Dasar Rancangan Percobaan

DASAR-DASAR PERANCANGAN PERCOBAAN

Pendahuluan Penelitian ilmiah adalah suatu proses, yaitu suatu rangkaian langkah-langkah yang dilakukan secara terencana dan sistematis guna mendapat pemecahan masalah atau mendapatkan jawaban terhadap pertanyaan-pertanyaan tertentu. Langkah-langkah yang dilakukan itu harus serasi dan saling mendukung satu sama lain, agar penelitian yang dilakukan mempunyai bobot yang cukup memadai dan memberikan kesimpulan-kesimpulan yang tidak meragukan. Secara umum, langkah-langkah dalam kegiatan Penelitian (Prosedur Percobaan untuk mencapai Sasaran) adalah sebagai berikut: 1. Memilih Masalah; memerlukan kepekaan  Sebelum anda melakukan suatu percobaan, anda harus melakukan identifikasi atau pengenalan permasalahan sebagai bahan atau alasan mengapa anda melakukan percobaan itu. Pemilihan masalah sebaiknya disesuikan dengan bidang ilmu yang sedang ada tekuni dan ldan perlu dipertimbangkan layak dan tidaknya untuk diteliti. Perumusan masalah hendaknya dalam bentuk kalimat tanya, padat dan jelas, memberikan petunjuk tentang mungkin tidaknya mengumpulkan data untuk menjawab pertanyaan yang terkandung dalam rumusan itu. Misalnya anda menemukan masalah mengapa pemberian pupuk pada tanaman jagung tidak memberikan hasil yang maksimal. Anda sebagai peneliti, harus menggali mengapa terjadi demikian. Apakah cara bercocok tanamannya yang salah, apakah dosis pemupukannya tidak tepat, apakah kondisi iklimnya tidak sesuai, ataukah ada faktor lain yang menyebabkan serapan hara oleh tanaman menjadi terhambat? Setelah anda kaji, misalnya anda menduga bahwa kondisi tanahnya yang menjadi penyebab utamanya, karena kemasaman tanahnya yang tinggi (pH rendah) sehingga penyerapan unsur hara terhambat. Langkah selanjutnya adalah Anda menentukan kira-kira percobaan apa yang sesuai sehingga serapan hara menjadi optimal. Misalkan anda melakukan percobaan dengan memberikan pengapuran dengan harapan pH tanah bisa meningkat dan akhirnya serapan hara oleh tanaman jagung tidak terhambat. 2. Studi Pendahuluan; studi eksplorasi, mencari informasi baik berdasarkan wawancara atau tinjauan kepustakaan (jurnal, bulletin penelitian, skripsi, tesis, disertasi dan laporan hasil penelitian lainnya)  Penelaahan kepustakaan bertujuan untuk mencari teori-teori, konsep-konsep, generalisasigeneralisasi yang dapat dijadikan landasan teoritis bagi penelitian yang akan dilakukan sehingga penelitian itu mempunyai dasar yang kokoh, dan bukan sekedar perbuatan cobacoba.  Setelah anda memastikan akan melakukan percobaan pengapuran, maka tugas anda selanjutnya adalah menggali informasi atau temuan-temuan para peneliti terdahulu yang

3.

4.

