Penelitian dan pengembangan ini bertujuan mengetahui: (1) karakteristik pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM materi suhu dan perubahannya untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis; (2) kelayakan pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM materi suhu dan perubahannya untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis; (3) keefektifan pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM materi suhu dan perubahannya untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis.

Penelitian dan pengembangan ini mengacu pada prosedur penelitian 4D oleh Thiagarajan. Tahap 4D terdiri dari define, design, develop, disseminate. Perangkat pembelajaran divalidasi isi oleh 3 validator yang terdiri dari ahli pembelajaran, ahli materi, ahli pembelajaran, ahli RPP dan tenaga pendidik, kemudian dinilai oleh responden melalui uji coba terbatas. Pengumpulan data menggunakan angket, observasi, wawancara, dokumentasi dan tes. Data yang diperoleh berupa kuantitatif dan kualitatif. Subjek penelitian adalah kelas VII semester ganjil di SMP Negeri 8 Surakarta. Analisis data pada
penelitian ini adalah analisis deskriptif mengenai karakteristik perangkat pembelajaran, analisis kelayakan perangkat pembelajaran berdasarkan skor kriteria, dan analisis peningkatan keterampilan berpikir kritis uji N-gain.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) karakteristik pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM antara lain: a) berbasis pada masalah kongkret (real-world problem); b) memuat konten science, technology, engineering, dan mathematics; dan c) menggunakan penilaian autentik; (2) pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM materi suhu dan perubahannya layak untuk digunakan dalam pembelajaran pada tingkat SMP; (3) pengembangan perangkat pembelajaran IPA Model PBL terintegrasi STEM efektif dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar. Terdapat perbedaan nilai pretest dan posttest antara kelas kontrol dan kelas eksperimen serta rerata kelas eksperimen lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol