Thoriqi Firdaus, S.Pd., M.Pd
Pengembang Platform & Instruktur Utama

Thoriqi Firdaus, S.Pd., M.Pd.

Dosen Universitas Pelita Bangsa

💻 Digital Pedagogy 🤖 AI in Science Education 🌱 STEM-Green Integration 🌍 Socio-scientific Issues
Pertemuan 12

Uji Non-Parametrik

Sub-CPMK 6: Alternatif pengujian hipotesis ketika data tidak berdistribusi normal, memiliki pencilan (outlier), atau jumlah sampel sangat kecil.

Kata Kunci: Uji Non-Parametrik mengabaikan nilai asli dan mengubahnya menjadi Peringkat (Rank).
Wilcoxon Signed-Rank Test
Alternatif Paired T-Test (Pre vs Post). Kebal terhadap nilai ekstrem.
Selisih (d)
+2
1
-5
2
+8
3
+12
4
+95
5
Nilai +95 adalah outlier yang akan mengacaukan T-Test.
Lihat bagaimana Wilcoxon menanganinya.
Mann-Whitney U Test
Alternatif Independent T-Test (Kelas A vs Kelas B).
Kelas A
60
1
75
3
85
5
Kelas B
65
2
80
4
90
6
Uji Dua Kelas Berbeda

Apakah dua kelas memiliki hasil belajar berbeda?

Dosen membandingkan skor pemahaman konsep Kelas A dan B.

Pertanyaan Pembuka:

  • Apakah kedua kelompok independen?
  • Mengapa data dari kedua kelas digabung untuk menentukan peringkat?
  • Apakah kelompok dengan jumlah peringkat tinggi otomatis beda signifikan?

*Perhatikan nilai 15 yang ada di Kelas A dan Kelas B. Mereka berbagi peringkat *(Tied Ranks)* rata-rata (5,5).

Data Kelas A
Data Kelas B
Garis Peringkat Gabungan
Σ Rank A = 15.5
Σ Rank B = 39.5
Uji Sebelum & Sesudah

Apakah skor berubah setelah pembelajaran?

Mahasiswa diukur sebelum dan sesudah menggunakan media.

Pertanyaan Pemantik:

  • Mengapa data sebelum & sesudah harus dipasangkan?
  • Mengapa menggunakan peringkat dari nilai absolut selisih, bukan merangking skor aslinya?
  • Apa arti tanda (+) dan (-) pada selisih?

A. Uji Mann–Whitney U (Pengujian Berbasis Peringkat)

Alternatif Uji-T Independen untuk membandingkan dua kelompok ketika data tidak berdistribusi normal.

Kasus A: n₁ = 5, n₂ = 5
📊 1. Parameter Peringkat

Berdasarkan hasil penggabungan data Kasus A sebelumnya, kita memperoleh total peringkat masing-masing kelompok:

Kelompok A
Jumlah Sampel (n₁) 5
Jumlah Peringkat (R₁) 15.5
Kelompok B
Jumlah Sampel (n₂) 5
Jumlah Peringkat (R₂) 39.5
🧮 2. Rumus Statistik U
Hitung U untuk Kelompok A
U₁ = R₁ - [n₁(n₁ + 1) / 2]
U₁ = 15.5 - [5(6) / 2] = 0.5
Hitung U untuk Kelompok B
U₂ = R₂ - [n₂(n₂ + 1) / 2]
U₂ = 39.5 - [5(6) / 2] = 24.5
🔍 3. Verifikasi & Kesimpulan
Hukum Dasar Mann-Whitney
U₁ + U₂ = n₁ × n₂
0.5 + 24.5 = 25 (Sama dengan 5 × 5) ✔
📌 Cara Membaca Hasil: Nilai U yang diambil adalah nilai terkecil, yaitu 0.5.

Untuk menentukan apakah perbedaan skor Kelas A dan B signifikan, nilai U hitung ini selanjutnya dikonsultasikan dengan tabel distribusi U eksak atau uji Z (pendekatan asimtotik), dengan tetap memperhitungkan penyesuaian jika ada nilai data yang kembar (ties).

