## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
e-ISSN: 2615-840X   p-ISSN: 2338-4379

## Implementasi Model
Problem Based Learning Dipadu LKPD Berbasis STEM untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis pada Materi Pencemaran Lingkungan
Zainatul Hasanah 1 , Andi Ulfa Tenri Pada* 1 , Safrida 1 , Wiwit Artika 1 , Mudatsir 2
1 Program Studi Magister Pendidikan Biologi FKIP Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh, Indonesia 2 Bagian Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh, Indonesia
*Email: andi_ulfa@unsyiah.ac.id
DOI: 10.24815/jpsi.v9i1.18134 Article History: Received: September 28, 2020 Revised: December 30, 2020 Accepted: January 1, 2021 Published: January 9, 2021
Abstract. The learning process only focuses on the material by memorizing concepts, students do not  use  LKPD  to  do  practical  work  optimally,  so  the  biology  learning  process  in  schools  does  not encourage students to practice critical thinking skills. This study aims to improve students' critical thinking  skills  by  using  the  PBL  learning  model  combined  with  STEM-based  worksheets  on environmental  pollution  conceptin  class  10 th SMA  Negeri  Bireuen  district.  The  approach  used  is experimental design, the  method used is quasi-experimental, with a pretest-posttest design non- equivalent control group design. Population in class 10 th IPA SMAN 1 and SMAN 2 Peusangan designed 252 people. The sampling technique used was purposive sampling technique. The research sample was 140 students. The number of samples in the experimental class was 71 people and 69 people in the control class. The instrument used was a reasoned multiple choice question accompanied by a rubric. The data analysis used was n-gain and independent t-test. The results showed that the critical thinking skills obtained was 0.93, with an increase in class critical thinking skills including the high category. The results of the independent sample t-test obtained Sig. (0,000) <α (0.05) then Ha is accepted, so it is suggested that there are differences in the critical thinking skills of students between the experimental class and the control class on environmental pollution material in class X SMAN Bireuen. The implementation of PBL learning model combined with STEM-based LKPD can improve students' critical thinking skills on environmental pollution material in class 10 th SMA Negeri Bireuen Regency.
Keywords : Problem based learning, STEM based worksheets, critical thinking skills, environmental pollution concept.

## Pendahuluan
Keterampilan  abad  ke-21  ini  meliputi  berpikir  kritis  dan  pemecahan  masalah, kreativitas, inovasi, komunikasi, dan kolaborasi. Pengembangan keterampilan abad ke-21 ini  dapat  dilakukan  pada  semua  disiplin  ilmu.  Keterampilan  berpikir  kritis  (KBK)  dapat diperoleh  melalui  pendidikan  (Ritonga,  dkk.,  2020).  Berpikir  kritis    pertama  kali dikembangkan  oleh  Edward  Glatser  pada  tahun  1941  (Zulmaulida,  dkk.,  2018).  Kondisi keterampilan berpikir di Indonesia saat ini para peserta didik masih berpikir di level tingkat rendah.  Keterampilan  berpikir  yang  membutuhkan  daya  nalar  tinggi  bukan  hanya  pada saat  ujian,  tetapi  harus  dilakukan  pada  proses  pembelajaran.  Keterampilan  tersebut

