Vol. 7 No. 2 Maret 2023 e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944 DOI: 10.58258/jisip.v7i1.4911/http://ejournal.mandalanursa.org/index.php/JISIP/index
Pengembangan Perangkat Pembelajaran PBL (Problem Based Learning) Berbasis STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) Untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis dan Keterampilan Komunikasi Siswa Kelas X SMA
Selvira Hestari 1 , Ibrohim 2 , Abdul Gofur 3
Universitas Negeri Malang Article Info Abstract Article history: Received : 21 February 2023 Publish :  02 March 2023 This  study  aims  to  produce  STEM-integrated  PBL  learning  tools  on  Ecosystems  and Environmental  Change  material  that  are  valid  for  training  students'  critical  thinking  and communication skills. Development of learning tools using the ADDIE model. The validation results  of  the learning  tools  developed  were  stated to be  very  valid based  on  the  average rating  of  the  learning  design  expert  validators  and  field  practitioners.  The  results  of  the paired t-test showed that there were differences in the mean scores of the pre-test and post- test  student’s  critical  thinking  skills.  The  average  score  for  each  aspect  of  students' communication skills is included in the good criteria. Based on the results of the study it can be  concluded  that  PBL  learning  tools  can  help  train  students'  critical  thinking  and communication skills.

## Keywords:
STEM-integrated PBL learning
Tools Critical Thinking Skill Communication Skill Info Artikel Abstrak Article history: Diterima : 21 Februari 2023 Publis :  02 Maret 2023 Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menghasilkan  perangkat  pembelajaran  PBL  berbasis  STEM pada materi Ekosistem dan Perubahan Lingkungan yang valid untuk melatihkan keterampilan berpikir kritis dan komunikasi siswa. Pengembangan perangkat pembelajaran menggunakan model ADDIE. Hasil validasi perangkat pembelajaran yang dikembangkan dinyatakan sangat valid  berdasarkan  rerata  penilaian  dari  validator  ahli  rancangan  pembelajaran  dan  praktisi lapangan. Hasil uji T berpasangan menunjukkan adanya perbedaan hasil rerata skor tes awal dan  tes  akhir  keterampilan  berpikir  kritis  siswa.    Rerata  skor  tiap  aspek  keterampilan komunikasi  siswa  termasuk  dalam  kriteria  baik.  Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat disimpulkan  perangkat  pembelajaran  PBL  dapat  membantu  melatih  keterampilan  berpikir kritis dan komunikasi siswa.
This is an open access article under the Lisensi Creative Commons Atribusi-Berbagi Serupa 4.0 Internasional
Corresponding Author: Selvira Hestari Universitas Negeri Malang Email : selvira.hestari.1803418@students.um.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Seiring perkembangan zaman, tuntutan bagi siswa juga semakin besar untuk mampu bersaing dan bertahan menghadapi tantangan dalam kehidupan nyata. Siswa dituntut untuk memiliki bekal keterampilan dalam mempraktikkan dan mengaplikasikan pengetahuannya. Tuntutan bagi siswa saat ini adalah untuk menguasai kompetensi yang utuh, yaitu kepandaian kritis, berpikir kreatif, kolaborasi, serta komunikasi (Abidin 2016). (Greenstein 2012) menyatakan siswa perlu berpikir kritis dan kreatif untuk dapat berkomunikasi dan berkolaborasi secara efektif dan bekerja secara global serta menjadi pemimpin di lingkungannya. Berdasarkan paparan tersebut dapat dikatakan bahwa keempat keterampilan abad 21 memiliki keterkaitan.
