Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mendeskripsikan karakteristik khusus modul fisika berbasis STM di SMA Insan Cendekia Al-Mujtaba Sukoharjo. (2) mendapatkan modul fisika berbasis STM yang telah memenuhi kriteria layak. (3) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan motivasi belajar siswa. (4) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa, (5) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan hasil belajar siswa 
Penelitian pengembangan modul fisika berbasis Sains Teknologi Masyarakat (STM) 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 guru dan siswa. Tahap perancangan modul fisika sesuai dengan sintaks pembelajaran STM yang diintegrasikan ke dalam modul. Tahap pengembangan dilakukan proses validasi kelayakan modul, revisi modul, dan aplikasi modul pembelajaran berbasis STM di kelas X SMA Insan Cendekia Sukoharjo. Tahap penyebaran merupakan proses penyebaran modul ke lima SMA di Kota Surakarta. Analisis data yang digunakan selama penelitian adalah analisis deskriptif berdasarkan skor kriteria dan analisis peningkatan motivasi belajar siswa melalui nilai gain serta kemampuan berpikir kritis dianalisis menggunakan program SPSS. 
Hasil Penelitian: 1) modul yang dikembangkan berbasis sains teknologi masyarakat (STM), dengan tahapan: Invitasi, pembentukan konsep, aplikasi konsep, pemantapan konsep dan evaluasi untuk meningkatkan motivasi belajar dan kemampuan berpikir kritis siswa; 2) modul memenuhi katgeori sangat baik dari hasil validasi oleh validator materi, media, bahasa, review dan peer review. Aspek kelayakan isi dan penyajian, kelayakan bahasa, kelayakan kegrafikan; 3) Implementasi modul efektif meningkatkan motivasi belajar siswa. Hasil perhitungan N-gain yaitu 0,5 dari pretest dan posstest yang dikategorikan sedang; 4) Efektivitas modul dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis yang didasarkan dari hasil perhitungan N-gain yang ditinjau dari kemampuan berpikir kritis siswa sebesar 0,39 dari pretest dan posstest yang dikategorikan sedang.; 5) pembelajaran menggunakan modul berbasis sains teknologi masyarakat (STM) dapat meningkatkan hasil belajar siswa terlihat bahwa 93% siswa mencapai KKM 
Kata kunci: modul fisika, Sains Teknologi Masyarakat (STM), motivasi belajar, kemampuan berpikir kritis, suhu dan kalor.