakhir adalah algorithms yaitu menentukan langkah demi langkah solusi untuk mengatasi masalah atau prosedur yang harus dilakukan untuk menyelesaikan masalah. 

5. Penerapan Computational Thinking (CT) .

Dalam Microsot Edu Summit yang dilaksanakan sekitar bulan Desember 2019 yang lalu, Computational Thinking (CT) merupakan salah satu topik yang disampaikan oleh beberapa nara sumber. Bahkan CT merupakan salah satu hal yang diajukan untuk melengkapi 4 C’s (Critical thinking & problem solving, Creativity, Communication & Collaboration) yang telah dikeluarkan oleh UNESCO sebagai “skill” yang dibutuhkan oleh generasi masa depan atau lebih sering disebut sebagai generasi digital.

Istilah CT sendiri dikenalkan kembali oleh Jeanette Wing pada Maret 2006 dan di tahun 2011, Jeanette memperkenalkan pengertian definisi baru dari CT sebagai proses berpikir yang diperlukan dalam memformulasikan masalah dan solusinya, sehingga solusi tersebut dapat menjadi agen pemroses informasi yang efektif dalam menyelesaikan masalah.

Dengan kata lain, CT membantu seseorang dalam memecahkan sebuah masalah dengan memecah masalah tersebut ke dalam bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat lebih mudah dalam mencari solusi untuk memecahkan masalah tersebut.

Jika dilihat dari pengertian tersebut tentunya hal ini akan sangat baik jika dapat diterapkan dalam dunia pendidikan sejak di masa bangku sekolah dengan harapan para peserta didik setelah usai menempuh pendidikan dapat menerapkan ilmu ini dalam segala bidang profesi yang akan mereka jalani.

Di samping itu, para peserta didik dimasa mereka terjun ke dalam dunia usaha dan dunia industri akan banyak sekali menghadapi ketidakpastian seperti yang sudah terlihat sejak saat ini di mana banyak bisnis yang berguguran satu persatu khususnya dalam industri retail, padahal bisnis ini sudah ada sejak bertahun-tahun lalu tetapi dikarenakan perkembangan teknologi yang muncul dalam bentuk online shop membuat industri retail banyak berguguran.

Itu baru salah satu contoh saja, masih banyak contoh lain yang menunjukkan banyak hal yang akan penuh ketidakpastian di masa yang akan datang dan para pendidik di Nusantara ini harus menyiapkan para peserta didik mereka untuk menghadapai ketidakpastian tersebut.

Awalnya CT diterapkan dalam Computer Science tingkat perguruan tinggi tetapi dengan melihat perkembangan yang ada dirasakan perlu untuk dapat diterapkan dalam dunia Pendidikan dasar dan menengah yang disesuaikan dengan level mereka, karena dalam CT ada dua aspek yang akan dipelajari oleh peserta didik yaitu :

Computational thinking adalah sebuah proses pemikiran, bukan semata-mata berbicara tentang teknologi bahkan dapat dikatakan tidak berkaitan dengan teknologi.

Computational thinking adalah metode penyelesaian masalah yang dirancang untuk dapat selesaikan dan dijalankan oleh manusia, komputer atau kedua-duanya.

Dari kedua aspek tersebut dapat terlihat jika CT akan melatih siswa dalam memecahkan masalah/kasus yang ada dan pasti akan mereka butuhkan dalam kehidupan mereka karena setiap manusia tidak akan pernah lepas dari sebuah masalah. 

Peserta didik yang telah menguasai atau terbiasa dengan CT akan lebih tangguh dalam menghadapi tantangan dimasa yang akan datang dan tidak mudah untuk berputus asa. Sebelum kita menerapkan CT dalam proses pembelajaran di kelas tentunya ada beberapa hal yang perlu dipahami yaitu:

Mengkonseptualisasikan, bukan pemrograman. Cukup katakan ilmu komputer bukan pemrograman komputer. Berpikir seperti ilmuwan komputer berarti lebih dari sekadar mampu memprogram komputer.