Keterampilan berpikir kritis merupakan komponen penting dalam pendidikan yang artinya kemampuan  penting  yang  wajib  dimiliki  setiap  siswa  supaya  dapat  dipergunakan  untuk merampungkan  masalah.  Berpikir  kritis  mendorong  siswa  memiliki  inisiatif  baru  untuk mengumpulkan,  mengatur,  menganalisis,  dan  mengkomunikasikan  informasi  yang  dapat digunakan bersama oleh para siswa melalui instruksi menyeluruh dan sistematis (Cosgrove 2011). Keterampilan  komunikasi  juga  berperan penting  dalam  dunia  pendidikan  khususnya  bagi  para
Jurnal Ilmu Sosial dan Pendidikan (JISIP)                                          e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944
pesera  didik.  Kebutuhan  setiap  siswa  saat  ini  adalah  untuk  menganalisis  dan  memprioritaskan komunikasi untuk menjalani kehidupan mereka secara efektif di berbagai bidang, oleh karena itu komunikasi  yang  efektif  merupakan  komponen  kunci  dari  pengajaran  di  kelas  (NEA  2012). Beberapa metode yang cukup sering dilakukan yaitu ceramah, diskusi dan praktikum. Menurut guru biologi, tujuan dalam pembelajaran biologi di sekolah adalah siswa dapat menguasai dan memahami  materi  sehingga  mampu  menerapkannya.  Berpikir  kritis  juga  menjadi  salah  satu tujuan  pembelajaran  karena  dalam  pendidikan  abad  21  mengharuskan  siswa  mampu  berpikir kritis yang diperlukan oleh siswa untuk menyelesaikan permasalahan yang mereka temui. Namun, dalam  pembelajaran  biologi  guru  belum  secara  khusus  membuat  rancangan  pembelajaran  dan instrumen  untuk  melatihkan  keterampilan  4C  terutama  berpikir  kritis  dan  keterampilan komunikasi siswa.
Model pembelajaran PBL mengarahkan siswa untuk menggunakan informasi dengan tujuan menyelesaikan suatu masalah yang lebih efektif dibandingkan jika siswa belajar dengan membaca atau mendengarkan saja. Penelitian  (Alrahlah 2016) tentang keefektifan penerapan PBL dalam pendidikan  kedokteran  gigi,  didapatkan  hasil  bahwa  PBL  dapat  meningkatkan  keterampilan berpikiran  kritis,  mengajarkan  mahasiswa  menganalisis  dan  memecahkan  masalah nyata,  yang dapat  membantu  mereka  mempersiapkan  karir  di  masa  depan.  Pembelajaran  berbasis  STEM sudah  banyak  diterapkan  di  negara  lain,  namun  di  Indonesia  metode  pembelajaran  ini  belum banyak diaplikasikan di sekolah. menyatakan kurikulum STEM membahas keterampilan abad ke- 21, termasuk kreativitas, pemikiran kritis, kolaborasi, dan komunikasi. (Subramaniam et al. 2015) menyatakan bahwa metodologi pengajaran STEM mungkin berhasil jika sejak awal terintegrasi dengan lingkungan sehingga aktivitas kehidupan sehari-hari siswa didasarkan pada dunia nyata. Dalam pernyataan tersebut dapat dikatakan bahwa pendidikan STEM merupakan jenis pendidikan yang  mengembangkan  pengetahuan  siswa  tentang  berbagai  mata  pelajaran  guna menghasilkan produk yang dapat digunakan siswa.

## 2. METODE PENELITIAN
Perangkat  pembelajaran  dikembangkan  dengan  model  ADDIE  yang  dikembangkan  oleh (Branch 2009). Prosedur penelitian ini terdiri dari lima tahap pengembangan sebagaimana terlihat pada Gambar 1.
Desain  penelitian  yang  digunakan  yaitu single-group  pretest-posttest  design .  Kelas eksperimen  diajar  dengan  menggunakan  rancangan  pembelajaran  yang  telah  dikembangkan. Desain implementasi produk tercantum pada Tabel 1.