🔬 Virtual Lab: Wilcoxon Signed-Rank Test

Pengujian Perbedaan Berpasangan Berbasis Peringkat Selisih

Sub-CPMK 6: Non-Parametrik Berpasangan
1. Input Nilai Berpasangan
Masukkan data Skor Sebelum dan Sesudah perlakuan pada 4 subjek penelitian.
Pre: Post:
Pre: Post:
Pre: Post:
Pre: Post:
2. Tabel Transformasi & Peringkat (|d|)
Subjek Selisih (d = Post - Pre) Nilai Mutlak (|d|) Peringkat Absolut (R) Tanda Selisih
Jumlah Peringkat Positif (W⁺)
-
Jumlah Peringkat Negatif (W⁻)
-
Statistik Uji Terkecil (W)
-
📌 Catatan Konvensi Perangkat Lunak: Nilai statistik uji $W$ yang dilaporkan (apakah menggunakan jumlah peringkat positif $W^+$ atau negatif $W^-$ sebagai acuan utama) dapat berbeda antarperangkat lunak seperti SPSS, R, atau JASP. Namun, kesimpulan akhir signifikansi $p$-value tetap sama.

🔬 Virtual Lab Statistika Non-Parametrik

Uji Perbedaan Berbasis Peringkat (Mann-Whitney & Wilcoxon)

Input Data Sampel (Maks 4 Data)
Ubah nilai di bawah ini, lalu klik jalankan simulasi lab untuk melihat perubahan peringkat dan nilai U.
Kelompok A
Kelompok B
Hasil Peringkat Gabungan & Statistik U
Nilai GabunganKelompokPeringkat (Rank)
Total Rank A (R₁)
-
Total Rank B (R₂)
-
Statistik U Terkecil
-
Input Data Berpasangan (Pre vs Post)
Simulasikan nilai sebelum dan sesudah perlakuan pada 4 subjek.
Analisis Selisih, Absolut & Peringkat
SubjekSelisih (d)Mutlak |d|Peringkat Absolut
Jumlah Sampel (n)
4
Statistik Uji Wilcoxon (W)
-

📖 Panduan Mudah Membaca Hasil Data

Cara cepat mengartikan angka-angka output statistik non-parametrik tanpa pusing

1. Tabel Rata-rata Peringkat (Mean Rank)
KelompokNMean Rank
Kelas A53.10
Kelas B57.90
2. Tabel Nilai Uji (Test Statistics)
StatistikNilainya
Mann-Whitney U0.500
Asymp. Sig. (2-tailed)0.008
🔍 3 Langkah Gampang Membaca Mann-Whitney:
Langkah 1: Lihat Siapa yang Lebih Tinggi
Cek tabel Mean Rank. Kelompok dengan angka peringkat rata-rata yang lebih besar menunjukkan kelompok tersebut cenderung memiliki nilai yang lebih tinggi secara keseluruhan. (Contoh: Kelas B lebih tinggi karena 7.90 > 3.10).
Langkah 2: Cek Nilai "Sig." (Penting!)
Lihat kolom Asymp. Sig. (2-tailed). Ini adalah kunci utamanya!
• Jika angkanya kurang dari 0.05 (< 0.05) ➔ Artinya Signifikan / Berbeda Nyata.
• Jika lebih dari 0.05 (> 0.05) ➔ Artinya tidak ada beda nyata.
Langkah 3: Tarik Kesimpulan
Karena nilai Sig. kita 0.008 (< 0.05), maka kesimpulannya: "Terdapat perbedaan hasil belajar yang signifikan secara statistik antara Kelas A dan Kelas B."
1. Tabel Peringkat (Ranks)
Jenis PeringkatNMean Rank
Negative Ranks (Turun)11.00
Positive Ranks (Naik)54.00
2. Tabel Pengujian
StatistikNilainya
Z-2.201
Asymp. Sig. (2-tailed)0.028
🔍 3 Langkah Gampang Membaca Wilcoxon:
Langkah 1: Lihat Arah Perubahan Nilai
Cek baris Positive Ranks (nilai naik/sesudah lebih tinggi) vs Negative Ranks (nilai turun). Jika jumlah mahasiswa yang ada di "Positive Ranks" jauh lebih banyak, artinya media pembelajaran berhasil menaikkan nilai!
Langkah 2: Cek Nilai "Sig."
Sama seperti sebelumnya, lihat kolom Asymp. Sig. (2-tailed). Pastikan nilainya di bawah 0.05 agar kita bisa bilang perubahannya benar-benar kuat secara ilmiah, bukan karena kebetulan.
Langkah 3: Tarik Kesimpulan
Karena nilai Sig. kita 0.028 (< 0.05), maka kesimpulannya: "Terdapat perbedaan nilai yang signifikan sebelum dan sesudah menggunakan media. Karena peringkat positif lebih dominan, media terbukti efektif meningkatkan skor mahasiswa."

📊 Uji Statistik Non-Parametrik Tambahan

Digunakan ketika asumsi normalitas data tidak terpenuhi atau berskala ordinal/nominal.

📈 Tambahan 1: Sign Test (Uji Tanda Berpasangan)
Sign Test cocok untuk data berpasangan ketika fokusnya adalah arah perubahan (positif atau negatif), bukan besarnya angka perubahan. Uji ini menghitung berapa banyak selisih positif (+) dan negatif (-).
❓ Pertanyaan Riset: “Apakah jumlah mahasiswa yang nilainya meningkat secara sistematis lebih banyak daripada yang nilainya menurun?”
Mahasiswa A
⬆️
Nilai Naik (+)
Mahasiswa B
⬇️
Nilai Turun (-)
Mahasiswa C
➖
Tetap (Diabaikan/Sesuai Prosedur)
Total Tanda Positif (+)
7 Mahasiswa
Total Tanda Negatif (-)
2 Mahasiswa
💡 Catatan Simulasi: Selisih diwakili oleh simbol arah. *Selisih nol* (tidak ada perubahan nilai) ditangani sesuai prosedur baku (biasanya dikeluarkan dari perhitungan). Pengujian lalu melihat apakah dominasi tanda positif cukup signifikan secara statistik.
📊 Tambahan 2: Kruskal–Wallis Test (ANOVA Non-Parametrik)
Merupakan perluasan untuk membandingkan tiga kelompok independen atau lebih (misalnya membandingkan hasil belajar mahasiswa di Kelas A, Kelas B, dan Kelas C) tanpa mengasumsikan data berdistribusi normal.
Statistik Uji Kruskal-Wallis (H)
H =
12 N(N + 1)
× ( Σ
Rj2 nj
) − 3(N + 1)
Keterangan Variabel:
• N = Jumlah seluruh observasi gabungan seluruh kelompok.
• k = Jumlah kelompok yang dibandingkan (misal: 3 kelas).
• Rj = Jumlah peringkat (rank) pada kelompok ke-j.
• nj = Ukuran sampel (jumlah anggota) pada kelompok ke-j.
📌 Cara Baca Hasil:
Untuk sampel yang memadai, nilai statistik H dibandingkan dengan distribusi Chi-Kuadrat (Chi-Square) dengan derajat kebebasan (df) sebesar k - 1. Jika hasil uji signifikan ($p < 0.05$), maka diperlukan analisis lanjutan (*post-hoc*) untuk mengetahui kelompok mana saja yang sebenarnya saling berbeda.
🧪 Bonus: Mann–Whitney U Test (Alternatif Independent T-Test)
Digunakan untuk membandingkan perbedaan antara dua kelompok independen (misalnya membandingkan nilai metode pembelajaran X dan Y) ketika data tidak normal atau berskala ordinal. Uji ini bekerja dengan cara meranking seluruh data gabungan dari terkecil hingga terbesar.
Konsep Dasar Perhitungan:
U = n₁n₂ + [ n₁(n₁ + 1) / 2 ] - R₁

Melihat apakah peringkat (rank) salah satu kelompok jauh lebih mendominasi di atas kelompok lainnya. Sangat andal dan sering disandingkan dengan Independent Sample T-Test.

🚀 Eksplorasi: Uji Non-Parametrik Tingkat Lanjut

Pengembangan analisis peringkat ketika riset melibatkan lebih dari dua kelompok atau data multivariat kompleks.

Kruskal-Wallis Test 3+ Kelompok
Versi pengembangan dari Mann-Whitney U. Digunakan ketika Anda ingin membandingkan perbedaan peringkat dari tiga kelompok independen atau lebih.
Contoh Riset: Membandingkan hasil belajar sains antara 3 metode: Model A, Model B, dan Model C di sekolah dengan data tidak normal.
Friedman Test Repeated 3+
Versi non-parametrik dari Repeated Measures ANOVA. Digunakan untuk menguji satu kelompok subjek yang diukur secara berulang sebanyak tiga kali atau lebih.
Contoh Riset: Mengukur skor pemahaman siswa pada Bulan ke-1, Bulan ke-2, dan Bulan ke-3 ketika data skornya tidak normal.
PERMANOVA Multivariat / Jarak
Permutational Multivariate Analysis of Variance. Metode modern berbasis matriks jarak (distance matrix) untuk menguji perbedaan antar kelompok pada data multivariat yang sangat kompleks.
Contoh Riset: Menganalisis perbedaan keanekaragaman hayati ekosistem air di berbagai wilayah tanpa terikat asumsi distribusi normal multivariat.
Kolmogorov-Smirnov (2-Sample) Bentuk Distribusi
Uji non-parametrik yang tidak hanya mengecek perbedaan rata-rata/median, tetapi memeriksa apakah bentuk keseluruhan distribusi dari dua kelompok sampel benar-benar identik atau berbeda.
Contoh Riset: Memeriksa apakah sebaran nilai ujian kelas pagi dan kelas malam memiliki pola bentuk distribusi yang sama.