Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222)
https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri

## PENGARUH  MODEL  PEMBELAJARAN ENGINEERING DESIGN PROCESS

## (EDP) BERBASIS STEM TERHADAP KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMP
Alamanda Primavera Vania Sapphira 1 , Daru Wahyuningsih 2 dan Meida Wulan Sari 3
1,2,3 Program Studi Pendidikan IPA, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret
Jl. Ir. Sutami 36A, Surakarta, 57126, Indonesia
Email: 1 alamandavania22@student.uns.ac.id; 2 daruwahyuningsih@staff.uns.ac.id,; 3 meidawulan@staff.uns.ac.id
Diajukan: 20 Juni 2023; Diterima: 3 September 2023; Diterbitkan: 30 Oktober 2023
Abstrak. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  model  Engineering  Design  Process (EDP)  berbasis  STEM  terhadap  keterampilan  berpikir  kritis  siswa  SMP.  Metode  penelitian  yang digunakan  merupakan  penelitian  kuantitatif  dengan  metode  Quasi  Experimental  Design.  Desain penelitian  ini  menggunakan  rancangan  Posttest  Only  Group  Design,  dimana  kelas  eksperimen mendapat  perlakuan  model  EDP  berbasis  STEM  dan  kelas  kontrol  mendapat  perlakuan  model Kontekstual.  Populasi  penelitian  adalah  siswa  kelas  VIII  SMP  Negeri  4  Surakarta  tahun  ajaran 2022/2023  berjumlah  total  sembilan  kelas.  Sampel  penelitian  diambil  menggunakan  teknik  cluster random  sampling  dan  didapatkan  dua  kelas  sampel.  Data  utama  penelitian  berupa  nilai  posttest keterampilan  berpikir  kritis  siswa  yang  dianalisis  menggunakan  uji-t  Mann  Whitney.  Hasil  uji hipotesis  nilai  posttest  memiliki  nilai  signifikansi  <  0,05  sebesar  0,027  yang  menunjukkan  bahwa secara  signifikan,  terdapat  pengaruh  penerapan  model  Engineering  Design  Process  (EDP)  berbasis STEM terhadap keterampilan berpikir kritis siswa SMP.
Kata Kunci: Model Engineering Design Process , STEM, Keterampilan berpikir kritis
Abstract. This study aims to find the impact of the STEM-based Engineering Design  Process (EDP) model on JHS  students'  critical  thinking  skills.  This  study  used  a  quantitative  research  with  the  Quasi  Experimental Design  method.  The  design  of  this  study  used  the  Posttest  Only  Group  Design,  with  the  experimental  class receiving STEM-based EDP model  treatment  and the control class receiving contextual model  treatment. The study population using class VIII students of JHS 4 Surakarta 2022/2023, which consisted of nine classes. The study  sample  using  two  classes  which  selected  using  cluster  random  sampling  technique.  The  main  research data  is  in  the  form  of  posttest  scores  of  students'  critical  thinking  skills  which  are  analyzed  using  the  Mann Whitney t-test. The results of hypothesis test have a significanceThe results of hypothesis test have a significance value of less than  0.05  which indicates that there is an impact  of the STEM-based EDP model  on the critical thinking skills of JHS student.
Keywords: Engineering Design Process’ model, STEM, Critical thinking skills

## Pendahuluan
Pendidikan  mengalami  perkembangan yang  sangat  pesat  seiring  dengan  peningkatan perkembangan  ilmu  pengetahuan,  teknologi, teknik,  dan  matematika  yang  cepat.  Abad  ke 21 menuntut sejumlah keterampilan yang perlu dikuasai  oleh  siswa,  salah  satunya  adalah keterampilan  berpikir  kritis  yang  menjadi  hal yang  penting  untuk  menjamin  keberhasilan pembelajaran  (Alfonso,  2015;  Sulistyowarni
et.  al,  2019).  Berpikir  kritis  adalah  berpikir secara  rasional,  reflektif  yang  berfokus  pada keputusan  untuk  percaya  atau  melakukan sesuatu  (Ennis,  1985).  Keterampilan  berpikir kritis  dapat  membantu  siswa  unmemecahkan masalah konseptual IPA yang mereka hadapi.
Penilaian  oleh  PISA  ( The  Programme  for International Student Assessment ) yang ditekankan  pada  keterampilan  abad  21 menunjukkan  bahwa  kemampuan  sains  siswa di Indonesia tergolong  rendah. Hasil penilaian
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316
PISA  pada  tahun  2018  melaporkan  bahwa Indonesia  menempati  peringkat  72  dari  79 negara  (Hewi  &  Shaleh,  2020).  Data  PISA tersebut  menunjukkan  rata-rata  siswa  di Indonesia belum dapat mengomunikasikan dan mengintegrasikan  berbagai  topik  sains  yang kompleks  dan  abstrak  sehingga  kemampuan siswa  hanya  sebatas  mengingat  sejumlah fakta-fakta  yang  mendasar  saja.  Kondisi tersebut  membuktikan  bahwa  siswa  di Indonesia  masih  mengalami  kesulitan  dalam mengerjakan tes dengan indikator kemampuan berpikir  tingkat  tinggi  (Khairunnisa,  2016). Sejalan  dengan  penelitian  oleh  Nuryanti, Zubaidah,  dan  Diantoro  (2017)  pada  siswa kelas  VIII  SMP,  menyimpulkan  bahwa keterampilan  berpikir  kritis  siswa  SMP  masih rendah.