Jurnal Ilmu Sosial dan Pendidikan (JISIP)                                          e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944
Tabel 1. Desain implementasi
Sumber: (Leedy and Ormrod 2015)
Analisis data pada penelitian ini berupa analisis validitas pada perangkat pembelajaran dengan cara menghitung skor validitas dari hasil validasi ahli dengan rumus:

## 𝑅𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑆𝑘𝑜𝑟 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑘𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑠𝑝𝑒𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑎𝑠𝑝𝑒𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖
Sumber: (Sugiyono 2009)
Hasil validitas yang diperoleh kemudian dicocokkan dengan berdasarkan kriteria pada Tabel 2. Analisis data keterampilan berpikir kritis dilakukan dengan mengukur nilai dari hasil tes awal dan tes akhir mengunakan rumus uji T berpasangan dengan syarat data terdistribusi normal dan homogen.  Data  tersebut  dianalisis  dengan software  SPPS  21  for  windows .  Analisis  data keterampilan komunikasi dilakukan dengan mengukur nilai skor keterampilan komunikasi siswa. Hasil  skor  keterampilan  komunikasi  siswa  akan  dibandingkan  skor  setiap  aspek  kriteria keterampilan komunikasi dengan skor maksimal tiap aspek sebesar 4,00.
Tabel 2. Skala Validitas
Kelas Tes Awal Perlakuan Tes Akhir Eksperimen O1 X O2 No
Skala Nilai Kriteria Validitas 1 3,50 – 4,00 Sangat valid 2 2,50 – 3,49 Valid 3 1,50 – 2,49 Tidak valid 4 01,00 – 1,49 Sangat tidak valid Gambar 1. Tahapan model pengembangan ADDIE
Sumber: (Branch 2009)
Jurnal Ilmu Sosial dan Pendidikan (JISIP)                                          e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944

## 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil uji validasi silabus oleh validator ahli rancangan pembelajaran sebesar 3,93 merupakan kategori sangat valid. Hasil validasi praktisi lapangan sebesar 3,74 yang termasuk dalam kategori sangat  valid.  Hasil  uji  validasi  RPP  oleh  validator  ahli  rancangan  pembelajaran  sebesar  3,72 dengan kategori sangat valid. Hasil uji validasi RPP oleh validator praktisi lapangan sebesar 3,57 yang termasuk kategori sangat valid.
Hasil uji T berpasangan skor tes awal dan tes akhir keterampilan berpikir kritis siswa setelah dilakukan  uji  normalitas  dan  uji  homogenitas  mendapatkan  nilai  signifikansi  sebesar  0,000 dimana nilai tersebut lebih kecil dari 0,05. Hal tersebut menunjukkan bahwa terdapat perbedaan antara nilai tes awal dan tes akhir keterampilan berpikir kritis siswa. Tabel hasil uji T berpasangan menggunakan SPSS 21 for Windows dapat dilihat pada Gambar 2.
Berdasarkan data rerata keterampilan komunikasi siswa, diketahui bahwa aspek keterampilan komunikasi  presentasi  memiliki  rerata  skor  yang  tertinggi  dibandingkan  dengan aspek  lainnya yaitu sebesar 3,58. Aspek menggunakan strategi dalam berkomunikasi merupakan aspek dengan skor  paling  rendah  di  antara  aspek  yang  lain.  Semua  aspek  dalam  keterampilan  komunikasi tersebut memiliki rerata yang dapat dikatakan baik, jika dilihat dari skor maksimal rata-rata aspek sebesar 4,00 (Tabel 3).
Tabel 3 Rerata Skor Keterampilan Komunikasi No Aspek Rerata nilai 1 Komunikasi lisan 3.50 2 Komunikasi reseptif 3.50 3 Memahami makna 3.56 4 Menggunakan strategi dalam berkomunikasi 3.44 5 Berkomunikasi  dengan  jelas  untuk tujuan tertentu 3.56 6 Keterampilan presentasi 3.58
Efektivitas  proses  pembelajaran  terjadi  atas  beberapa  faktor,  salah  satunya  adalah perencanaan yang baik  (Kyriacou 2009). Perencanaan pembelajaran yang baik  memungkinkan tercapainya kompetensi siswa yang meliputi keterampilan, sikap, dan pengetahuan (Moore 2009). Perangkat  pembelajaran  adalah  alat  yang  berfungsi  penuh  dan  sesuai  dengan  standar  yang digunakan untuk melaksanakan pembelajaran yang sistematis (Trianto 2010).