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

berhubungan dengan masalah yang ingin anda pecahkan melalui percobaan tersebut. Caranya anda bisa menggali pustaka yang ada relevansinya dengan percobaan anda. Merumuskan Masalah; jelas, dari mana harus mulai, ke mana harus pergi dan dengan apa  Konsep atau teori yang mungkin dapat digunakan untuk memecahkan masalah. Setelah anda melakukan telaah terhadap temuan-temuan terdahulu, maka langkah anda selanjutnya adalah merumuskan suatu konsep atau teori yang mungkin dapat anda gunakan untuk memecahkan masalah seputar percobaan anda. Misalnya anda merumuskan bahwa dengan pemberian pupuk kandang dengan takaran yang tepat akan meningkatkan kesuburan tanah. Merumuskan anggapan dasar; sebagai tempat berpijak, (hipotesis);  Hipotesis penelitian hendaknya menyatakan pertautan antara dua variable atau lebih, dinyatakan dalam kalimat deklaratif atau pernyataan, dirumuskan secara jelas dan padat, dapat diuji artinya memungkinkan untuk mengumpulkan data guna menguji kebenaran hipotesis tersebut. Memilih pendekatan; metode atau cara penelitian, jenis / tipe penelitian : sangat menentukan variabel apa, objeknya apa, subjeknya apa, sumber datanya di mana; Menentukan variabel dan Sumber data; Apa yang akan diteliti? Data diperoleh dari mana? Menentukan dan menyusun instrumen; apa jenis data, dari mana diperoleh? Observasi, interview, kuesioner? Mengumpulkan data; dari mana, dengan cara apa? Analisis data; memerlukan ketekunan dan pengertian terhadap data. Apa jenis data akan menentukan teknis analisisnya Menarik kesimpulan; memerlukan kejujuran, apakah hipotesis terbukti? Menyusun laporan; memerlukan penguasaan bahasa yang baik dan benar.

Hubungan antara Metode Ilmiah dan Metode Percobaan Metode Ilmiah adalah studi terhadap kebenaran yang diatur oleh pertimbangan logis. Metode Percobaan adalah salah satu metode ilmiah dalam pengumpulan data empiris untuk memperoleh pengetahuan baru. Jadi metode ilmiah itu bermacam-macam jenisnya salah satunya adalah metode percobaan. Istilah-istilah dalam Perancangan Percobaan Percobaan :  sebagai suatu uji coba (trial) atau pengamatan khusus yang dibuat untuk menegasi atau membuktikan keadaan dari sesuatu yang meragukan, dibawah kondisi-kondisi khusus yang ditentukan yang ditentukan oleh peneliti. Jadi merupakan suatu tindakan atau kegiatan yang diselenggarakan dengan seksama dalam rangka menemukan beberapa pengaruh yang tak diketahui, atau menguji suatu kebenaran yang diketahui atau membayangkan suatu kebenaran yang dipikirkan.  Suatu uji atau sederetan uji yang bertujuan merubah peubah input menjadi suatu output yang merupakan respon dari percobaan tersebut  Suatu kegiatan yang dilakukan untuk membangkitkan data yang merupakan respon dari objek/individu/unit yang dikondisikan tertentu Merancang : dapat diartikan sebagai merencanakan, memikirkan atau menimbang-nimbang apa yang hendak diperbuat, yang segala sesuatunya diatur terlebih dahulu.

Rancangan : Wujud/hasil dari merancang, apa yang sudah dirancangkan, dipersiapkan, direncanakan atau diprogramkan. Rancangan Percobaan: dapat diartikan sebagai rangkaian kegiatan berupa pemikiran dan tindakan yang dipersiapkan secara kritis dan seksama mengenai berbagai aspek yang dipertimbangkan dan sedapat mungkin diupayakan kelak dapat diselenggarakan dalam suatu percobaan dalam rangka menemukan sesuatu pengetahuan baru. Semua pemikiran, perkiraan, pedoman dan rencana itu dituangkan dalam suatu Rancangan Percobaan, yang seharusnya dibuat sebelum percobaan dilakukan. Uji Coba : Digunakan untuk masalah situasi yang bersifat periodik atau tidak terus menerus. Ex. KIR mobil. Pengujian vs Percobaan:  Pengujian: Diarahkan terhadap keberhasilan, bukan untuk menjawab bagaimana keberhasilan itu terjadi. Ex. Pengujian daya tumbuh benih.  Percobaan : Diarahkan untuk memahami masalah melalui struktur-struktur uji yang dianalisis secara keseluruhan. Ex. Percobaan pemupukan. Hal-hal yang perlu dalam melakukan percobaan: Apa yang menjadi tujuan percobaan? Tujuan percobaan ditulis secara jelas, dapat berbentuk pertanyaan, hipotesis yang hendak diuji atau pengaruh yang hendak diuji  Teladan: “Untuk menduga seberapa jauh perbedaan pemupukan dengan pupuk A dibanding dengan pupuk B dalam meningkatkan produksi varietas jagung hibrida” Apa yang menjadi perlakuan? Metode atau prosedur yang akan diterapkan kepada unit percobaan Kadang-kadang sederhana, kadang-kadang berupa kombinasi Struktur perlakuan:  Tidak terstruktur  Beberapa perlakuan baru dengan kontrol  Semua kombinasi dua faktor  Semua kombinasi dua faktor + kontrol  Semua kombinasi tiga faktor atau lebih Deskripsikan secara jelas perlakuan yang menjadi perhatian Metode Berisi penjelasan bagaimana menerapkan perlakuan ke dalam unit percobaan, dan apa yang dilakukan sampai seluruh pengukuran diambil Biasa dilakukan bukan oleh statistisi Apa yang menjadi unit percobaan? Unit terkecil dalam suatu percobaan yang diberi suatu perlakuan Bisa berupa petak lahan, individu, sekandang ternak, dll tergantung dari penelitiannya Apa yang menjadi unit amatan? Anak gugus dari unit percobaan tempat dimana respons perlakuan diukur