Fakta  di  lapangan  turut  mendukung permasalahan  yang  saat  ini  dihadapi  oleh pendidikan  di  Indonesia.  Hasil  wawancara dengan guru di SMPN 4 Surakarta menyatakan bahwa masih perlu untuk meningkatkan  keterampilan  berpikir  kritis siswa.  Permasalahan  rendahnya  keterampilan berpikir kritis siswa terlihat dari hasil evaluasi yang  diberikan  guru  setelah  pembelajaran berlangsung.  Khususnya  saat  siswa  menjawab pertanyaan  pada  soal  uraian,  beberapa  siswa masih  menuliskan  jawaban  yang  terpacu dengan  buku  atau  penjelasan  guru,  tanpa mengembangkan pemikirannya sendiri. Hal ini menunjukkan  bahwa  kemampuan  berpikir siswa masih sebatas menghafal tanpa memahami betul materi yang telah dipelajarinya.
Rendahnya  keterampilan  berpikir  kritis pada  siswa  disebabkan  oleh  pembelajaran yang  belum  memfasilitasi  dengan  baik  terkait berlatih  berpikir  kritis.  Keterampilan  berpikir kritis siswa dapat diperbaiki melalui perencanaan  pembelajaran  yang  tepat  untuk melatih  keterampilan  berpikir  kritis.  Guru perlu  menerapkan  desain  model  pembelajaran yang berpusat pada siswa untuk menyelesaikan
suatu
permasalahan
berdasarkan
analisa konsepsi
dan mengembangkan berbagai ide. Terdapat beberapa  model  pembelajaran  yang  terbukti dapat  membantu  meningkatkan  keterampilan berpikir kritis siswa, diantaranya adalah model Engineering  Design  Process (EDP),  model Problem  Based  Learning (PBL),  dan  model
Project  Based  Learning (PjBL).  Kelebihan model pembelajaran EDP dibandingkan model PBL  dan  model  PjBL  adalah  model  EDP memiliki  struktur  dasar  penyelesaian  masalah yang dapat menuntun siswa menjadi perancang  solusi  melalui  proses  menganalisis masalah, mensintesis sumber dan informasi ke dalam penyelesaian masalah, dan mengevaluasi  penyelesaian  masalah  (Sutia  & Mahdalena,  2017).  Sejalan  dengan  hasil penelitian  Syukri,  Soewarno,  Halim,  dan Mohtar  (2018),  pembelajaran  menggunakan model Engineering  Design  Process (EDP) mampu  melatih  siswa  menganalisis  situasi, menemukan informasi yang relevan, mendefinisikan masalah, mengembangkan dan mengendalikan ide dalam melakukan pemecahan masalah serta mengevaluasi idenya kembali.  Berdasarkan  uraian  dampak  positif implementasi  model  EDP  tersebut,  maka untuk  memperbaiki  keterampilan  berpikir kritis  siswa  dilakukan  pelaksanaan  model pembelajaran Engineering  Design  Process (EDP).
Desain model pembelajaran Engineering  Design  Process (EDP)  dalam pelaksanaannya berkaitan erat dengan integrasi  antara  ilmu  sains,  teknologi,  teknik serta  matematika,  atau  lebih  dikenal  dengan pendekatan  STEM.  Penelitian  oleh  Nessa, dkk.,  (2017)  menyatakan  bahwa  pendekatan STEM  akan  membantu  siswa  mengumpulkan, menganalisis,  memecahkan  masalah  yang muncul  dan  memiliki  kemampuan  berpikir secara mendalam untuk memahami keterkaitan antara  suatu  permasalahan  dengan  masalah lainnya.
Berdasarkan  uraian  yang  dijabarkan, maka  perlu  adanya  solusi  inovatif  dalam proses  pembelajaran  yang  diterapkan  oleh guru,  yaitu  pembelajaran  berbasis engineering berbasis STEM yang membantu meningkatkan keterampilan  berpikir  kritis  pada  siswa. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh  model  pembelajaran Engineering Design  Process (EDP)  berbasis  STEM terhadap  keterampilan  berpikir  kritis  siswa SMP.
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  merupakan  penelitian kuantitatif menggunakan metode Quasi
Experimental Design . Desain penelitian adalah rancangan posttest  only  group  design dengan kelas  eksperimen  mendapatkan  perlakuan model Engineering  Design  Process (EDP) berbasis  STEM  dan  kelas  kontrol  mendapat perlakuan model Kontekstual. Populasi penelitian adalah siswa kelas VIII SMP Negeri 4  Surakarta  tahun  pelajaran  2022/2023 berjumlah  total  sembilan  kelas.  Sampel penelitian diambil menggunakan teknik cluster random  sampling yang  sebelumnya  diuji homogenitas dan normalitasnya untuk melakukan  pengambilan  sampel.  Berdasarkan hasil  uji  homogenitas  dan  uji  normalitas tersebut,  kelas  VIII  A  hingga  VIII  I  dapat dijadikan sampel penelitian. Sampel penelitian yang  digunakan  adalah  kelas  VIII  F  sebagai kelas  eksperimen  dan  VIII  G  sebagai  kelas kontrol.