Pada  penelitian  pengembangan  ini  dihasilkan  produk  berupa  perangkat  pembelajaran  PBL yang berbasis STEM pada materi Ekosistem dan Perubahan Lingkungan untuk siswa SMA kelas X.  Perangkat  pembelajaran  ini  dikembangkan  berdasarkan  hasil  temuan  studi  tentang  adanya kondisi  tingkat  keterampilan  siswa  yang  perlu  untuk  dikembangkan  sebagai  bekal  mereka menghadapi  tuntutan  era  yang  semakin  berkembang.  Berdasarkan  beberapa  penelitian, mengembangkan  model  pembelajaran  berdasarkan  masalah  atau  proyek  dan  menggunakan pendekatan  terpadu  dapat  membantu  siswa  dalam  meningkatkan  keterampilan  memecahkan masalah dan mengembangkan sikap positif terhadap sains.
Gambar 2. Hasil Uji T Berpasangan
Jurnal Ilmu Sosial dan Pendidikan (JISIP)                                          e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944
Penerapan  model  pembelajaran  PBL  berbasis  STEM  merupakan  alternatif  inovasi pembelajaran  yang  relevan  dengan  pengimplementasian  kurikulum  2013  (Susanti,  2020). Penerapan  model  PBL  berbasis  STEM  diyakini  berpotensi  untuk  mengatasi  permasalahan pendidikan.  Tujuan  pengembangan  model  PBL  yang  mengintegrasikan  STEM  adalah  untuk mengembangkan keterampilan yang diperlukan untuk pemecahan masalah dan literasi sains serta untuk  mengurangi  masalah  dalam  berkomunikasi.  Oleh  karena  itu  diperlukan  kesesuaian penerapan/implementasi model PBL dengan kriteria, panjang, dan standar yang telah ditetapkan.
RPP berisi kumpulan materi pokok yang mengacu pada silabus dan disusun secara sistematis dengan tujuan untuk mencapai keberhasilan kompetensi dasar. RPP berupa gambaran prosedur dan  pengorganisasian  suatu  pembelajaran  dengan  tujuan  untuk  memenuhi  ketercapaian kompetensi  tertentu  yang  sudah  ditetapkan  dalam  standar  isi  dan  silabus  (Munthe 2009).  RPP yang dikembangkan dalam penelitian ini terdiri atas identitas sekolah, Kompetensi Dasar pada materi  Ekosistem  dan  Perubahan  Lingkungan,    indikator,  tujuan  pembelajaran,  materi  pokok, pendekatan,  model  dan  metode  pembelajaran,  media  pembelajaran,  teknik  penilaian,  serta kegiatan  pembelajaran  sesuai  sintaks  PBL  yang  berbasis  STEM.  LKS  merupakan  sarana  yang dapat digunakan untuk menyelesaikan konflik atau memulai negosiasi (Trianto 2010). LKS yang dimaksud  dapat  berupa  panduan  untuk  belajar  bagaimana  meningkatkan  kemampuan  kognitif seseorang melalui demonstrasi atau eksperimen. LKS yang disebutkan dalam temuan penelitian ini  terdiri  dari  tugas  atau  inisiatif  yang  harus  dilakukan  yang  berkaitan  dengan  masalah lingkungan dan ekonomi dunia.