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
penting  bagi  peserta  didik  untuk  menghubungkan  konsep  dan  materi  sehingga  mampu memahami dan menyelesaikan permasalahan dalam kelas (Beers, 2011).
Penelitian  KBK  peserta  didik  di  Indonesia  sudah  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti, hasil penelitiannya tersebut menjelaskan bahwa kelemahan KBK peserta didik masih dalam kategori rendah dan belum optimal dalam proses pembelajaran (Rusmansyah, dkk., 2019). KBK peserta didik masih rendah dalam pembelajaran (Jainal, 2019). Dari analisis enam sub-KBK  (interpretasi,  analisis,  evaluasi,  kesimpulan,  penjelasan,  dan  pengaturan  diri), sub keterampilan interpretasi berada dalam kategori rendah karena lebih dari 60% peserta didik mampu menggambar interpretasi yang baik. Selain itu, sub-keterampilan evaluasi, analisis, dan pengaturan diri menjadi sub-KBK terendah yang dikuasai oleh peserta didik dibandingkan dengan sub KBK lainnya. Oleh karena itu perlu adanya penelitian lebih lanjut bagaimana cara membentuk KBK peserta didik agar mempengaruhi hasil belajar peserta didik (Basri, 2019).
Hasil  observasi  terhadap  peserta  didik  dan  proses  pembelajaran  di  SMAN  1 Peusagan  dan  SMAN  2  Peusangan,  terlihat  bahwa  peserta  didik  mempunyai  KBK  yang rendah, proses diskusi mengenai pemecahan masalah masih terlihat pasif. Rendahnya KBK disebabkan karena dalam proses pembelajaran hanya berfokus kepada materi saja dengan hafalan konsep, peserta didik tidak melakukan praktikum secara optimal, sehingga peserta didik  tidak  diberikan  kesempatan  untuk  menganalisis  suatu  permasalahan, mengidentifikasi, menyimpulkan ataupun memunculkan ide-ide baru atau suatu tindakan terhadap suatu permasalahan. Pada kenyataannya, penelitian menunjukkan bahwa proses pembelajaran biologi di sekolah kurang mendorong peserta didik untuk berpikir kritis. LKPD yang digunakan dalam pembelajaran tidak mengarahkan peserta didik untuk berpikir.
Solusi yang  akan dilakukan  yaitu dengan  menerapkan  model  PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM. Beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan penelitian yaitu tentang  penggunaan problem  based  learning (PBL)  pernah  dilakukan  oleh    Lapuz    & Fulgencio (2020) penggunaan PBL dapat meningkatkan KBK yang signifikan sebelum dan sesudah kegiatan belajar. Model PBL memiliki pengaruh yang lebih tinggi terhadap KBK dan sikap lingkungan dibandingkan dengan model konvensional. Penggunaan model PBL dalam kegiatan memecahkan masalah lingkungan mendorong kemampuan berpikir kritis siswa untuk menumbuhkan sikap lingkungan (Amin, dkk., 2020). Terdapat perbedaan yang signifikan hasil belajar antara peserta didik yang memiliki KBK tinggi dan rendah (Mulyanto, dkk., 2018). Model PBL memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk menemukan pengetahuan baru ke pengetahuan prasyarat mereka untuk memecahkan masalah. Oleh karena  itu,  mereka  berpartisipasi  dalam  proses  aktif  untuk  menciptakan  solusi  inovatif terhadap  masalah  tersebut  melalui  pengalaman  (Yazar,  2015).  Model  PBL  dapat meningkatkan prestasi belajar (Sartika, 2018).
LKPD berbasis STEM secara efektif dapat meningkatkan KBK peserta didik. Indikator menunjukkan  bahwa  fenomena  sains  memiliki  nilai  tertinggi  dan  indikator  penarikan kesimpulan memiliki nilai terendah (Sulistiyowati, dkk., 2018). Penggunaan LKPD berbasis STEM  mendapat  tanggapan  baik  dari  peserta  didik  dan  dapat  digunakan  dalam  proses pembelajaran  (Aristo  &  Togi,  2019).  Pembelajaran  STEM  terintegrasi  efektif  secara signifikan meningkatkan kemampuan berpikir ilmiah peserta didik (Agustina dkk., 2020).
Model  pembelajaran  PBL membantu  peserta  didik  untuk  mengembangkan kemampuan  dalam  mengidentifikasi  masalah  dan  peserta  didik  dituntut  bekerja  sama dalam menyelesaikan masalah yang diperoleh dari kehidupan nyata mereka. Peserta didik menyadarinya  pembelajaran  dibutuhkan  untuk  memecahkan  dan  memahami  masalah yang  sangat  penting  (Barrows,  2002).  Selain  itu,  PBL  dipadu  dengan  pendidikan  STEM untuk  menghasilkan  pembelajaran  yang  bermakna  melalui  integrasi  sistematis pengetahuan,  konsep,  dan  keterampilan  (Tseng,  dkk.,  2013).  Model  PBL  merupakan pembelajaran  aktif  dan  sangat  efektif  dalam  menciptakan  pengetahuan,  dan  dapat

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
meningkatkan  kemampuan  analisis,  evaluasi  dan  penciptaan).  Model  PBL  lebih  efektif untuk mengajar daripada diskusi ceramah tradisional (Tarhan & Ayyildiz, 2015).
Model  PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM diterapkan di kelas eksperimen dan pada  kelas  kontrol  yang  digunakan  yaitu  pembelajaran  konvensional.  Tujuan  penelitian untuk  menganalisis  peningkatan  KBK  peserta  didik  dengan  menggunakan  model pembelajaran  PBL  dipadu  dengan  LKPD  berbasis  STEM  pada  materi  pencemaran lingkungan  di  kelas  X  SMAN  1  Peusangan  dan  SMAN  2  Peusangan.  Hipotesis  dalam penelitian ini, implementasi model pembelajaran PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM dapat  meningkatkan  KBK  peserta  didik  pada  materi  pencemaran  lingkungan  di  kelas  X SMAN  1  dan  SMAN  2  Peusangan.  Manfaat  dari  hasil  penelitian  ini,  antara  lain  dapat membantu  peserta  didik  untuk  memahami  dan  mengalami  proses  penyelidikan  ilmiah dalam  belajar  secara  langsung,  mengembangkan  keterampilannya  untuk  menerapkan pengetahuan mereka, sehingga mempengaruhi motivasi dan prestasi belajarnya.