Teknik pengumpulan data pada penelitian  ini  yaitu  teknik  observasi  dan  tes. Teknik  observasi  dilakukan  untuk  mengamati keterlaksanaan  model  pembelajaran  yang dilakukan  peneliti  pada  kelas  eksperimen  dan kelas  kontrol.  Setelah  masing-masing  kelas mendapatkan  perlakuan  model  pembelajaran, peneliti  memberikan posttest sebagai  data keterampilan berpikir kritis. Posttest berbentuk soal  uraian  berjumlah  sepuluh  soal  dengan skor  maksimal  100  yang  memuat  lima indikator  berpikir  kritis  menurut  teori  Robert H. Ennis (1985), yaitu elementary clarification , basic support , inference , advance  clarification ,  serta strategy  and tactics .  Hasil  tes  keterampilan  berpikir  kritis siswa  dianalisis  menurut  presentase  kategori tingkat  berpikir  kritis  yang  diambil  dari Adaptasi Riduwan (2013). Kategori pengelompokkan  berpikir  kritis  terdiri  dari skor  sangat  kritis,  kritis,  cukup  kritis,  kritis rendah,  dan  kritis  sangat,  rendah.  Kategori tingkat berpikir  kritis dapat dilihat pada  Tabel 1.
Tabel 1. Kategori Tingkat Berpikir Kritis
No Rentang Skor Kategori 1 81 – 100 Sangat Kritis 2 61 – 80 Kritis 3 41 – 60 Cukup Kritis 4 21 – 40 Kritis Rendah 5 0 – 20 Kritis Sangat Rendah ( Adaptasi dari Riduwan, 2013)
Teknik  analisis  data  yang  dilakukan meliputi  uji  prasyarat  yaitu  uji  normalitas Kolmogorov-Smirnov dan  uji  homogenitas Levene , dilanjutkan uji hipotesis menggunakan uji-t Mann  Whitney berbantuan  aplikasi  IBM SPSS Statistics 28. Prosedur penelitian terbagi menjadi  tahap  persiapan,  tahap  pelaksanaan, dan  tahap  akhir.  Tahap  persiapan  terdiri  dari pembuatan instrumen berupa silabus, Rencana Pelaksanaan  Pembelajaran  (RPP),  Lembar Kerja  Peserta  Didik  (LKPD),  dan  instrumen tes  berpikir  kritis,  serta  uji  coba  instrumen yang  terdiri  atas  uji  validitas  dan  reliabilitas. Tahap  pelaksanaan  terdiri  dari  pelaksanaan pembelajaran  pada  kelas  eksperimen  dengan model Engineering  Design  Proces s  (EDP) berbasis  STEM  menurut  teori  Anne  Jolly (2014) yang terdiri dari delapan tahapan, yaitu define  the  problem , research,  imagine,  plan, create,  test  and  evaluate,  redesign ,  dan communicate .  Sedangkan  pada  kelas  kontrol menggunakan  model  Kontekstual  dengan  tiga tahapan,  yaitu  tahap  pendahuluan,  kegiatan inti,  dan  penutup.  Setelahnya,  dilakukan pemberian posttest untuk  mendapatkan  data keterampilan berpikir kritis siswa di dua kelas penelitian.  Tahap  akhir  terdiri  dari  analisis data  hasil  penelitian  untuk  menentukan kesimpulan  yang  disusun  dalam  sistematika laporan.

## Hasil Penelitian dan Pembahasan
Penelitian  yang  telah  dilaksanakan dengan  menerapkan  model  pembelajaran Engineering  Design  Process (EDP)  berbasis STEM dengan materi getaran pada siswa kelas VIII  SMP  Negeri  4  Surakarta  menunjukkan adanya  pengaruh  model Engineering  Design Process (EDP)  berbasis  STEM  terhadap keterampilan  berpikir  kritis.  Tercatat  bahwa rata-rata  hasil posttest kelas  eksperimen sebesar  50,10,  sementara  untuk  rata-rata  hasil posttest kelas  kontrol  sebesar  38,25.  Hasil deskripsi  data  uji  hipotesis  menunjukkan adanya  perbedaan  hasil  atau  pengaruh  pada peningkatan  rata-rata  keterampilan  berpikir
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316
kritis  siswa  setelah  perlakuan  yang  berbeda pada  dua  kelas  penelitian.  Adanya  pengaruh secara signifikan juga dibuktikan oleh hasil uji Mann  Whitney (tabel  8)  yang  menunjukan nilai Asymp.  Sig.  (2-tailed) sebesar  0,027  (< 0,05),  artinya  hipotesis  diterima  (H 0 ditolak). Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  terdapat pengaruh  yang  signifikan  pada  penerapan model  pembelajaran Engineering  Design Process (EDP)  berbasis  STEM  terhadap keterampilan  berpikir  kritis  siswa  di  kelas eksperimen,  dibandingkan  dengan  penerapan model konvensional di kelas kontrol.
