Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik, keefektifan dan studi kelayakan untuk modul keterampilan proses sains yang terintegrasi dengan isu pencemaran lingkungan (SPSM-EP).
    Penelitian ini adalah penelitian pengembangan dengan studi kasus one-shot sebagai desain pra-eksperimental. Model Four-D (Thiagarajan, 1974) yang terdiri dari pendefinisian, perancangan, pengembangan dan diseminasi yang digunakan untuk pengembangan SPSM-EP. Penelitian dilakukan di SMP Negeri 1 Sukolilo dan data dikumpulkan dan dianalisis dengan deskripsi kualitatif kuantitatif.
    Hasil penelitian menunjukkan bahwa SPSM-EP memiliki kontribusi dan efektif untuk meningkatkan berpikir kritis siswa dan hasil belajar. Efektivitas SPSM-EP menunjukkan peningkatan berpikir kritis dan hasil belajar. Efektivitas SPSM-EP terhadap berpikir kritis siswa ditentukan oleh persentase siswa yang mencapai kriteria ketuntasan minimal tes berpikir kritis. Pikiran kritis siswa meningkat relatif tinggi dalam setiap aktivitas belajar dengan 77,57%, 83,83%, 93,45%. Efektivitas SPSM-EP terhadap hasil belajar siswa ditentukan oleh persentase siswa yang mencapai nilai kognitif, psikomotor dan hasil afektif. Hasil belajar siswa meningkat cukup tinggi yaitu 83,60%, 88%, 92% untuk kognitif, 86%, 92%, 92,2% untuk psikomotor dan 89%, 93%, 96% untuk hasil belajar afektif. Para ahli, teman sejawat, mahasiswa, pascasarjana dan guru sarjana bertekad untuk melakukan studi kelayakan untuk SPSM-EP. Para ahli melakukan studi kelayakan untuk SPSM-EP berdasarkan konten, desain dan bahasa. Hasil studi kelayakan dari para ahli adalah 92,5% untuk materi, 92% untuk desain dan 100% untuk bahasa. Hasil studi kelayakan dari teman sejawat, mahasiswa, pascasarjana dan sarjana adalah 96%, 98%, 96% dan 88%. Hasil studi kelayakan menunjukkan bahwa SPSM-EP layak untuk digunakan bagi siswa.