## Metode
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  SMAN  1  Peusangan  dan  SMAN  2  Peusangan.  Waktu penelitian dilakukan pada  bulan Maret-April semester genap tahun ajaran 2019/2020 di kelas  X  IPA.  Pengambilan  sampel  di  kedua  sekolah  tersebut  berdasarkan  nilai  UN  pada mata pelajaran biologi pada tahun 2019 yang menunjukkan dikedua tersebut memiliki nilai rata-rata terendah.
Pendekatan yang digunakan yaitu kuantitatif. Jenis penelitian quasi eksperimen dan menggunakan  metode  terapan  untuk  mengetahui  perbedaan  yang  muncul  dari  suatu perlakuan  pada  variabel  eksperimen.  Perlakuan    kedua  kelompok    eksperimen  dan kelompok  kontrol  untuk  menguji  akibat  dari  perlakuan  yang  digunakan  dalam pembelajaran.
Penelitian ini menggunakan rancangan pretest-posttest non-equivalent control group design .  Langkah-langkah dalam penelitian ini adalah (1) memberikan pretes KBK untuk kelompok  eksperimen  dan  kelompok  kontrol,  (2)  memberikan  perlakuan  dengan menerapkan model PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM pada kelompok eksperimen dan pembelajaran konvensional pada kelompok kontrol, dan (3) memberikan postes KBK untuk  kedua  kelas.  Desain  ini  akan  membandingkan  nilai  pretes dan  nilai postes kelas eksperimen dan kelas kontrol.  Rancangan pretest-posttest non-equivalent control group design yaitu pada Tabel 1.
Tabel 1. Pretest-Posttest Non-Equivalent Control Group Design
Kelompok Pretes Perlakuan Postes A (Perlakuan) P1 X1 P2 B (Kontrol) K1 X2 K2 Keterangan:
A  :  Perlakuan
B  :  Kontrol P 1 :  Nilai Pretes (Sebelum dilakukan pembelajaran) P 2 :  Nilai Postes (Sesudah dilakukan pembelajaran) K 1 :  Nilai Pretes (Sebelum dilakukan pembelajaran konvensional) K 2 :  Nilai Postes (Sesudah dilakukan pembelajaran konvensional) X 1 :  Perlakuan menggunakan PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM X 2 :  Perlakuan menggunakan pembelajaran konvensional
Populasi  dalam  penelitian  ini  adalah  seluruh  peserta  didik  kelas  X  IPA  SMAN  1 Peusangan dan SMAN 2 Peusangan yang berjumlah 252 orang peserta didik. Sampel dalam

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
penelitian  ini  berjumlah  140  orang  peserta  didik.  Peneliti  menentukan  kelas  sampel penelitian  menggunakan purpossive  sampling .  Pengambilan  kelas  eksperimen  dan  kelas kontrol ditentukan dengan melihat nilai standar deviasi dari hasil pretes peserta didik yang homogen (kemampuan peserta didik yang homogen).  Instrumen yang digunakan untuk mengukur KBK yaitu soal pilihan ganda beralasan yang disertai dengan rubrik. Parameter dalam penelitian adalah mengukur KBK peserta didik dengan menggunakan enam indikator yaitu focus (fokus), reason (alasan), inference (simpulan), situation (situasi), clarity (kejelasan), dan overview (memeriksa kembali) (Ennis dalam Hapsari, 2016). Pelaksanaan  penelitian  ini  menggunakan  beberapa  teknik  antara  lain:  rencana pelaksanaan pembelajaran (RPP), LKPD dan instrumen tes. Tahapan analisis data yaitu: 1) uji normalitas, untuk menguji normalitas data digunakan uji kolmogorov-smirnov . Untuk melakukan uji normalitas ini menggunakan program SPSS. Kriteria uji normalitas jika nilai Sig. > 0,05 dinyatakan normal, 2) uji homogenitas, untuk menguji homogenitas data dapat menggunakan uji levene test. Untuk melakukan uji homogenitas ini menggunakan program SPSS. Kriteria uji  homogenitas jika nilai Sig. > 0,05 dinyatakan  homogen, 3) uji  n-gain menggunakan formula Meltzer, dan  4) independen sample t-test , yaitu uji komparatif atau uji beda untuk mengetahui adakah perbedaan mean atau rerata yang bermakna antara 2 kelompok. Untuk melakukan uji ini menggunakan program SPSS. Kriteria jika ( p < 0,05) maka terdapat perbedaan KBK peserta didik.