Pengaruh  model Engineering  Design
Process (EDP) berbasis STEM juga ditunjukkan  melalui  perbandingan  nilai  rata- rata  tiap  indikator  keterampilan  berpikir  kritis pada  soal posttest yang  telah  diberikan  pada dua  kelas  penelitian.  Data  perbandingan  rata- rata  nilai  tiap  indikator  keterampilan  berpikir kritis pada kelas eksperimen dan kelas kontrol disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Perbandingan Rata-rata Nilai Posttest tiap
Indikator Berpikir Kritis Siswa
Secara  umum,  perbandingan  tingkat keterampilan  berpikir  kritis  antara  kelas eksperimen  dan  kelas  kontrol  dapat  dilihat melaui presentase hasil posttest berpikir kritis. Distribusi  presentase  tingkat  keterampilan dalam  berpikir  kritis  pada  siswa  kelas eksperimen  dan  kelas  kontrol  terlihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Perbandingan Presentase Hasil Tes Tingkat Berpikir Kritis Kelas Eksperimen
Gambar 3. Perbandingan Presentase Hasil Tes Tingkat Berpikir Kritis Kelas Kontrol
Berdasarkan  Gambar  2  pada  kelas eksperimen,  presentase  siswa  dengan  kriteria sangat  kritis  sebesar  11  %,  presentase  siswa yang  menempati  kriteria  kritis  sebesar  17%, dan  presentase  siswa  yang  berada  di  kriteria cukup kritis sebesar 24%. Meskipun demikian, masih ada siswa yang masuk ke dalam kriteria berpikir  kritis  rendah  dengan  presentase sebesar  48%,  namun  tidak  ada  siswa  yang masuk  ke  dalam  kriteria  berpikir  kritis  sangat rendah.  Sedangkan  pada  kelas  kontrol, menunjukkan  bahwa  tidak  ada  presentase siswa  yang  masuk  ke  dalam  kriteria  sangat kritis,  presentase  siswa  yang  menempati kriteria kritis sebesar 9%, dan presentase siswa yang  berada  di  kriteria  cukup  kritis  sebesar 37%.  Data  menunjukkan  pada  kelas  kontrol, masih ada siswa yang masuk ke dalam kriteria berpikir  kritis  rendah  dengan  presentase sebesar  38%  dan  siswa  yang  masuk  ke  dalam kriteria  berpikir  kritis  sangat  rendah  memiliki presentase  sebesar  16%.  Berdasarkan  hasil analisis,  dapat  ditunjukkan  bahwa  kriteria berpikir  kritis  kelas  eksperimen  berada  di kategori  yang  cukup  baik  dibandingkan dengan kelas kontrol.
a. Indikator Memberikan Penjelasan Sederhana ( Elementary Clarification )
Rata-rata  nilai  indikator  memberikan penjelasan  sederhana  yang  ditunjukkan  oleh Gambar  1  pada  kelas  eksperimen  sebesar 61,72 lebih unggul dibandingkan kelas kontrol sebesar 48,75. Indikator memberikan penjelasan  sederhana  termuat  pada  soal posttest nomor satu yang meminta siswa untuk memberikan  penjelasan  mengenai  getaran berdasarkan  gambar  bandul  dan  soal posttest nomor  dua,  dimana  siswa  diminta  untuk memberikan  pendapatnya  terkait  dengan
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
konsep  getaran  berdasarkan  fenomena  yang tersaji  pada  soal.  Rata-rata  jawaban  siswa  di kelas eksperimen menunjukkan bahwa mereka telah  memahami  soal  karena  siswa  mampu menjawab  pertanyaan  sesuai  dengan  konteks soal,  dibandingkan  dengan  rata-rata  jawaban siswa  di  kelas  kontrol  yang  menunjukkan bahwa siswa masih kurang bisa memahami isi soal.
Indikator memberikan penjelasan sederhana  pada  kelas  eksperimen  termasuk  ke dalam  kategori  kritis  dalam  berpikir  kritis. Implementasi indikator memberikan penjelasan sederhana didukung oleh pelaksanaan  sintaks define  the  problem pada model Engineering  Design  Process (EDP) berbasis  STEM.  Tahap define  the  problem merupakan  tahap  awal  bagi  siswa  untuk mengidentifikasi dan merumuskan permasalahan  yang  telah  disajikan.  Rumusan pertanyaan  yang  dibuat  berupa  keterkaitan masalah dengan materi yang dibahas (getaran) maupun  pertanyaan  yang  mendorong  siswa untuk  berpikir  secara  mendalam  mengenai cara  penyelesaian  masalah  tersebut  dalam bentuk solusi (Mutakinati et al., 2018). Sejalan dengan  teori  Fisher  (2009),  mengajukan pertanyaan  yang  tepat  dan  kritis  akan  melatih pemikiran mandiri siswa sebagai tahapan awal untuk melakukan tahap analisis selanjutnya.
b. Indikator  Membangun  Keterampilan Dasar ( Basic Support )
Perbandingan  rata-rata  nilai  indikator paling  tinggi  di  kelas  eksperimen  sebesar 72,18  terletak  pada  indikator  membangun keterampilan  dasar,  yang  termuat  di  nomor tiga,  tujuh.  dan  sembilan  pada  soal posttest . Soal  nomor  tiga,  siswa  diminta  untuk menganalisis  pernyataan  yang  benar  terkait hubungan  antara  frekuensi  dan  periode,  lalu memberikan  penjelasan  atas  jawaban  yang dipilih. Soal nomor tujuh, siswa diminta untuk menjelaskan  fenomena  getaran  dari  hasil pengamatannya  di  kehidupan  sehari-hari.  Soal nomor  sembilan  berkaitan  dengan  teknologi sederhana sebagai solusi dari topik permasalahan  di  kedua  kelas  penelitian. Apabila  dilihat  dari  jawaban posttest siswa, rata-rata siswa di kelas eksperimen memberikan  jawaban  dan  penjelasan  yang tepat  dibandingkan  dengan  rata-rata  jawaban siswa  di  kelas  kontrol  yang  kurang  tepat
menjawab  atau  kurang  dalam  memberikan penjelasan jawaban mereka.