Keterampilan dasar, bukan keterampilan menghafal. Merupakan keterampilan mendasar, dengan kata lain CT merupakan sesuatu yang perlu diketahui setiap manusia agar dapat mengimbangi kehidupan modern. Dalam hal ini hafalan merupakan sesuatu yang rutin/berpikir secara mekanis seperti pola pendidikan yang disiapkan untuk dunia industri di mana setiap pekerjanya melakukan kegiatan yang sama dan rutin setiap harinya karena di masa depan hal-hal yang berbau rutin akan lebih banyak menggunakan mesin atau robot.

Cara berpikir manusia, bukan komputer. Berpikir komputasional adalah cara manusia memecahkan masalah menggunakan komputer. Itu tidak mencoba membuat manusia berpikir seperti komputer. Komputer itu membosankan sedangkan manusia cerdas dan imajinatif. Dengan kecerdasan dan imajinatif yang dimiliki manusia akan membuat komputer lebih menarik dan mampu memberdayakan komputer dalam membantu pekerjaan manusia.

Saling melengkapi dengan menggabungkan pemikiran matematika dan teknik. Dengan mempelajari CT kita juga akan mempelajari pemikiran matematika dan teknik sehingga ilmu dan kemampuan peserta didik akan lebih kompleks dan tentunya mereka akan lebih mudah belajar materi-materi lain jika mereka sudah menguasai CT.

Ide/Gagasan, bukan artefak. Bukan hanya artefak perangkat lunak dan perangkat keras yang akan dihasilkan secara fisik di mana-mana tetapi akan menyentuh kehidupan kita setiap saat, menjadi konsep komputasi yang kita gunakan untuk mendekati dan menyelesaikan masalah untuk mengelola kehidupan kita sehari-hari, berkomunikasi dan berinteraksi dengan orang lain.

Ini untuk semua orang, di mana saja, sepanjang waktu. Pemikiran komputasi akan dapat berguna untuk semua orang dimanapun mereka berada dan akan selalu dibutuhkan sepanjang waktu dalam mengimbangai perkembangan dunia yang terus maju dengan cepat bahkan lebih cepat dari yang dipikirkan manusia itu sendiri.

Di Indonesia sendiri CT sudah mulai diterapkan oleh beberapa Lembaga Pendidikan, bahkan pemerintah sendiri sudah memasukkannya ke dalam kurikulum nasional yang dikenal dalam mata pelajaran Informatika meskipun sebenarnya CT dapat diterapkan hampir semua mata pelajaran tergantung sejauh mana kreativitas dari guru dalam membuat atau menciptakan soal/kasus yang mengarah pada CT.

Di Indonesia sendiri biasanya menggunakan soal-soal Bebras. Bebras sendiri merupakan kompetisi internasional dalam informatika dan computational thinking. Bebras adalah istilah dalam bahasa Lithuania untuk “beaver” (dalam bahasa Indonesia adalah “berang-berang”). Bebras dipilih sebagai simbol tantangan (challenge), karena hewan berang-berang berusaha keras untuk mencapai target secara sempurna dalam aktivitasnya sehari-hari.

Indonesia sendiri bergabung di tahun 2016 diawali sebagai observer dan kemudian mengadakan kompetisi untuk pertama kalinya di bulan November 2016. Soal-soal Bebras sendiri dibagi menjadi 3 level: Siaga (SD), Penggalang (SMP), dan Penegak (SMA).

Dengan mempelajari CT memberdayakan orang dengan cara berpikir oleh karena itu CT menjadi salah satu bagian penting dalam meningkatkan kualitas pendidikan Indonesia khususnya dalam mempersiapkan peserta didik kita menghadapi masa depan mereka.

Saat ini merupakan momen yang terbaik sehubungan dengan kebijakan pemerintah di episode pertama yaitu Merdeka Belajar dan sekolah-sekolah harus menyambutnya dengan menciptakan terobosan-terobosan baru dimana salah satunya melalui computational thinking.