## Hasil dan Pembahasan
Penilaian hasil pelaksanaan implementasi PBL dipadu dengan LKPD berbasis STEM dan pembelajaran konvensional dilihat berdasarkan pada indikator  KBK dari nilai pretes, postes dan n-gain . Peningkatan KBK dianalisis melalui formula n-gain oleh Meltzer. Hasil uji peningkatan KBK kelas eksperimen disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Peningkatan KBK Peserta Didik Kelas Eksperimen
Nilai N Rerata Std. Deviation Pretes 71 29,15 4,23 Postes 71 75,28 5,51 N-gain 71 72,03 9,22
Tabel 2 menunjukkan rerata n-gain kelas eksperimen sebesar 72,03. Hasil gain KBK diperoleh 0,93. Jadi peningkatan KBK kelas eksperimen termasuk kategori tinggi.  Sejalan dengan  (Tseng,  dkk.,  2013)  menyatakan  bahwa  mengintegrasikan  aspek  STEM  dapat berdampak  positif  berdampak  pada  minat  dan  peningkatan  KBK  peserta  didik.  LKPD berbasis  STEM  dapat  mengembangkan  keterampilan  kreatif  dan  kritis  siswa,  melalui penggunaan  soal  yang  menggunakan  indikator  keterampilan  berpikir  kritis  dan  kreatif. Integrasi  ini  memungkinkan  peserta  didik  untuk  belajar  untuk  menerapkannya  pada masalah kehidupan nyata (Zhbanova, 2017).
Pendekatan  STEM  merupakan  suatu  yang  terintegrasi  pendekatan  proses  belajar mengajar yang mengintegrasikan konten dan keterampilan dalam sains, teknologi, teknik, dan matematika (Lou, dkk., 2014). LKPD berbasis STEM dapat meningkatkan keterampilan berpikir  kritis  dan  kreatif  kriteria  rata-rata  tinggi  (Yulianti  dkk.,  2020).  Model  PBL pembelajaran  dapat  meningkatkan  keterampilan  berpikir  kreatif  (Maskur,  dkk.,  2020). Model  PBL berpusat pada peserta didik yang secara  efektif meningkatkan pembelajaran (Saputro,  dkk.,  2020).  Model  PBL  mampu  mengembangkan  keterampilan  berpikir  kritis (Silva, dkk., 2018).

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
Model  PBL  dapat  membantu  peserta  didik    mampu  menggali  penyebab  dari permasalahan,  merumuskan  masalah  nyata  dan  kemudian  menawarkan  solusi  untuk masalah  tersebut  masalah.  Mampu  bekerja  sama  dalam  memecahkan  masalah  dengan anggota kelompoknya masing-masing dan mampu mengungkapkan pendapatnya di depan kelas  dan  mampu  berargumen  untuk  mempertahankan  pendapatnya  (Kardoyo,  dkk., 2020)
Rata-rata  indikator  KBK  peserta  didik  dengan  penerapan  model  pembelajaran  PBL dipadu LKPD berbasis STEM pada materi pencemaran lingkungan pada kelas eksperimen disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rerata Indikator KBK Peserta didik Kelas Eksperimen Penerapan model PBL dipadu LKPD berbasis STEM peserta didik pada tahap fokus, peserta didik diberikan kesempatan untuk mengidentifikasi permasalahan sesuai dengan fakta-fakta pencemaran lingkungan secara jelas. Peserta didik terlatih untuk memusatkan perhatiannya  untuk  mengidentifikasi  permasalahan  mengenai  pencemaran  lingkungan. Pembelajaran STEM dapat mengembangkan keterampilan menganalisis dan memecahkan masalah  yang  terjadi  dalam  kehidupan  nyata.  Masalah  dihadirkan  untuk  mendorong peserta  didik  berpikir  secara  mendalam  untuk  menyelesaikan  masalah  masa  kini (Mutakinati, dkk., 2018).
Model  PBL  dipadu  LKPD  berbasis STEM  mampu  memberikan  dan  menjelaskan alasan  memilih  kesimpulan  yang  diambil  oleh  peserta  didik.  Pada  saat  penarikan kesimpulan, peserta didik juga mampu membuat kesimpulan yang tepat dan kesimpulan yang  dibuat  relevan.  Pada  tahap  situasi  peserta  didik  mampu  menggunakan  semua informasi yang penting.
Pada tahap kejelasan peserta didik mampu memberikan penjelasan (membenarkan atau mengklarifikasi) lebih lanjut tentang kesimpulan akhir berdasarkan eksperimen yang dilakukan tentang pencemaran lingkungan. Pada tahap memeriksa kembali, peserta didik mampu  melakukan  mengecekan  kebenaran  dari  solusi  yang  diperoleh  dengan  cara mengaitkannya  dengan  konteks  situasi  masalah  yang  diberikan.  Hal  ini  sesuai  dengan penelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa semua indikator KBK dikategorikan cukup. Jika  dibandingkan,  kemampuan  berpikir  kritis  sebelumnya  dengan  diberikannya  LKPD berbasis  pendekatan  STEM  terdapat  beberapa  indikator  yang  mengalami  peningkatan (Hartini,  dkk.,  2020).  Sejalan  dengan  (Marshall  dan  Harron,  2018)  menyatakan  bahwa mengintegrasikan  aspek  STEM  dapat  berdampak  positif  berdampak  pada  minat  peserta didik terutama dalam hal peningkatan berpikir kritis peserta didik.
Penerapan  LKPD  berbasis  STEM  dapat  meningkatkan  KBK  peserta  didik  dengan kategori cukup. Melalui LKPD berbasis STEM peserta didik untuk melatih KBK peserta didik
Rerat a In d ik at o r KB K 27.7 28.73 35.87 28.83
27.7 25.73 78.78 71.08 75.87
77.28 77.84 70.8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Fokus Alasan
Simpulan Situasi Kejelasan Memeriksa kembali Pretes Posttes