Hasil  penelitian  menunjukkan  indikator membangun  keterampilan  dasar  pada  kelas eksperimen  termasuk  ke  dalam  kategori  kritis dalam  berpikir  kritis.  Implementasi  indikator membangun keterampilan dasar didukung oleh pelaksanaan  sintaks research dan imagine . Tahap research merupakan tahap pengumpulan informasi yang berkaitan dengan konteks  permasalahan  yang  telah  disajikan  di dalam  LKPD,  siswa  mempertimbangkan keakuratan sumber yang telah mereka dapatkan.  Perwujudan  teori  Piaget  pada  tahap research ditunjukkan  melalui  kegiatan  siswa dalam  pencarian  informasi  secara  mandiri terkait  permasalahan  telah  yang  ditentukan. Selanjutnya  pada  tahap imagine ,  siswa diarahkan  untuk  mulai  memvisualisasikan permasalahan dengan mengaitkan permasalahan  yang  ada  dengan  konsep  dan teori yang telah mereka temukan. Sehubungan dengan  penelitian  Syukri,  Soewarno,  Halim, dkk., (2018), menyatakan pembelajaran menggunakan  model Engineering  Design Process (EDP)  mampu  melatih  siswa  dalam menganalisis  situasi,  mencari  informasi  yang relevan, mendefinisikan masalah, menganalisis,  dan  mengembangkan  ide  untuk melakukan pemecahan masalah serta mengevaluasi idenya kembali.
c. Indikator Menyimpulkan ( Inference ) Berdasarkan data nilai rata-rata indikator keterampilan berpikir kritis, diketahui  bahwa  perbandingan  rata-rata  nilai indikator  paling  rendah  di  kedua  kelas penelitian terletak pada indikator menyimpulkan,  yang  termuat  pada  soal posttest nomor empat dan sepuluh. Soal nomor empat  menyajikan  suatu  hasil  percobaan mengenai  frekuensi  getaran  benda,  siswa diminta  untuk  menentukan  perbandingan periode  getaran  benda.  Soal  nomor  sepuluh masih  berkaitan  dengan  soal  nomor  sembilan, yaitu  siswa  diminta  untuk  menyimpulkan prinsip  kerja  alat  yang  dibuat  sebagai  solusi suatu  topik  permasalahan.  Hasil  analisis  rata- rata  jawaban  siswa  di  kelas  eksperimen menunjukkan  siswa  belum  menjawab  dengan tepat karena beberapa siswa hanya menentukan  jawaban  tanpa  menyertakan proses  pengerjaannya  atau  menjawab  hanya berdasarkan logika pada soal.
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316
Indikator menyimpulkan di kelas eksperimen  termasuk  ke  dalam  kategori berpikir kritis rendah. Hasil tersebut menunjukkan  bahwa  meskipun  siswa  di  kelas eksperimen  telah  melalui  sintaks create dan test  and  evaluate yang  seharusnya  mampu melatih kemampuan menyimpulkan ( inference )  siswa  pada  model Engineering Design  Process (EDP)  berbasis  STEM  dalam berpikir  kritis,  pada  realitanya  beberapa  siswa masih  membutuhkan  bimbingan  guru  untuk membuat membuat kesimpulan.
Tahap create merupakan tahap mendesain  dan  membuat  solusi  dari  hasil rancangan yang telah mereka buat sebelumnya.  Tahap create merupakan  salah satu  sintaks dalam  model  EDP yang membutuhkan  waktu  paling  lama  dalam pelaksanaannya,  karena  fokus  siswa  bukan hanya  keberhasilan  mereka  dalam  membuat proyek,  tetapi  lebih  kepada  seberapa  jauh pemahaman  siswa  terhadap  konsep  dasar disiplin ilmu yang terintegrasi di dalam desain proyek  tersebut  (Sutaphan  &  Yuenyong, 2019).  Setelah  siswa  selesai  membuat  desain proyek, siswa harus menguji dan mengevaluasi  desain  proyek  yang  telah mereka  buat  melalui  tahap test  and  evaluate . Tujuan  dari  pengujian  dan  evaluasi  produk adalah untuk membuktikan kesesuaian produk yang  dibuat  siswa  dengan  kebutuhan  dan batasan  yang  ditentukan  sebagai  suatu  solusi permasalahan  (National  Research  Council, 2011;  Simarro  &  Couso,  2021).  Sintaks  ini membutuhkan ketelitian siswa untuk menentukan  nilai  pertimbangan  secara  kritis terkait  produk  yang  telah  dibuat  dan keterkaitannya  dengan  teori  awal  sehingga siswa diharapkan mampu menarik kesimpulan yang  logis  (Purwaningsih  et  al.,  2020). Berdasarkan  pemaparan  tersebut,  siswa  harus melalui  tahap create serta test  and  evaluate dengan  pertimbangan  jam  pembelajaran  yang cukup.  Keterbatasan  waktu  pembelajaran merupakan  salah  satu  kendala  yang  menjadi faktor  rendahnya  kemampuan  inferensi  siswa (Hasanah et al., 2020).
d. Indikator Memberikan Penjelasan Lanjut ( Advance Clarification )
Rata-rata
indikator keterampilan berpikir  kritis  di  kelas  eksperimen  yang memiliki  nilai  lebih  rendah  dibandingkan dengan  kelas  kontrol  adalah  pada  indikator
memberikan penjelasan lanjut ( advance clarification ).  Perbandingan  nilai  rata-rata indikator  sebenarnya  tidak  terlalu  jauh,  yaitu pada kelas eksperimen sebesar 55,17 dan kelas kontrol  sebesar  67,18.  Indikator  memberikan penjelasan  lanjut  pada  soal posttest termuat dalam  soal  nomor  delapan,  siswa  diminta untuk  menganalisis  pernyataan  yang  termasuk ke  dalam  contoh  getaran  dalam  kehidupan sehari-hari  disertai  alasannya.  Berdasarkan rata-rata  jawaban  di  kelas  eksperimen, beberapa  siswa  telah  memberikan  pilihan jawaban  yang  tepat  disertai  alasan  yang mendukung, namun masih ada beberapa siswa yang  terkecoh  pada  pilihan  jawaban  soal. Selain  itu,  beberapa  siswa  juga  belum memberikan  alasan  pilihan  jawaban  mereka dengan tepat.
Indikator  memberikan  penjelasan  lanjut di  kelas  eksperimen  termasuk  ke  dalam kategori  cukup  kritis.  Implementasi  indikator memberikan  penjelasan  lanjut  didukung  oleh pelaksanaan  sintaks plan dan redesign .  Tahap plan merupakan tahap perencanaan pembuatan solusi  dalam  bentuk  rancangan  desain  proyek. Proses  berpikir  pada  sintaks  ini  melatih  siswa untuk  dapat  memilih  dan  mempertimbangkan solusi  terbaik  agar  siswa  tidak  mengalami miskonsepsi  serta  rancangan  proyek  tetap relevan  dengan  teori  untuk  menyelesaikan permasalahan  yang  ada  (Dym  et  al.,  2006; Hynes et al., 2011). Apabila produk yang telah dibuat  siswa  belum  berfungsi  sesuai  dengan prinsip kerjanya, maka siswa perlu melakukan tahap redesign untuk pendesainan ulang.
Tahap redesign membantu  siswa  untuk lebih  memperdalam  pemahaman  mereka mengenai  konsep  integrasi  STEM  sebagai bagian  konsep  dasar  produk  yang  dirancang (Rahimi  &  Kim,  2021).  Siswa  dilatih  proses berpikirnya  untuk  mengidentifikasi  asumsi mereka  terkait  kekurangan  produk  yang  telah dibuat  untuk  kemudian  diperbaiki  sehingga sesuai  dengan  kriteria  yang  telah  ditentukan. Pelaksanaan tahap plan dan redesign berkaitan dengan  teori  Piaget  yang  mengemukakan bahwa  pengalaman  belajar  siswa  memiliki peranan yang sangat penting untuk membangun keterampilan dan pengetahuannya sendiri selama proses pembelajaran berlangsung.
e.  Indikator  Mengatur  Strategi  dan  Taktik ( Strategy and Tactics )
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316
Perbandingan  rata-rata  nilai  indikator mengatur  strategi  dan  taktik  ( strategy  and tactics )  pada  kelas  eksperimen  memiliki  nilai yang  lebih  tinggi  dibandingkan  kelas  kontrol. Meskipun  demikian,  rata-rata  nilai  indikator mengatur strategi dan taktik menempati posisi keempat  diantara  lima  indikator  keterampilan berpikir  kritis  di  kelas  eksperimen  yang menunjukkan  bahwa  indikator  ini  masih  perlu ditingkatkan  lagi.  Indikator  mengatur  strategi dan  taktik  termuat  di  dalam  soal posttest nomor  lima  dan  enam  yang  merupakan  soal perhitungan.  Soal  nomor  lima,  siswa  diminta untuk  dapat  menghitung  frekuensi  getaran suatu  benda  dengan  benar.  Untuk  soal  nomor enam, disajikan data hasil suatu percobaan dan siswa  diminta  untuk  menghitung  periode getaran  bandul,  waktu,  serta  jumlah  getaran untuk  melengkapi  data  percobaan  pada  soal tersebut  dengan  benar.  Rata-rata  jawaban siswa  di  kelas  eksperimen  memperlihatkan bahwa beberapa siswa belum dapat memahami maksud  soal  yang  mengakibatkan  mereka masih  salah  atau  belum  tepat  melakukan perhitungan,  serta  hanya  menentukan  jawaban tanpa  menyertakan  proses  pengerjaannya, namun  beberapa  siswa  yang  lain  juga  sudah bisa untuk memahami maksud soal sepenuhnya  sehingga  mereka  mampu  untuk melakukan perhitungan dengan tepat.
Indikator mengatur strategi dan taktik di kelas  eksperimen  termasuk  ke  dalam  kategori berpikir  kritis  rendah..  Implementasi  indikator ini berkaitan dengan pelaksanaan sintaks plan , create ,  dan communicate .  Seperti  yang  telah dijelaskan  pada  indikator  menyimpulkan ( inference )  bahwa  tahap plan dan create merupakan  sintaks  yang  membutuhkan  waktu paling lama dalam pelaksanaannya. Selain itu, keterbatasan  waktu  pengerjaan  soal posttest dapat menjadi salah  satu kendala  siswa belum bisa menyelesaikan pengerjaan soal perhitungan  mereka  dengan  optimal.  Untuk pelaksanaan tahap communicate , siswa melakukan  presentasi  hasil  produk  yang  telah mereka  buat  untuk  kemudian  saling  bertukar pendapat  dengan  kelompok  lain.  Tahap communicate melatih siswa  untuk berinteraksi dengan  orang  lain,  berkaitan  dengan  teori Vygotsky yang mengemukakan bahwa interaksi sosial merupakan landasan terjadinya perkembangan kognitif (Thalib, 2010).
