Salah satu permasalahan yang muncul dalam pembelajaran biologi yaitu masih rendahnya keterampilan berpikir kritis siswa. Rendahnya keterampilan berpikir kritis siswa tersebut dapat terjadi karena proses pembelajaran masih bersifat konvensional dan berpusat pada guru, dimana siswa tidak diberi kesempatan untuk mengembangkan pemikirannya sendiri. Oleh karena itu, dalam proses pembelajaran biologi diperlukan suatu inovasi agar mampu meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa. Salah satunya dapat dilakukan melalui penggunaan model pembelajaran discovery learning. Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa dengan menggunakan model pembelajaran discovery learning dan discovery learning dipadu jurnal belajar reflektif, (2) mengetahui perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa yang menggunakan model pembelajaran discovery learning dan discovery learning dipadu jurnal belajar reflektif berdasarkan kemampuan akademik atas dan bawah. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan metode quasi experiment. Desain penelitian yang digunakan adalah pretest-posttest control group design. Populasi dalam penelitian ini adalah siswa kelas X SMA Negeri 2 Karanganyar tahun pelajaran 2023/2024. Teknik pengambilan sampel berupa cluster random sampling. Sampel penelitian yang digunakan adalah kelas X-E8 sebagai kelas kontrol dan X-E6 sebagai kelas eksperimen. Pengumpulan data dilakukan dengan menggunakan lembar observasi, tes, dan dokumentasi. Uji hipotesis menggunakan uji Anacova dan N-Gain. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) terdapat perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa pada materi perubahan lingkungan menggunakan model pembelajaran discovery learning dan model pembelajaran discovery learning dipadu jurnal belajar reflektif, (2) terdapat perbedaan keterampilan berpikir kritis siswa yang menggunakan model pembelajaran discovery learning dan discovery learning dipadu jurnal belajar reflektif berdasarkan kemampuan akademik atas dan bawah.