Pada beberapa kasus, unit percobaan = unit amatan Tentunya, harus diketahui terlebih dahulu ukuran apa yang akan dicatat Ukuran apa yang akan dicatat? Persiapkan ukuran yang akan dicatat Hal yang baik adalah dengan membuat data sheet,  baris untuk unit amatan dan kolom untuk setiap pengukuran Hindari melakukan kalkulasi sewaktu mencatat pengukuran  Misal jangan melakukan rata-rata sewaktu mengukur unit amatan Apa rancangannya? Berisi deskripsi rancangan percobaan yang akan diterapkan  Baku : RTL, RKTL, RBSL, FAKTORIAL, dll  Tidak baku : model linier dibahas lebih lanjut dalam pertemuan selanjutnya  Rancob I : rancangan-rancangan baku Justifikasi Rancangan → Ulangan Jika terlalu banyak ulangan → boros waktu dan uang Jika terlalu sedikit → perbedaan antar perlakuan tertutupi oleh perbedaan antara unit percobaan dibahas dalam setiap rancangan Pengacakan? Mengapa perlu?  Untuk menghindari :  Bias sistematik  Bias seleksi  Bias ketidaksengajaan  Kecurangan oleh pelaksana percobaan Bagaimana caranya?  Tuliskan rencana secara sistematik  Pilih bilangan acak  Terapkan bilangan acak dalam rencana sistematik Rencana Berisi deskripsi secara detail bagaimana perlakuan dialokasikan ke dalam unit percobaan → biasanya dalam gambar skema dibahas lebih lanjut untuk setiap rancangan Analisis Statistik yang diusulkan Berisi panduan untuk analisis statistika yang akan diusulkan sebelum data dikumpulkan  Mis : ekplorasi, Anova, Uji Lanjut, Regresi, dll