Perbedaan  adanya  pengaruh  penerapan model  pada  kedua  kelas  penelitian  tidak terlepas  dari  karakteristik  model Engineering Design  Process (EDP)  berbasis  STEM  yang diberlakukan di kelas eksperimen dibandingkan dengan model Kontekstual yang diberlakukan di kelas kontrol. Meskipun kedua model mengarahkan siswa untuk aktif melakukan  percobaan  dan  berdiskusi,  namun dengan  tahapan  sintaks  yang  lebih  terarah pada  penerapan  model Engineering  Design Process (EDP) berbasis STEM membuat siswa mampu mengembangkan kemampuannya dalam  mengaplikasikan  sains  dan  matematika untuk  menyelesaikan  masalah  dunia  nyata secara  signifikan  (English  &  King,  2015). Model Engineering Design Process (EDP) jika diterapkan  di  dalam  pembelajaran  IPA  juga dinilai mampu untuk meningkatkan pemahaman  konseptual  atau  pengetahuan pemikiran tingkat tinggi (HOTS) dan keterampilan  merancang  desain  siswa  (Fan  & Yu, 2017; Schnittka, 2012).
Secara  keseluruhan,  diketahui  bahwa perbandingan  rata-rata  nilai  tiap  indikator keterampilan  berpikir  kritis  pada  kelas eksperimen  dengan  penerapan  model  EDP berbasis  STEM  lebih  tinggi  dibandingkan kelas  kontrol  dengan  penerapan  model Kontekstual.  Meskipun  demikian,  rata-rata nilai  siswa  di  kelas  eksperimen  belum mencapai  nilai  KKM  yang  telah  ditentukan. Secara  individual,  beberapa  siswa  telah mencapai nilai lebih dari KKM yang masuk ke dalam  kategori  baik,  namun  masih  terdapat siswa  yang  belum  mencapai  nilai  KKM.  Hal tersebut  terjadi  karena  penelitian  ini  tidak terlepas dari adanya kendala ataupun keterbatasan. Siswa di kelas eksperimen belum pernah mendapatkan perlakuan model Engineering  Design  Process (EDP)  berbasis STEM, maka pada awal pembelajaran beberapa siswa masih perlu untuk beradaptasi. Peneliti  perlu  membimbing  siswa  secara perlahan  agar  siswa  dapat  memahami  setiap tahapan  model  pembelajaran.  Oleh  karena  itu, diperlukan lebih banyak waktu dalam melakukan model Engineering Design Process (EDP) berbasis STEM ini.
Terlepas  dari  keterbatasan  penelitian yang  ada,  temuan  yang  didapatkan  siswa melalui  pembelajaran  model Engineering Design  Process (EDP)  berbasis  STEM  ini
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
E-ISSN: 2615-7489 DOI: 10.20961/inkuiri.v12i3.79316
adalah  siswa  dapat  mengetahui  fenomena getaran  yang  berhubungan  langsung  dengan kehidupan nyata, siswa juga mampu memanfaatkan  alat  dan  bahan  sekitar  untuk membuat  teknologi  sederhana  sebagai  solusi permasalahan yang berkaitan dengan fenomena getaran. Temuan dari hasil penelitian  ini  dapat  menjadi  solusi  bagi  guru IPA  untuk  menerapkan  pembelajaran  yang dapat  meningkatkan  keterampilan  berpikir kritis  sebagai  salah  satu  kompetensi  4C  yang harus  dimiliki  siswa  pada  abad  ke  21  (Stehle & Peters-Burton, 2019).

## Simpulan
Hasil  uji  hipotesis  data posttest kelas eksperimen  dan  kelas  kontrol  memiliki  nilai Asymp.  Sig.  (2-tailed) <  0,05  sebesar  0,027 yang  menunjukkan  keputusan  uji  H 0 ditolak dan  H 1 diterima.  Berdasarkan  hasil  penelitian dan  analisis  data,  secara  signifikan  dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh penerapan model Engineering Design Process (EDP)  berbasis  STEM  terhadap  keterampilan berpikir  kritis  siswa  SMP.  Penelitian  ini memiliki  keterbatasan  pada  beberapa  faktor sehingga  perlu  adanya  penelitian  lebih  luas dan  mendalam  terkait  pengaruh  model Engineering  Design  Process (EDP)  berbasis STEM  terhadap  keterampilan  berpikir  kritis siswa  dengan  menggunakan  materi  mata pelajaran IPA SMP yang berbeda.

## Daftar Pustaka
Abdurakhman,  O.,  &  Rusli,  R.  K.  (2015).  Teori Belajar dan Pembelajaran. DIDAKTIKA
TAUHIDI: Jurnal Pendidikan Guru Sekolah Dasar , 2 (1).
Agnafia,  D.  N.  (2019).  Analisis  kemampuan berpikir  kritis  siswa  dalam  pembelajaran biologi. Florea: Jurnal Biologi dan Pembelajarannya, 6 (1), 45-53. Arikunto,  S.  (2013). Prosedur  Penelitian:  Suatu Pendekatan Praktik . Jakarta: Rineka cipta. Barrett,  Terry  &  Moore,  Sarah.  (2011). New Approaches  to  Problem  Based  Learning .
