Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) Langkah pengembangan modul kimia berbasis guided discovery untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa SMA pada materi termokimia: 2) Kelayakan modul kimia berbasis guided discovery untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa SMA pada materi termokimia; 3) Efektivitas modul kimia berbasis guided discovery untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa SMA pada materi termokimia.
Penelitian ini merupakan penelitian pengembangan dengan menggunakan model Borg dan Gall. Analisis data yang digunakan adalah analisis kelayakan modul berdasarkan perhitungan validitas Aiken dengan menggunakan rumus Aiken dan uji efektivitas modul menggunakan uji-t. 
Hasil penelitian menunjukkan bahwa 1) Telah dikembangkan modul kimia berbasis guided discovery pada materi termokimia menggunakan model Borg dan Gall; 2) Telah dilakukan uji kelayakan aspek isi, penyajian, bahasa, dan grafik pada modul kimia berbasis guided discovery. Indeks validitas Aiken yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 0,82 untuk kelayakan isi, 0,83 untuk kelayakan penyajian, 0,86 untuk kelayakan bahasa, dan 0,82 untuk kelayakan grafik. Hasil ini menunjukkan modul sudah layak digunakan; 3) Modul kimia berbasis guided discovery efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa di SMA Negeri 4 Surakarta, SMA Negeri 5 Surakarta dan SMA Negeri 6 Surakarta. Hasil perhitungan uji-t untuk SMA Negeri 4 diperoleh nilai thitung 2,106, SMA Negeri 5 diperoleh nilai thitung 2,054, dan SMA Negeri 6 diperoleh nilai thitung 2,067. Hasil ini menunjukkan terdapat perbedaan signifikan antara kelas eksperimen dan kelas kontrol, sehingga dapat disimpulkan bahwa pembelajaran dengan modul kimia guided discovery efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan keterampilan proses sains siswa.