Perancangan Percobaan Perencanaan (planning) suatu percobaan untuk memperoleh informasi yang relevan dengan tujuan dari penelitian Mengapa perlu dirancang?  Untuk mendapatkan penduga yang tidak berbias (misal systematic error)  Untuk meningkatkan presisi kesimpulan  Kesimpulan dapat digeneralisasi ke populasi target Tujuan Perancangan Percobaan  Memilih peubah terkendali (X) yang paling berpengaruh terhadap respon (Y)  Memilih gugus peubah X yang paling mendekati nilai harapan Y  Memilih gugus peubah X yang menyebabkan keragaman respon ( 2) paling kecil  Memilih gugus peubah X yang mengakibatkan pengaruh peubah tak terkendali paling kecil. Tujuan & Sasaran Percobaan 1. Tujuan Percobaan bisa diartikan sebagai usaha untuk mencapai sasaran percobaan  Untuk memperoleh keterangan tentang bagaimana respons yang akan diberikan oleh suatu objek pada berbagai keadaan tertentu yang ingin diperhatikan. Dalam suatu percobaan, keadaan tertentu ini biasanya sengaja diciptakan atau ditimbulkan, yaitu dengan memberikan perlakuan atau pengaturan keadaan lingkungan. 2. Sasaran Percobaan adalah apa yang diharapkan sebagai hasil dari percobaan atau wujud daripada tujuan percobaan.  Misalkan anda melakukan percobaan terhadap adaptasi beberapa varietas kacang kedelai di lahan gambut dengan tujuan untuk mengetahui seberapa jauh tingkat adaptasi dari beberapa varietas kedelai tersebut di lahan gambut. Nah, dalam hal ini yang menjadi sasaran percobaan anda adalah didapatkannya varietas kedelai yang adaptif di lahan gambut. Komponen/Klasifikasi Perancangan Percobaan Meskipun pemberian perlakuan telah ditentukan dan keadaan lingkungan telah diatur dengan cermat, penelaahan mengenai respons ini tidak akan luput dari gangguan keragaman alami yang khas dimiliki oleh setiap objek serta berbagai pengaruh faktor luar yang memang tidak dapat dibuat persis sama bagi setiap objek dalam percobaan. Dalam hal ini, statistika dapat membantu peneliti untuk memisahkan dan mengusut apa saja yang menimbulkan keragaman respons yang terjadi, berapa bagian yang di sebabkan oleh perlakuan, berapa bagian yang disebabkan oleh lingkungan, dan berapa bagian yang ditimbulkan oleh berbagai pengaruh yang tidak dapat diusut dengan jelas. Terdapat tiga hal penting yang perlu diperhatikan dalam suatu percobaan: 1. Keadaan tertentu yang sengaja diciptakan untuk menimbulkan respons (Rancangan Perlakuan) 2. Keadaan lingkungan serta keragaman alami objek yang dapat mengaburkan/mengacaukan penelaahan mengenai respons yang muncul (Rancangan Percobaan/Lingkungan). 3. Respons yang diberikan oleh objek (dikenal dengan Rancangan Respons)

Rancangan Perlakuan 



Perlakuan dapat diartikan sebagai suatu keadaan tertentu yang diberikan pada satuan percobaan dan berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan tersebut dibentuk (Faktor tunggal, Faktorial, Split plot, Split blok). Umumnya perlakuan dirancang dalam bentuk silang (crossed) atau tersarang (nested) Perlakuan dirancang dalam struktur silang (crossed) atau pola faktorial apabila setiap level dari salah satu perlakuan tampak pada setiap level perlakuan lainnya. Misalnya: Jika Perlakuan A ada 6 level, dan Perlakuan B ada 3 level, maka rancangan perlakuan silangnya sebagai berikut: B 1 2 3

A 1 x x x

2 x x x

3 x x x

4 x x x

5 x x x

6 x x x

Atau dalam bentuk mendatar: A 1 B 123

2 B 123

3 B 123

4 B 123

5 B 123

6 B 123

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

Apabila Perlakuan A dan Perlakuan B juga silang terhadap Perlakuan C (misal C: 2 level): C 1 2 A A 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 B B B B B B B B B B B B 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx Perlakuan B bersarang (nested) dalam Perlakuan A jika level yang berbeda dari perlakuan B muncul datu kali dalam salah satu level Perlakuan A, sebagai contoh: A 1 2 3 4 B B B B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 x x x x x x X x x x x x Perlakuan B yang terdiri dari 12 level, tersarang dalam 4 level Perlakuan A. Pada struktur tersarang ini bisa saja rancangannya tidak seimbang, misalnya pada level 3 perlakuan A hanya mempunyai 2 level B, sedangkan yang lainnya mempunyai 3 level B. A 1 2 3 4 B B B B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x x x x x X x x x x x Pola tersarang tidak mempunyai interaksi!





Jenis perlakuan menurut sifatnya, ada 2, yaitu: kualitatif; misalnya jenis pupuk, varietas, cara pengolahan tanah, dll kuantitatif; misalnya dosis pupuk, volume pestisida, dll Jenis Perlakuan menurut jumlahnya, ada 2, yaitu: Faktor tunggal; hanya satu faktor yang diteliti. Faktorial; terdiri dari 2 atau lebih perlakuan.

