Tujuan penelitian pengembangan ini adalah untuk: 1) mengetahui produk modul berbasis POE (Prediction, Observation and Explanation) disertai Roundhouse Diagram (RD) dalam Memberdayakan keterampilan proses sains (KPS) dan kemampuan menjelaskan siswa kelas X SMA Negeri 5 Surakarta; 2) kelayakan modul berbasis POE disertai RD dalam memberdayakan KPS dan kemampuan menjelaskan siswa kelas X SMA Negeri 5 Surakarta; 3) efektivitas modul berbasis POE disertai RD dalam memberdayakan KPS dan kemampuan menjelaskan siswa kelas X SMA Negeri 5 Surakarta. Penelitian ini menggunakan metode Research and Development (R&D) yang mengacu pada pengembangan modifikasi Borg and Gall. Sampel pengembangan meliputi: 1) sampel uji coba lapangan awal sejumlah 6 validator; 2) sampel uji coba lapangan utama sejumlah 10 siswa dan 1 guru; 3) sampel uji coba lapangan operasional sejumlah 32 siswa. intsrumen yang digunakan adalah angket, observasi, wawancara dan tes. Uji coba lapangan menggunakan one group pretest-postest design. Data KPS dan kemampuan menjelaskan diuji dengan uji t berpasangan dan dihitung dengan N-gain ternormalisasi. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: 1) pengembangan modul berbasis POE disertai RD menggunakan modifikasi model pengembangan Borg and Gall melalui tahapan research and information collecting, planning, develop preliminary form of product, preliminary field testing, main product revision, main field testing, operational product revision, operational field, final product revition, dissemination and implementation; 2) kelayakan modul berbasis POE disertai RD yang dikembangkan pada tahap uji coba ahli menunjukkan kategori baik, oleh praktisi menunjukkan kategori sangat baik dan oleh siswa menunjukkan kategori baik; 3) efektivitas modul berbasis POE disertai RD menunjukkan peningkatan yang signifikan dengan kategori sedang dalam memberdayakan KPS dan kategori tinggi dalam memberdayakan kemampuan menjelaskan.

Kata kunci: Pengembangan Modul, POE, RD, KPS, Kemampuan Menjelaskan.