Tujuan penelitian adalah mengembangkan instrumen yang dapat mengukur kemampuan berpikir kritis dan kemampuan pemecahan masalah siswa menggunakan tes berformat four-tier berbasis scientific literacy khususnya pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar. Kemampuan berpikir kritis adalah kemampuan untuk berpikir secara logis yang dapat mengaplikasikan dan menilai situasi untuk membuat pertimbangan keputusan yang baik. Sedangkan kemampuan pemecahan masalah adalah proses mental dan intelektual dalam menemukan suatu masalah dan memecahkannya berdasarkan data dan informasi yang akurat, sehingga dapat diambil kesimpulan yang tepat. Scientific literacy adalah pengetahuan dan pemahaman konsep sains dan proses yang diperlukan seseorang dalam pengambilan keputusan serta menyatakan kapasitas dalam mengevaluasi argumen berdasarkan bukti dan menyimpulkannya.
Model pengembangan instrumen mengacu pada model Thiagarajan yang dikenal dengan model 4-D, meliputi tahap pendefinisian (define), tahap perancangan (design), tahap pengembangan (develop), dan tahap penyebaran (disseminate). Validasi dilakukan oleh 8 validator yang terdiri dari ahli pendidikan Fisika, ahli materi Fisika, ahli pengukuran, dan praktisi. Instrumen four-tier test terdiri dari 20 item dengan rincian tipe A 10 item dan tipe B 10 item. Penskoran instrumen mengadaptasi teknik penskoran  four-tier test oleh Gurel. Instrumen four-tier test terdiri dari 4 lapis (tier), dimana lapis pertama merupakan jawaban dari pertanyaan, lapis ketiga adalah alasan siswa terkait dengan jawaban yang dituliskan, dan pada tier kedua dan keempat  merupakan skala Certainty of Response Index (CRI). Analisa data menggunakan software Microsoft Excel dan program QUEST. Analisa data yang dilakukan antara lain validitas isi, validitas konstruk, reliabilitas, daya beda dan tingkat kesukaran.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa Instrumen four-tier test berbasis scientific literacy dinyatakan layak dan memenuhi kriteria sebagai suatu instrumen tes yang baik dengan hasil validitas isi menggunakan formulasi Aiken memiliki tingkat validitas isi lebih dari 0,75 yang dikatakan valid. Hasil validitas konstruk menunjukkan 20 soal tahap operational field test valid dengan kategori sedang, tinggi, dan sangat tinggi. Nilai reliabilitas 0,75 dengan kategori tinggi untuk tipe A dan 0,88 dengan kategori sangat tinggi untuk tipe B. Soal tipe A memiliki 60?ya pembeda kategori cukup dan 40% kategori baik. Sedangkan soal tipe B memiliki 90?ya pembeda kategori baik dan 10% kategori baik sekali. Untuk tingkat kesukaran soal, persentase terbesar berada pada kategori sedang, menunjukkan bahwa butir soal memiliki kriteria yang baik. Profil kemampuan berpikir kritis dan kemampuan pemecahan masalah siswa dianalisis menggunakan software Microsoft Excel.