Rancangan Lingkungan (Rancangan Percobaan) 1. Berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan tersebut ditempatkan pada unit-unit percobaan (RAL, RAK, RBSL, Lattice) 2. Rancangan percobaan merupakan pengaturan pemberian perlakuan kepada satuan-satuan percobaan dengan maksud agar keragaman respons yang ditimbulkan oleh keadaan lingkungan dan keheterogenan bahan percobaan yang digunakan dapat diwadahi dan disingkirkan. 3. Beberapa hal yang perlu diketahui dalam Rancangan Lingkungan, yaitu:  Bahan Percobaan: dapat berupa organisme (hewan, tumbuhan, manusia), benda atau substansi lainnya seperti pupuk, pestisida, tanah.  Satuan Percobaan. Satuan percobaan adalah satuan/obyek terkecil (petakan, pot, polibag, hewan, tanaman) yang ditempatkan secara acak pada perlakuan. Misalnya: (1) Tanaman yang tumbuh dalam pot diberi perlakuan tiga tipe pemupukan yang diberikan pada masingmasing pot. Respons yang diukur adalah bobot kering tanaman. Satuan percobaan = pot; pemupukan yang diberikan pada pot-pot percobaan dan bukan tanaman. (2) Peneliti ingin mempelajari pengaruh berbagai jenis ransum terhadap pertambahan bobot ikan. Ransum tersebut ditempatkan dalam tank tempat ikan itu berada. Satuan percobaan = tank, bukan ikan.  Satuan percobaan ada 2 macam, yaitu: tunggal; satu bahan percobaan dalam satu satuan percobaan, misalnya dalam polybag. kelompok; satuan percobaan dalam petakan. Rancangan Respons. 1. Perancangan respons berkaitan dengan pemilihan/penentuan sifat atau karakteristik satuan percobaan yang akan digunakan untuk menilai atau mengukur pengaruh perlakuan serta cara bagaimana cara penilaian atau pengukurannya. 2. Hal-hal yang perlu diketahui dalam Rancangan Respons :  Harus mencerminkan pengaruh yang dipelajari. Misalkan anda melakukan percobaan tentang pengaruh pemberian pupuk kandang kotoran sapi terhadap pertumbuhan jagung. Maka anda harus membuat rancangan respons yang seperti apa yang bisa mencerminkan pengaruh pupuk kandang tersebut terhadap pertumbuhan jagung. Misanya tinggi tanaman, jumlah daun, luas daun, dsb.  Ada skala ukur; Kualitatif: nominal dan . Skala ini bersifat subjektif serta pedoman pelaksanaan pengukurannnya kebanyakan belum baku. Kuantitatif: interval/selang dan rasio/nisbah. Skala ini bersifat objektif dan alat ukurnya sudah sering tersedia.

 

Ada satuan pengamatan, yaitu satuan terkecil yang dipergunakan dalam pengukuran. Ada satuan evaluasi, yaitu satuan terkecil sebagai pewakil satuan percobaan yang dipergunakan dalam analisis data atau satuan evaluasi adalah rata-rata dari satuan pengamatan.

Satuan Percobaan

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

Satuan Evaluasi

Satuan Pengamatan

Prinsip-prinsip Dasar dalam Perancangan Percobaan Rancangan Percobaan yang baik adalah yang efektif, terkelola dan efesien serta dapat dipantau, dikendalikan dan dievaluasi. Pengertian efektif adalah berkaitan dengan kemampuan mencapai tujuan, sasaran dan kegunaan yang direncanakan atau digariskan. Terkelola adalah berkenaan dengan kenyataan adanya berbagai keterbatasan atau kendala yang terdapat dalam pelaksanaan percobaan maupun dalam menganalisis data. Sedangkan efesien adalah bersangkut-paut dengan pengrasionalan dalam penggunaan sumber daya, dana dan waktu dalam memperoleh keterangan dari percobaan. Rancangan Percobaan dibuat berkenaan dengan teknik-teknik dalam mengatasi dan mengendalikan keragaman/peubah-peubah yang mengganggu pengaruh sebenarnya dari perlakuan atau faktor yang kita teliti atau tetapkan disebut Rancangan Lingkungan (Enviromental Design). Terdapat dua macam sumber keragaman dalam rancangan percobaan : 1. Faktor utama yaitu faktor-faktor yang akan diteliti dan sengaja diberikan 2. Di luar faktor-faktor yang akan diteliti (faktor eksternal). Faktor-faktor ini 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.

