Ketercapaian rata-rata aspek berpikir kritis peserta didik kelas VII SMPN 1 Malang dan SMPN 8 Malang sebesar 38,2% dengan kategori tidak baik dan kemandirian sebesar 63,2% dengan kategori baik. Untuk itu, dilakukan penelitian pengembangan dengan tujuan 1) menyusun modul dengan karaktertistik berbasis PjBL-STEM untuk memberdayakan kemampuan berpikir kritis dan kemandirian pada materi ekologi dan keanekaragaman hayati peserta didik kelas VII; 2) menguji kelayakan modul berbasis PjBL-STEM pada ahli materi, media, bahasa dan pembelajaran; 3) menguji keefektifan modul berbasis PjBL-STEM dengan bahan ajar buku paket yang biasa digunakan di sekolah.

Metode penelitian dan pengembangan menggunakan ADDIE yang meliputi tahap analyz, tahap design, tahap development, tahap implementation dan tahap evaluation. Penelitian dilakukan di SMPN 1 Malang dan SMPN 8 Malang melibatkan peserta didik kelas VII. Analisis data penelitian dilakukan secara deskriptif kualitatif dan kuantitatif.

Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kesimpulan 1) modul mengadopsi sintaks model PjBL-STEM yang terdiri dari refleksi, research, discovery, aplikasi dan komunikasi. Setiap sintaks terintegrasi aspek berpikir kritis dan kemandirian tertentu; 2) modul memiliki tampilan menarik dengan jumlah halaman proporsional serta dilengkapi gambar dan QR Code yang terhubung dengan video maupun laman informasi di internet. Kalimat yang digunakan dalam modul sesuai dengan tingkat perkembangan peserta didik. Sehingga modul layak digunakan dalam memberdayakan berpikir kritis dan kemandirian peserta didik dengan skor validasi sebesar 0,83 dalam kategori layak; 3) modul efektif memberdayakan berpikir kritis dan kemandirian peserta didik ditunjukkan oleh hasil Uji Benferroni memiliki Sig. <0>