Penelitian ini merupakan penelitian dan pengembangan dengan tujuan untuk: 1) mengetahui kelayakan e-modul berbasis PBL- STEM materi pesawat sederhana yang dikembangkan; 2) mengetahui keefektifan e-modul berbasis PBL-STEM materi pesawat sederhana untuk meningkatkan literasi sains peserta didik; 3) mengetahui keefektifan e-modul berbasis PBL-STEM materi pesawat sederhana untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis peserta didik.
Penelitian pengembangan ini menggunakan model pengembangan 4D dari Thiagarajan dengan 4 tahap yaitu: define, design, develop, dan disseminate. Instrumen yang digunakan dalam penelitian yaitu pedoman wawancara, lembar analisis kebutuhan, lembar validasi e-modul, lembar respons guru dan peserta didik, serta soal pretest dan posttest untuk mengukur literasi sains dan keterampilan berpikir kritis. Tingkat validitas soal yaitu 0,78 untuk soal literasi sains dan 0,66 untuk soal keterampilan berpikir kritis, sedangkan tingkat reliabilitasnya yaitu 0,87 untuk soal literasi sains dan 0,79 untuk soal keterampilan berpikir kritis. Uji coba produk dilakukan pada 30 peserta didik kelas VIII SMP Negeri 2 Trucuk dengan desain pre-experimental design menggunakan rancangan one-group pretestposttest design.
Berdasarkan hasil analisis data, hasil uji kelayakan e-modul berbasis PBL-STEM materi pesawat sederhana mendapatkan rata-rata tingkat ketercapaian sebesar 86,0% dengan kategori sangat layak dari empat aspek yang divalidiasi yaitu bahasa, materi, media, dan pembelajaran. E-modul yang dikembangkan mendapatkan tingkat ketercapaian respons 87,2% dengan kategori sangat layak. Keefektifan e-modul berbasis PBL-STEM untuk meningkatkan literasi sains dan keterampilan berpikir kritis diuji menggunakan uji Wilcoxon. Hasil uji Wilcoxon didapatkan nilai Asymp. Sig. (2-tailed) sebesar 0,000 untuk literasi sains dan 0,000 untuk keterampilan berpikir kritis, maka dapat disimpulkan terdapat perbedaan yang signifikan sebelum dan setelah diberikan perlakuan.