Berdasarkan uraian di atas 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. Tiga prinsip dasar perancangan percobaan 1. Pengedalian lingkungan setempat (Local control), pengendalian kondisi-kondisi lingkungan yang berpotensi mempengaruhi respon dari perlakuan. Hal ini dapat dilakukan dengan perancangan percobaan, penggunaan peubah pengiring dan memperbesar ukuran satuan percobaan.  Perancangan percobaan. Hal ini biasanya dilakukan untuk mengatasi kondisi lingkungan satuan percobaan yang heterogen. Kondisi tersebut diatasi dengan cara mengelompokkan satuan-satuan percoban dan pada setiap kelompok yang berisi semua perlakuan sehingga keragaman di dalam kelompok dibuat minimum dan keragaman antar kelompok dibuat maksimum.

Subur

Arah penurunan kesuburan tanah

Kelompok I

Kelompok II

Kesuburan tanah dalam kelompok yang sama Homogen  Gambar 1.1 Contoh pengelompokan petak percobaan

Kelompok …

Tidak Subur

Kelompok n

Kesuburan tanah antar kelompok heterogen





Penggunaan peubah pengiring. Hal ini dilakukan apabila terdapat keragaman diantara satuan-satuan percobaan. Misalnya ingin diketahui perbedaan pengaruh jenis pakan tertentu terhadap pertambahan bobot ayam. Dalam hal ini sifat yang diukur adalah bobot ayam setelah diberi pakan. Sebelum diberi pakan, ayam-ayam tersebut sudah memiliki bobot yang berbeda, sehingga untuk meningkatkan tingkat ketelitian digunakan peubah pengiring dalam hal ini adalah bobot ayam sebelum diberi pakan. Analisis dengan menggunakan peubah ini dalam statistika dikenal dengan analisis peragam (analysis of covariance). Memperbesar satuan percobaan. Informasi yang diperoleh dari suatu percobaan berbanding terbalik dengan galat percobaan, atau I

1 2

Y

1 /n

n

2

2

. Dengan kata

lain semakin kecil galat percobaan ( 2Y ) maka informasi yang diperoleh (I) akan semakin besar atau semakin besar ukuran satuan percobaan (n) maka galat percobaan semakin kecil dan informasi semakin besar. 2. Pengacakan. Hal ini dilakukan dengan memberikan kesempatan yang sama pada tiap satuan percobaan untuk dikenakan perlakuan Terkadang konsep pengacakan ini dilakukan untuk menghilangkan bias. Pada contoh kasus percobaan dua varietas jagung seperti yang dikemukakan di depan dengan penempatan satuan percoban sebagai berikut :

Arah penurunan kesuburan tanah

Subur

A

B

A

B

A

B

A

B

Tidak Subur

A

B

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.

3. Pengulangan. Ulangan dilakukan dengan memberikan perlakuan yang sama pada satuan percobaan lebih dari satu kali. Fungsi dari ulangan :  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. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan jumlah ulangan (1) keragaman alat, bahan, media, dan lingkungan percobaan. Untuk bahan yang sudah terdeskripsi secara jelas seperti pupuk buatan, pestisida, benih varietas unggul, maka diperlukan ulangan yang kecil. Untuk bahan yang belum terdeskripsi seperti pupuk kandang, pupuk alami, benih varietas lokal, maka perlu jumlah ulangan yang besar, (2) biaya dan tenaga yang tersedia.