Perangkat  pembelajaran  yang  telah  dikembangkan,  diimplementasikan  di  SMAN  1  Talun yaitu Kelas X IPA 1 sebagai subjek penelitian. Implementasi perangkat pembelajaran model PBL berbasis STEM menunjukkan rata-rata tes awal sebesar 77,61 dan tes akhir sebesar 86,78. Hasil rata-rata tersebut menunjukkan bahwa keterampilan berpikir kritis siswa mengalami peningkatan. Hasil  analisis  uji T  berpasangan menunjukkan  nilai  keterampilan  berpikir  kritis  siswa  terdapat perbedaan antara nilai tes awal dan tes akhir keterampilan berpikir kritis siswa secara signifikan. Hasil rerata skor keterampilan komunikasi siswa selama proses pembelajaran menunjukkan rerata yang tergolong baik. Aspek komunikasi lisan dan komunikasi reseptif siswa memiliki rata- rata sebesar 3,50. Aspek memahami makna dan berkomunikasi dengan jelas untuk tujuan tertentu memiliki  rerata  3,56.  Aspek  menggunakan  strategi  dalam  berkomunikasi  merupakan  rerata terendah yaitu 3,44. Aspek keterampilan presentasi memiliki rerata tertinggi sebesar 3,58.
PBL  merupakan  pendekatan  untuk  membantu  siswa  agar  dapat  berargumentasi, berkomunikasi dengan baik dan mendorong siswa bekerja sama dalam kelompok sehingga dapat berbagi ide untuk menyelesaikan suatu masalah. Menurut (Elizabeth and Sigahitong 2018), tujuan dari  model  PBL  adalah  untuk  membantu  siswa  dalam  mengembangkan  kapasitas  intelektual, kemampuan  memecahkan  masalah,  serta  berpikir  kritis  dan  kreatif.  Model  pembelajaran  PBL menantang  siswa  untuk  menyelesaikan  masalah  otentik  (Soyadı  and  Birgili  2015).  Model pembelajaran PBL memberikan kemudahan kepada siswa dalam menyelesaikan masalah karena menyajikan masalah kontekstual yang terjadi di lingkungan sekitar (Amin et al. 2021).
Sejalan  dengan  model  pembelajaran  PBL,  metode  STEM  memiliki  langkah-langkah pendekatan  yang  mengarahkan  siswa  untuk  mengembangkan  kemampuan  berpikir  kritis  dan komunikasi. Menurut Morrison (2006) pembelajaran dengan STEM dapat membentuk karakter siswa menjadi seorang pemecah masalah, pemikir logis, memiliki literasi teknologi, dan memiliki kemampuan untuk menghubungkan budaya atau kesehariannya dengan kegiatan pembelajaran. Empat disiplin ilmu yang terintegrasi dalam STEM merupakan disiplin ilmu yang membiasakan siswa  terlatih  untuk  mengembangkan  keterampilan yang  dapat  diterapkan  dalam  kehidupan sehari-hari. (Permanasari 2016) menjelaskan bahwa metode pembelajaran STEM yang integratif memungkinkan  berbagai  metode  pembelajaran  dapat  diintegrasikan  dengan  STEM  dalam penerapannya. (Capraro  Slough, 2013) mengungkapkan bahwa penerapan pendekatan STEM- PjBL dapat membantu siswa dalam mengembangkan pengetahuan praktis sehingga mereka dapat mempresentasikan  apa  yang  telah  mereka  pelajari  dengan  cara  yang  akan  berhasil  dalam
Jurnal Ilmu Sosial dan Pendidikan (JISIP)                                          e-ISSN : 2656-6753, p-ISSN: 2598-9944
lingkungan  akademik,  memungkinkan  siswa  untuk  bekerja  lebih  keras  dari  yang  mereka perkirakan, dan membantu guru dalam mengevaluasi pekerjaan siswa. di era akreditasi saat ini.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  didapatkan  kesimpulan  bahwa  perangkat  pembelajaran  PBL berbasis  STEM  yang  dihasilkan  valid  berdasarkan  validasi  ahli  rancangan  pembelajaran  dan praktisi  lapangan  dengan  nilai  3,93  dan  3,74.  Terdapat  perbedaan  nilai  tes  awal dan  tes  akhir keterampilan  berpikir  kritis  siswa  kelas  X  IPA  1  SMAN  1  Talun  yang  mengikuti  kegiatan pembelajaran  berdasarkan  perangkat  pembelajaran  yang  telah  disusun.    Nilai  tes  awal  dan  tes akhir siswa kelas X IPA 1 SMAN 1 Talun yang mengikuti kegiatan pembelajaran berdasarkan perangkat  pembelajaran  yang  dikembangkan  menggunakan  model  PBL  berbasis  STEM  pada materi Ekosistem dan Perubahan Lingkungan berbeda secara signifikan. Rerata skor keterampilan komunikasi siswa kelas X IPA 1 SMAN 1 Talun tergolong baik karena setiap aspek mendekati skor maksimal rata-rata 4,00.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Abidin, Y. 2016. Revitalisasi Penilaian Pembelajaran Dalam Konteks Pendidikan Multiliterasi Abad Ke-21 . Bandung: PT. Refika Aditama.