New York: Routledge Council,  N,  R.  (2011).  Successful  K-12  STEM Education: Identifying Effective Approaches in Science, Technology,
Engineering,  and  Mathematics.  Committee on  Highly  Successful  Schools  or  Programs in K-12 STEM Education. Board on Science
Education  and  Board  on  Testing  and Assessmen.  In The  National  Academic Press .
Dym, C. L., Agogino, A. M., Eris, O., Frey, D. D., &  Leifer,  L.  J.  (2006).  Engineering  design thinking,  teaching,  and  learning. IEEE Engineering  Management  Review.  34 (1):
65–90.
English,  L.  D.,  &  King,  D.  T.  (2015).  STEM learning through engineering design: fourth- grade  students’  investigations  in  aerospace. International  Journal  of  STEM  Education. 2 (1).
Fan, S. C., & Yu, K. C. (2017). How an integrative STEM  curriculum  can  benefit  students  in engineering  design  practices. International
Journal of Technology and Design Education. 27 (1): 107–129. Fisher,  Alec.  (2009). Berpikir  Kritis:  Sebuah Pengantar . Jakarta: Erlangga
Hasanah, Z., Pada, A. U. T., Safrida, S., Artika, W.,
&  Mudatsir,  M.  (2021).  Implementasi Model  Problem  Based  Learning  Dipadu LKPD Berbasis STEM untuk Meningkatkan Keterampilan  Berpikir  Kritis  pada  Materi Pencemaran Lingkungan. Jurnal Pendidikan Sains Indonesia , 9 (1), 65–75.
https://doi.org/10.24815/jpsi.v9i1.18134 Jolly,  A.  (2017). STEM  by  Design.  Strategies  and Activities  for  Grades  4-8 .  New  York: Routledge.
Mutakinati,  L.,  &  Anwari,  I.  (2018).  Analysis  of Students’ Critical Thinking Skill Of Middle School  Through  STEM  Education  Project- Based  Learning: Jurnal  Pendidikan  IPA Indonesia, 7 (1), 54-65.
Nuryanti, L., Zubaidah, S., & Diantoro, M. (2018). Analisis  kemampuan  berpikir  kritis  siswa SMP. Jurnal  Pendidikan:  Teori,  Penelitian, dan Pengembangan , 3 (2), 155-158.
Purwaningsih,  E.,  Sari,  S.  P.,  Sari,  A.  M.,  & Suryadi,  A.  (2020).  The  Effect  of  STEM- PjBL and Discovery Learning on Improving Students' Problem-Solving Skills of Impulse and  Momentum  Topic. Jurnal  Pendidikan IPA Indonesia, 9 (4), 465-476.
Rahmania, I. (2021). Project based learning (PjBL) learning  model  with  STEM  approach  in natural science learning for the 21st century. Budapest International Research and
Critics Institute (BIRCI-Journal):
Humanities and Social Sciences, 4 (1), 1161- 1167.
Riduwan. (2011). Dasar-Dasar Statistik . Bandung: Alfabeta.
Vol. 12, No. 3, 2023 (hal 214-222) https://jurnal.uns.ac.id/inkuiri
Sanders,  Mark.  (2009).  STEM,  STEM  Education,
STEMmania. The  Technology  Teache r,  2: 20-26.
Schnittka, C. (2012). Engineering Education in the
Science  Classroom:  A  Case  Study  of  One Teacher’s Disparate Approach with Ability- Tracked  Classrooms. Journal  of  Pre- College  Engineering  Education  Research. 2 (1): 35–48. Setiawan,  D.  (2020).  Pembelajaran  EDP-Problem Solving  Project  untuk  Melatih  Siswa Meningkatkan  Keterampilan  Berpikir  Kritis dan Penyelesaian Masalah. Jurnal Didaktika Pendidikan Dasar , 4 (2), 537–556.
https://doi.org/10.26811/didaktika.v4i2.147 Sugiyono,  P.  D.  (2017).  Metode  penelitian: pendekatan kuantitatif, kualitatif, kombinasi, dan R&D. Penerbit CV. Alfabeta: Bandung . Sutia,  C.,  &  Mahdalena,  M.  (2017,  November).
Motivasi Belajar Siswa SMA dan Kemampuan Merancang Pemecahan Masalah  Lingkungan  melalui  Pembelajaran Engineering  Design  Process.  In Seminar Penelitian Bidang IPA . Syukri, M., Soewarno, S., Halim, L., & Mohtar, L. E. (2018). The impact of engineering design process in teaching and  learning to enhance students’  science  problem-solving  skills. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia , 7 (1), 66– 75. https://doi.org/10.15294/jpii.v7i1.12297 Trilling, B., & Fadel, C. (2009). 21 st Century Skills: Learning  for  Life  in  Our  Times .  Jossey- Bass. Utomo,  A.  P.,  Prismasari,  D.  I.,  &  Narulita,  E.
(2021).  The  Effect  of  Agrosains  Based Engineering Design Process Learning Model  With  A  Stem  Approach  to  SMP
Student. JURNAL  PENDIDIKAN  SAINS (JPS) , 9 (2), 120.
https://doi.org/10.26714/jps.9.2.2021.120- 125 Yustiqvar,  M.,  Hadisaputra,  S.,  &  Gunawan,  G. (2019).  Analisis  penguasaan  konsep  siswa yang belajar kimia menggunakan multimedia interaktif berbasis green chemistry. Jurnal Pijar Mipa, 14(3), 135-14.