Model Tetap dan Model Acak. Penentuan suatu faktor apakah termasuk model tetap atau model acak sangat berkaitan atau tergantung dari penguasaan bidang ilmu yang sedang diteliti. Namun demikian pengetahuan tentang klasifikasi model tetap dan model acak sangat penting untuk memberikan gambaran kepada para peneliti sehingga dapat memberikan keseragaman definisi dan persepsi. 1. Model Tetap. 1. Model tetap merupakan model dimana perlakuan-perlakuan yang digunakan dalam percobaan berasal dari populasi yang terbatas dan pemilihan perlakuannya ditentukan secara langsung oleh si peneliti sebelum penelitian tersebut dilaksanakan. Dalam hal ini peneliti tentunya mempunyai suatu alasan berdasarkan bidang ilmunya menetapkan bahwa, taraf-taraf faktor tersebut mempunyai suatu ciri tertentu yang dapat membedakan dengan taraf yang lain. Jadi tiap taraf dapat mewakili populasi yang dihipotesiskan atau dibayangkan ada.  Sebagai teladan, penelitian mengenai pengaruh pupuk Nitrogen terhadap hasil padi. Misalnya peneliti menetapkan 4 taraf dosis pemupukan. Ke-4 taraf tersebut bisa berupa model tetap dan bisa juga model acak.  Taraf pemupukan dikatakan model tetap apabila peneliti menganggap bahwa ke-4 taraf tersebut sudah dapat mewakili populasi yang dihipotesiskan atau dibayangkan oleh peneliti. Misalnya ke-4 taraf tersebut adalah 0, 75, 150, 225 kg N ha-1, karena dosis tersebut merupakan dosis yang umum di dipakai oleh petani.  Taraf pemupukan dikatakan model acak apabila peneliti tidak menentukan kriteria-kriteria tertentu, namun ke-4 dosis pemupukan diambil secara acak dari populasi yang ada. Jadi, tiap dosis tidak dapat mewakili suatu populasi hipotetik, melainkan mewakili populasi dari semua dosis pemupukan yang mungkin. Dalam penelitian ini peneliti ingin menguji apakah ada keragaman hasil akibat pemberian dosis pemupukan yang berbeda. Kesimpulan yang diperoleh dapat digeneralisasi terhadap populasi dosis pemupukan yang mungkin. 2. Kesimpulan yang diperoleh dari model tetap terbatas hanya pada perlakuan-perlakuan yang dicobakan saja dan tidak bisa digeneralisasikan. Pada model tetap, peneliti sebenarnya telah mendefinisikan T=t populasi inferensinya, dalam hal ini dibayangkan ada T=t populasi. Secara statistika suatu faktor model tetap dicirikan sebagai berikut. Misalkan αi (i=1,2,3,…..t) melambangkan pengaruh tetap taraf ke-i faktor A. Karena αi dianggap konstan, maka E(αi)= αi, yaitu rataan sebenarnya αi. 2. Model Acak. Model acak merupakan model dimana perlakuan-perlakuan yang dicobakan merupakan contoh acak dari populasi perlakuan Kesimpulan yang diperoleh dari model acak berlaku secara umum untuk seluruh populasi perlakuan Seperti teladan pada model tetap suatu faktor termasuk dalam model acak, jika peneliti mengambil t taraf dari suatu factor (t
Dalam pengertian statistika , suatu faktor model acak dicirikan sebagai berikut. Misalkan αi (i=1, 2, 3,……..,t) melambangkan pengaruh acak taraf ke-I faktor A, rataan sebenarnya Ai=E(αi)=0, untuk semua i, karena αi dianggap sebagai peubah acak. Pengulangan untuk memperoleh t taraf faktor A mengandung unsur ketakpastian. Keragaman timbul bukan karena keragaman nilai-nilai Ai, tetapi juga oleh keragaman contoh-contoh berukuran t berdasarkan penarikan dengan pemilihan. Dalam pengujian hipotesis model acak ditunjukkan kepada variasi antar taraf yang diteliti, bukan perbedaan anta taraf yang diteliti, dengan kata lain uji-uji lanjutan antar taraf ke-i tidak diperlukan lagi. Dalam percobaan yang melibatkan lebih dari satu factor, baik klasifikasi silang, tersarang maupun berjanjang yang salah satu faktornya factor tetap dan faktor yang lain faktor acak disebut model campuran.