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
tepat untuk digunakan dalam pembelajaran (Hartini, dkk., 2020). Penerapan model PBL dapat meningkatkan KBK peserta didik. Peserta didik mampu memecahkan suatu kasus dengan melakukan analisis yang tepat dan mampu memberikan solusi alternatif. Peserta didik menganggap proses pembelajaran lebih menarik dan menantang. Peserta didik bisa mengungkapkan pendapat mereka dengan baik di depan kelas (Kardoyo, dkk., 2020).
Sebelum dilakukan uji hipotesis, uji prasyarat independent sample t-test adalah uji normalitas dan homogenitas. Hasil uji independent sample t-test posttes KBK peserta didik di SMAN 1 Peusangan dan SMAN 2 Peusangan, dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji Independent Sample t-test KBK Peserta Didik Kelas Rerata Posttest   Uji Normalitas Uji Homogenitas Signifikansi *) Eksperimen 75,28 0,069 (Normal) 0,935 (Homogen) Sig (0,000) Kontrol 63,72 0,061 (Normal)
Berdasarkan Tabel 3 menunjukkan hasil uji independent sample t-test diperoleh Sig. (0,000)  <  α (0,05)  maka  Ha  diterima,  jadi  disimpulkan bahwa  terdapat  perbedaan  KBK peserta  didik  antara  kelas  eksperimen  dan  kelas  kontrol  pada  materi  pencemaran lingkungan di kelas X SMAN Bireuen.  Pembelajaran menggunakan model pembelajaran PBL dipadu LKPD berbasis STEM lebih efektif digunakan untuk meningkatkan KBK peserta didik dibandingkan dengn pembelajaran konvensional pada materi pencemaran lingkungan di kelas X SMAN Bireuen.
Perbedaan  peningkatan rata-rata pretes dan posttes KBK peserta didik dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Rerata Pretes dan Postes KBK Kelas Eksperimen dan Kelas Kontrol Gambar 2. menunjukkan bahwa rerata yang diperoleh pada kelompok eksperimen dan kontrol dapat dilihat bahwa rerata KBK peserta didik pada kelompok eksperimen lebih besar  dari  kelompok  kontrol.  Hal  ini  dapat  diartikan  bahwa  penggunaan  model pembelajaran  PBL  dipadu  LKPD  berbasis STEM  dapat  meningkatkan  KBK  peserta  didik dalam belajar materi pencemaran lingkungan.
Adanya perbedaan KBK peserta didik pada kedua kelas disebabkan karena perlakuan pembelajaran  yang  berbeda  pada  kedua  kelas  tersebut.  Pada  kelas  eksperimen  yang diajarkan  menggunakan  model  pembelajaran  PBL  dipadu  LKPD  berbasis STEM  proses berpikir  peserta  didik  pada  tahap  fokus,  peserta  didik  diberikan  kesempatan  untuk mengidentifikasi permasalahan sesuai dengan fakta-fakta pencemaran lingkungan secara
R er at a Pr et es d an P ost es K BK 29.15 29.92 75.28 63.72 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Eksperimen Kontrol Pretes
Posttes

