Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) karakteristik modul IPA pendekatan SETS pada tema ekosistem untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar siswa, 2) kelayakan modul IPA pendekatan SETS pada tema ekosistem untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar siswa, dan 3) keefektifan modul IPA pendekatan SETS pada tema ekosistem untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar siswa.
Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian pengembangan atau research and development (R&D). Model pembelajaran yang digunakan adalah Four-D yang diadaptasi dari Thiagarajan (1974), meliputi tahap pendefinisian, perencanaan, pengembangan dan penyebaran. Modul disusun dengan pendekatan SETS yang terdiri dari invitasi, eksplorasi, pengajuan eksplanasi dan solusi, pemantapan konsep dan penilaian. Pengumpulan data menggunakan angket, tes dan observasi. Jenis data yang diperoleh berupa data kualitatif dan data kuantitatif. Subyek uji coba skala luas menggunakan kelas VII C sebagai kelas kontrol (buku paket BSE) dan kelas VII D sebagai kelas eksperimen (modul SETS). Analisis data untuk kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar dihitung menggunakan gain score dan uji statistik Independent Sample t-Test menggunakan software SPSS versi 16, sedangkan untuk hasil belajar aspek sikap dan keterampilan diperoleh dengan membandingkan setiap kegiatan belajar.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: 1) karakteristik produk modul IPA pendekatan SETS pada tema ekosistem telah berhasil dikembangakan menggunakan model pengembangan Four-D, langkah pembelajaran pada modul disesuaikan komponen SETS dengan mengintegrasikan kemampuan berpikir kritis pada setiap komponennya dan memuat soal tes berpikir kritis, 2) kelayakan produk modul berdasarkan penilaian ahli, praktisi pendidikan, teman sejawat, respon guru dan siswa menyatakan bahwa modul termasuk dalam kategori sangat baik dan layak digunakan, 3) modul IPA pendekatan SETS efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa berdasarkan nilai gain score kelas eksperimen 0,47 (sedang) dan kelas kontrol 0,27 (rendah), serta meningkatkan hasil belajar siswa berdasarkan nilai gain score kelas eksperimen 0,37 (sedang) dan kelas kontrol 0,20 (rendah). Hasil kemampuan berpikir kritis yaitu dengan sig 0,004 < 0>