Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mengembangkan perangkat pembelajaran IPA dengan karakteristik berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa; 2) mengetahui kelayakan perangkat pembelajaran IPA berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa; 3) mengetahui keefektifan perangkat pembelajaran IPA berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa.
Penelitian pengembangan perangkat pembelajaran IPA ini menggunakan prosedur 4D yang terdiri empat tahap yaitu: 1) define, 2) design, 3) develop, dan 4) disseminate. Instrumen penelitian analisis data yang digunakan adalah analisis deskriptif kualitatif dan deskriptif kuantitatif, analisis kelayakan perangkat pembelajaran berdasarkan skor kriteria dan analisis keefektifan perangkat pembelajaran untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif menggunakan N-Gain score.
Hasil penelitian disimpulkan bahwa: 1) telah mengembangkan perangkat pembelajaran IPA dengan karakteristik berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) yang dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa. 2) kelayakan perangkat pembelajaran IPA berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) yang dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa yang dikembangkan dinyatakan layak dan valid melalui segi media dengan skor 94,69%, bahasa dengan skor 93,18%, materi dengan skor 94,16%, pembelajaran dengan skor 93,8% dan evaluasi dengan skor 90,62%. 3) keefektifan pada perangkat pembelajaran IPA berbasis POE (predict, observe, explain) terintegrasi STEM (science, technology, engineering and mathematic) yang dikembangkan adalah efektif dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa dengan skor N-Gain kemampuan berpikir kritis kelas eksperimen 0,47 kategori sedang dan kelas kontrol 0,31 kategori sedang.sedangkan skor N-Gain kemampuan berpikir kreatif kelas eksperimen 0,46 kategori sedang dan kelas kontrol 0,28 kategori rendah.

Kata kunci : perangkat pembelajaran, POE, STEM, kemampuan berpikir kritis, kemampuan berpikir kreatif