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
jelas.  Peserta  didik  mampu  terlatih  untuk  memusatkan  perhatiannya  untuk mengidentifikasi permasalahan mengenai pencemaran lingkungan.
Penggunaan  LKPD  berbasis  STEM  ini  antusias  peserta  didik  dalam  memecahkan masalah melalui pembuatan produk.  Hal itu dapat mendorong peserta didik aktif dalam belajar.  Pembelajaran  menggunakan  pendekatan  STEM  peserta  didik  dapat  mengamati fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari dan membantu peserta didik untuk melakukan  perancangan  produk  yang  akan  dihasilkan  tentang  pencemaran  lingkungan. Peserta didik diarahkan dan dibimbing untuk mengamati dan melihat  LKPD. Pemecahan masalah yang dilakukan peserta didik yaitu melalui produk yang dihasilkan peserta didik pada materi pencemaran lingkungan adalah saringan air untuk menyaring air keruh.
Belajar dengan STEM membuat peserta didik saling berdiskusi menuangkan ide dan pemikirannya untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang ada di LKPD sesuai langkah dalam pembelajaran. Dalam pembelajaran peserta didik mendapatkan informasi atau hal baru dari apa yang telah diamati dan menguraikan ide baru dengan memahami percobaan dan menjawab pertanyaan sesuai kemampuan dan pengetahuan. Selain itu, peserta didik menerapkan pemahaman kedalam konsep dengan mengumpulkan hasil data percobaan. Peserta  didik  juga  diminta  untuk  merancang  alat  serta  membuat  saringan  air  untuk menyaring air keruh.
Penggunaan pendekatan STEM terintegrasi mampu membantu peserta didik dalam memperoleh  ilmu  pengetahuannya  dengan  cara  menemukan  dan  melakukan  percobaan untuk  membuktikan  hipotesis  yang  dibuat.  Pendidikan  STEM  terintegrasi  tampaknya meningkatkan  prestasi  akademik  lebih  sesuai  dengan  pendekatan  konstruktivis  tetapi memiliki efek terbatas pada prestasi akademik (Sarican, dkk., 2018).
Model  PBL  dapat  meningkatkan  keterlibatan  peserta  didik  sendiri  dalam  belajar, dengan  demikian  mengarah  pada  peningkatan  KBK  dan  peningkatan  motivasi  untuk mencari informasi baru (Choi, dkk., (2014).  PBL dapat meningkatkan KBK peserta didik, karena melibatkan peserta didik dalam proses pembelajaran seperti  klarifikasi masalah, penilaian  kebutuhan  informasi,  identifikasi  hubungan  antara  konsep,  kerja  sama  antara bentuk-bentuk  baru  pengetahuan,  produksi  hipotesis  yang  mungkin,  memperdebatkan masalah terkait situasi, mempertimbangkan solusi alternative (Yuan, dkk., 2014). Bahkan, model  PBL  adalah  prediktor  terkuat  pengembangan  pemikiran  kritis,  ditandai  dengan fasilitasi otentik keterampilan, termasuk membimbing peserta didik untuk mengeksplorasi, mengevaluasi,  dan  mensintesis  ide  dengan  bebas  (Martyn,  dkk.,  2014).  Penggunaan Problem based video animation instruction efektif dalam meningkatkan KBK (Ritonga, dkk., 2020).
Model PBL dipadu dengan STEM untuk menghasilkan pembelajaran yang bermakna melalui integrasi sistematis pengetahuan, konsep, dan keterampilan (Tseng, dkk., 2013). Penggunaan  LKPD  berbasis  STEM  juga  pernah  dilakukan  oleh  Sulistiyowati,  dkk  (2018) yang  menjelaskan  LKPD  berbasis  STEM  secara  efektif  dapat  meningkatkan  KBK  dan prestasi belajar (Yildirim, 2011).
LKPD berbasis STEM dapat digunakan untuk melatih KBK yang tepat untuk digunakan dalam pembelajaran (Hartini, dkk., 2020). Implementasi LKPD dasar STEM dan kearifan lokal  dapat  diimplementasikan  di  kegiatan  belajar  mengajar,  juga  meningkatkan kemampuan  kritis  untuk  berpikir  (Prasadi,  dkk.,  2020).    Penggunaan  LKS  STEM  dapat meningkatkan  motivasi  belajar  siswa,  sedangkan  untuk  aktivitas  belajar  siswa menunjukkan nilai 24,9>5,99 yang artinya dengan menggunakan LKS STEM juga dapat meningkatkan  aktivitas  belajar  siswa    (Rahmiza,  dkk.,  2015).  Modul  STEM  terintegrasi kewirausahaan efektif untuk meningkatkan keterampilan proses sains siswa (Adlim, dkk., 2015).
Hasil  uji  siginfikansi  menunjukkan  peningkatan  keterampilan  berpikir  kritis  siswa melalui  pembelajaran  PBL-STEM  lebih  besar  daripada  pembelajaran  PBL.  Siswa  juga memberikan respon yang baik terhadap penerapan PBL-STEM dalam pembelajaran di era

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
Covid-19 sebesar 81% (Putri, dkk., 2020). Pembelajaran berbasis masalah menggunakan metode praktikum dapat mempengaruhi keterampilan proses sain siswa dalam belajar. Hal ini  dapat  dilihat  tingginya  perolehan  skor  n-gain  pada  kelas  eksperimen  dibandingkan penerapan  pembelajaran  konvensional  di  kelas  kontrol.  Pembelajaran  pembelajaran berbasis masalah menggunakan metode praktikum dapat meningkatkan motivasi belajar siswa  dalam  belajar  kimia.  Respon  siswa  terhadap  penerapan  pembelajaran  berbasis masalah  menggunakan  metode  praktikum  pada  pokok  bahasan  hidrolisis  garam mendapatkan respon positif dari siswa (Yusmanida, dkk., 2017).

## Kesimpulan
Implementasi  model  pembelajaran  PBL  dipadu  dengan  LKPD  berbasis  STEM  dapat meningkatkan  keterampilan  berpikir  kritis  peserta  didik  SMA  pada  materi  pencemaran lingkungan. Di samping itu, terdapat perbedaan KBK peserta didik antara kelas eksperimen dan kelas kontrol pada materi pencemaran lingkungan.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Dr.  Wiwit  Artika,  S.Si.,  M.Ed.  Mimie Saputri, S.Pd., M.EEL., dan Dr. Muhibbuddin, M.S. yang  telah  membantu  menvalidasi instrumen penelitian  ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Afria, S.Pd., Yanti Fitriana, S.Pd., Megawati, S.Pd., dan Amiruddin, S.Pd.  sebagai observer serta peserta didik kelas  X  IPA  SMAN  1  Peusangan  dan  SMAN  2  Peusangan  Kabupate  Bireuen  atas partisipasinya selama penelitian.

