Model pembelajaran Discovery Learning seringkali mengalami keterbatasan dalam menstimulasi kemampuan berpikir kritis (KBK) dan keterampilan proses sains (KPS) secara simultan pada materi biologi yang kompleks seperti sistem ekskresi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dampak dari model pembelajaran MAS BOWO terhadap kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa terkait materi sistem ekskresi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah desain penelitian quasi eksperimen dengan dua kelompok eksperimen yaitu kelas MAS BOWO dan Discovery Learning. Data dikumpulkan melalui tes kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains serta lembar observasi. Hasil dari uji MANCOVA menunjukkan terdapat perbedaan yang signifikan secara simultan antara kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa pada kedua kelompok (p = 0,016). Namun, secara individual tidak ditemukan perbedaan yang signifikan pada kelompok KBK (p = 0.499), sementara ada perbedaan yang signifikan dalam keterampilan proses sains (p = 0,006).Kata Kunci: MAS BOWO, Discovery Learning, Kemampuan Berpikir kritis, Keterampilan Proses Sains, Sistem Ekskresi.