Pembelajaran IPA di sekolah belum banyak mengembangkan keterampilan berpikir tingkat tinggi siswa. Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mendeskripsikan karakteristik modul pembelajaran IPA berbasis High Order Thinking Skill (HOTS) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis; 2) memperoleh modul pembelajaran IPA berbasis High Order Thinking Skill (HOTS) yang telah memenuhi kriteria layak; 3) mendeskripsikan peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa kelas VIII SMP N 2 Sragen setelah melakukan pembelajaran IPA menggunakan modul pembelajaran IPA berbasis High Order Thinking Skill (HOTS).

Penelitian pengembangan modul pembelajaran IPA berbasis High Order Thinking Skill (HOTS) ini menggunakan prosedur pengembangan 4D yang terdiri dari tahap pendefinisian (define), perancangan (design), pengembangan (develop), dan penyebaran (dessiminate). Tahap pendefinisian terdiri dari proses analisis kebutuhan siswa dan guru, analisis materi, serta perumusan pembelajaran pada modul. Tahap perancangan modul pembelajaran IPA sesuai dengan tahap pendekatan saintifik yang diintegrasikan ke dalam modul. Tahap pengembangan terdiri dari proses validasi modul kelayakan modul, revisi modul, dan aplikasi modul pembelajaran IPA berbasis HOTS di kelas VIIIE SMP N 2 Sragen. Tahap penyebaran merupakan proses penyebaran modul ke empat SMP/MTS di Kabupaten Sragen. Analisis data yang digunakan selama penelitian adalah analisis deskriptif kuantitatif berdasarkan skor kriteria dan analisis peningkatan kemampuan berpikir kritis siswa melalui skor gain.

Hasil penelitian disimpulkan bahwa: 1) karakteristik khusus modul pembelajaran IPA berbasis HOTS memiliki lima tahap pembelajaran sesuai dengan pendekatan saintifik yang dituangkan pada rubrik dalam modul dengan rincian: a) Rubrik “Mari Mengamati!” yang memuat tahap mengamati; b) Rubrik “Ayo Bertanya!” yang memuat tahap menanya; c) rubrik “Asyiknya Mengumpulkan Informasi!” yang memuat tahap mengumpulkan informasi; d) rubrik “Coba Pikirkan!” yang memuat tahap menalar; dan e) rubrik “Presentasi Yuk!” yang memuat tahap mengomunikasikan; 2) modul pembelajaran IPA berbasis HOTS yang dikembangkan memenuhi kriteria kelayakan pada aspek isi dan penyajian, bahasa, kegrafikan, dan aspek pembelajaran HOTS dengan nilai rata-rata 3,55 atau dalam kategori “sangat baik”; 3) modul pembelajaran IPA berbasis HOTS dengan tema sistem penglihatan manusia dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa dengan nilai gain 0,49 atau dalam kategori “sedang”.

Kata kunci: modul IPA, High Order Thinking Skill (HOTS), kemampuan berpikir kritis