## Daftar Pustaka
Adlim,  A.,  Saminan,  S.,  &  Ariestia,  S.  2015.  Pengembangan  Modul  STEM  Terintegrasi Kewirausahaan  Untuk  Meningkatkan  Keterampilan  Proses  Sains  Di  Sma  Negeri  4 Banda  Aceh. Jurnal  Pendidikan  Sains  Indonesia  (Indonesian  Journal  of  Science Education) , 3(2):112–130
Agustina,  R.,  Huda,  I.,  &  Nurmaliah,  C.  2020.  Implementasi  pembelajaran  STEM  pada materi sistem reproduksi tumbuhan dan hewan terhadap kemampuan berpikir ilmiah peserta didik SMP. Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education) , 8(2):241-256
Aristo,  R.W.  &  Tampubolon,  T.  2019.  STEM  approach  students’  worksheet  development with 4d model in sound waves topic. International Journal of Scientific Research and Engineering Development , 2(4):256-259
Amin,  S.,  Utaya,  S.,  Bachri,  S.,  Sumarmi,  &  Susilo,  S.  2020.  Effect  of  problem-based learning on critical thinking skills and environmental attitude. Journal for the Education of Gifted Young Scientists , 8(2):743–755
Basri,  H.  2019.  Investigating  critical  thinking  skill  of  junior  high  school  in  solving mathematical problem. International Journal of Instruction, 12(3):745-758

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
Beers, S.Z. 2011. 21 st Century Skills: Preparing for Their Future . London: ASD Author
Choi, E., Lindquist, R., & Song, Y. 2014. Effects of problem-based learning vs. traditional lecture  on  Korean  nursing  students'  critical  thinking,  problem-solving,  and  self- directed learning. Nurse Educ , 34(1):52–56
Fazriyah,  N.,  Supriyati,  Y.,  &  Rahayu,  W.  2018.  Watson-Glaser’s  critical  thinking  skills watson- glaser ’s critical thinking skills. 2nd International Conference on Statistics, Mathematics, Teaching, and Research. Journal of Physics: Confrence .Ser., 1028:1–6 Hapsari, S. 2016. A descriptive study of the critical thinking skills of social science at junior high school. Journal of Education and Learning, 10(3):228-234
Hartini, S., Mariani, I., Misbah, & Sulaeman, N. F. 2020. Developing of students worksheets through STEM approach to train critical thinking skills. Journal of Physics: Conference Series , 1567(4):042029
Jainal, S. & Yosephine L.I.S. 2019. Macromedia flash based on guided inquiry in critical thinking  skills  as  learning  innovations. International  Journal  on  New  Trends  in Education and Their Implications , 10(3):21–29
Kardoyo, Ahmad, N., & Hengky, P. 2020. Problem-based learning strategy: its impact on students’  critical  and  creative  thinking  skills. European  Journal  of  Educational Research , 9(3):1141-1150
Lapuz, A.M. & Fulgencio, M. 2020. Improving the critical thinking skills of secondary school students  using  problem-based  learning. International  Journal  of  Academic Multidisciplinary Research (IJAMR) , 4(1):1–7
Lou,  S.J.,  Tsai,  H.Y.,  Tseng,  K.H.,  &  Shih,  R.C.  2014.  Effects  of  implementing  STEM-i project-based learning activities for female high school students. International Journal of Distance Education Technologies , 12(1):52–73
Marshall, J.A. & Harron, J.R. 2018. Making learners: a framework for evaluating making in stem education. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning , 12(2):417-434
Martyn, J., Terwijn, R., Kek, M.Y., & Huijser, H., 2014. Exploring the relationships between teaching,  approaches  to  learning  and  critical  thinking  in  a  problem-based  learning foundation nursing course. Nurse Education , 34(5):829–835
Maskur, R., Sumarno, Rahmawati, Y., Pradana, K., Syazali, M., Septian, A., & Palupi, E.K. 2020. The effectiveness of problem based learning and aptitude treatment interaction in  improving  mathematical  creative  thinking  skills  on  curriculum  2013. European Journal of Educational Research , 9(1):375–383
Meltzer,  D.E.  2002.  The  relationship  between  mathematics  preparation  and  conceptual learning  gains in  physics:  a  possible  “hidden  variable”  in  diagnostic  pretest  scores. American Journal of Physics , 70(12):1259–1268
Mulyanto, H., Gunarhadi, G., & Indriayu, M. 2018. The effect of problem based learning model on student mathematics learning outcomes viewed from critical thinking skills. International Journal of Educational Research Review , 3(2):37–45