Alrahlah, Ali. 2016. “How Effective the Problem-Based Learning (PBL) in Dental Education. A
Critical Review.” Saudi Dental Journal 28(4): 155–61.
http://dx.doi.org/10.1016/j.sdentj.2016.08.003.
Amin, Saiful et al. 2021. “Effect of Problem-Based Learning on Critical Thinking Skills.” Journal of Physics: Conference Series 1810(1): 743–55.
Branch, Robert Maribe. 2009. Encyclopedia of Evolutionary Psychological Science Instructional Design .
Cosgrove,  Rush.  2011.  “Critical  Thinking  in  the  Oxford  Tutorial:  A  Call  for  an  Explicit  and Systematic Approach.” Higher Education Research and Development 30(3): 343–56. Elizabeth, Agustina, and Maria Magdalena Sigahitong. 2018. “Pengaruh Model Problem Based Learning  Terhadap  Kemampuan  Berpikir  Kreatif  Peserta  Didik  SMA.” Prisma  Sains : Jurnal Pengkajian Ilmu dan Pembelajaran Matematika dan IPA IKIP Mataram 6(2): 66. Greenstein, L. 2012. Assessing 21st. Century Skills: A Guide to Evaluating. Mastery and Authentic Learning . California: Corwin. Kyriacou, C. 2009. Effective Teaching in Schools: Theory and Practice Third Edition . London: Nelson Thornes Ltd.
Leedy, Paul D., and Jeanne Ellis Ormrod. 2015. Practical Research PLANNING AND DESIGN ELEVENTH EDITION . Pearson Education Limited. Moore, K.D. 2009. Effective Instructional Strategies From Theory To Practice Second Edition . Thousand Oaks: SAGE Publications Ltd.
Munthe, Bermawi. 2009. Desain Pembelajaran . Yogyakarta: Insan Madani. NEA. 2012. “Preparing 21st Century Students for a Global Society.”
Permanasari,  A.  2016.  “STEM  Education:  Inovasi  Dalam  Pembelajaran  Sains  [Innovation  In Science Learning].” Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Sains VI : 23–34. Soyadı, Yazar, and Bengi Birgili. 2015. “Creative and Critical Thinking Skills in Problem-Based Learning Environments.” Journal of Gifted Education and Creativity 2(2): 71–71. Subramaniam, June Ahn, Kenneth R . Fleischmann, and Allison. 2015. “Reimagining the Role of School Libraries in STEM Education : Creating Hybrid Spaces for Exploration Author ( s ): Mega M .” Druin Published by : The University of Chicago Press JSTOR is a not-f 82(2): 161–82.
Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif Dan R  D . Bandung: Alfabeta. Trianto.  2010. Model  Pembelajaran  Terpadu  Konsep,  Strategi,  Dan  Implementasinya  Dalam Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) . Jakarta: Bumi Aksara.