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
Mutakinati, L., Anwari, I., & Yoshisuke, K. 2018. Analysis of students’ critical thinking skill of  middle  school  through  stem  education  project-based  learning. Jurnal  Pendidikan IPA Indonesia , 7(1):54–65
Prasadi,  A.H.,  Wiyanto,  W.,  &  Erni,  S.  2020.  The  implementation  of  student  worksheet based on STEM (scienc technology, engineering, mathematics) and local wisdom to improve  of  critical  thinking  ability  of  fourth  grade  students. Journal  of  Primary Education, 9(3):227–237
Putri, C.D., Indarini, D.P., & Rubini, B. 2020. Problem based learning terintegrasi STEM di era  pandemi  covid-19  untuk  meningkatkan, JIPI  (Jurnal  IPA  &  Pembelajaran  IPA) , 4(2):193–204
Rahmiza,  M.S.  &  Adlim,  M.  2015.  Pengembangan  LKS  STEM  (Science,  Technology, Engineering,  And  Mathematics)  dalam  Meningkatkan  Motivasi  dan  Aktivitas  Belajar Siswa SMA Negeri 1 Beutong Pada Materi Induksi Elektromagnetik. Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education), 3(1):239–250
Ritonga, S., Safrida, S., Huda, I., Supriatno, & Sarong, M. A. 2020. The effect of problem- based video animation instructions to improve students’ critical thinking skills. Journal of Physics: Conference Series , 1460(1):1-6
Rusmansyah,  Yuanita,  L.,  Ibrahim,  M.,  Isnawati,  &  Prahani,  B.K.  2019.  Innovative chemistry learning model: Improving the critical thinking skill and self-efficacy of pre- service chemistry teachers. Journal of Technology and Science Education , 9(1):59–76
Saputro, A.D., Atun, S., Wilujeng, I., Ariyanto, A., & Arifin, S. 2020. Enhancing pre-service elementary teachers’ selfefficacy and critical thinking using problem-based learning. European Journal of Educational Research, 9(2):765–773
Sartika, R.P. 2018.  The implementation of problem based learning to improve students’ understanding in management of laboratorium subject. Edusains , 10(2):197–205
Silva, A.B., Da, Bispo, A.C.K., De, A., Rodriguez, D.G., & Vasquez, F.I.F. 2018. Problem- based learning: A proposal for structuring PBL and its implications for learning among students  in  an  undergraduate  management  degree  program. Gestao  Magazine/ Revista de Gestao , 25(2):160–177
Sulistiyowati, S., Abdurrahman, A., & Jalmo, T. 2018. The effect of STEM-based worksheet on students’ science literacy. Tadris: Jurnal Keguruan dan Ilmu Tarbiyah , 3(1):89-96
Sarican, G. & Akgunduz, D. 2018. The impact of integrated STEM education on academic achievement,  reflective  thinking  skills  towards  problem  solving  and  permanence  in learning in science education. Journal of Educational Sciences , 13(1):94–107
Tarhan, L. & Ayyildiz, Y. 2015. The views of undergraduates about problem-based learning applications in biochemistry course. Journal of Biological Education , 49(2):116-126
Tseng,  K.H.,  Chang,  C.C.,  Lou,  S.J.,  &  Chen,  W.P.  2013.  Attitudes  towards  science, technology,engineering and mathematics (STEM) in a project-based learning (PjBL) environment. International Journal of Technology and Design Education , 23(87): 87- 102

## Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education)
Yazar,  S.B.B.  2015.  Creative  and  critical  thinking  skills  in  problem-based  learning environments. Journal of Gifted Education and Creativity , 2(2):71–71
Yildirim,  N.,  Kurt,  S.,  &  Ayas,  A.  2011.  The  effect  of  the  worksheets  on  students’ achievement in chemical equilibrium. Journal of Turkish Science Education , 8(3):44- 58
Yuan, H., Wipada, K., Klunklin, A., & Williams, B. 2014. Promoting critical thinking skills through problem-based learning. Journal of Social Science and Humanities, 2(2)86- 100
Yusmanidar,  Y.,  Khaldun,  I.,  &  Mudatsir,  M.  2017.  Penerapan  pembelajaran  berbasis masalah menggunakan metode praktikum dalam upaya meninggkatkan keterampilan proses sain dan motivasi siswa pada pokok bahasan hidrolisis garam. JIPI (Jurnal IPA & Pembelajaran IPA) , 1(1):73–80
Yulianti, D., Wiyanto, Rusilowati, A., & Nugroho, S.E. 2020. Student worksheets based on science,  technology,  engineering  and  mathematics  (STEM)  to  facilitate  the development  of critical and creative thinking skills. Journal of Physics:  Conference Series , 1567(2):1-6
Zhbanova, K.S. 2017. How the arts standards support stem concepts: a journey from stem to  steam  of  STEM  arts,  crafts,  and  constructions. Journal  of  STEM  Arts  Craft,  and Constructions , 2(2):1–14