The Development of Inquiry-Based STEM Instructional Modules on Students’ Critical Thinking Skills in Geometry and the Application of Water Purification Processes
DOI:
https://doi.org/10.23960/mtk/v14i1.pp84-101Keywords:
3D geometry, critical thinking, inquiry–STEM, teaching module, water purificationAbstract
Students’ critical thinking skills in mathematics are not yet optimally developed, particularly in geometry learning, which is often presented in an abstract manner with limited connection to real-life contexts. This study aimed to develop a STEM-integrated instructional module based on an inquiry-oriented learning framework for three-dimensional geometry using a water purification context to create more meaningful learning experiences. The study employed a development research design using the ADDIE framework, which consists of five phases: analysis, design, development, implementation, and evaluation. The participants were 20 ninth-grade students from a lower secondary school (SMP Mambaul Ulum). Data were collected through expert validation forms, student response questionnaires, and a critical thinking skills test to evaluate the module’s validity, practicality, and effectiveness. The findings revealed that the developed module met the required criteria. It demonstrated a high level of validity, with a score of 82%. The practicality of the module improved from 65% in the initial trial to 75% after revision. Furthermore, its effectiveness was reflected in the improvement of students’ critical thinking skills, with mastery levels increasing from 75% to 85%. Overall, the results indicate that the inquiry-based STEM module is both appropriate and effective as an instructional resource, as it supports learning that is closely connected to real-life contexts and enhances students’ critical thinking skills in three-dimensional geometry.
References
Adelia, C. P. (2025). Pengaruh Model Pembelajaran SETS (Science Environment Technology and Society) Terhadap Kemampuan Berpikir Kritis dan Literasi Sains Peserta Didik pada Materi Bioteknologi (Undergraduate thesis). UIN Raden Intan Lampung. UIN Raden Intan Lampung.
Alfiyansyah, F., & Salito. (2025). Implementasi Model Pembelajaran Berbasis Modul Ajar dalam Meningkatkan Kemandirian Belajar Siswa Sekolah Menengah. Jurnal Akuntansi, Manajemen dan Ilmu Pendidikan, 1(2), 188–195. Retrieved from https://journal.yapakama.com/index.php/JAMED/article/view/251
Anwar, Z. (2015). Pelaksanaan Pembelajaran Matematika di Sekolah Dasar. Jurnal Penelitian Ilmu Pendidikan, 5(2). https://doi.org/10.21831/jpipfip.v5i2.4747
Atiqoh, U. N., Ayuningtyas, N., & Widadah, S. (2025). Development of Bilingual Mathematics Questions Based on Sidoarjo Local Wisdom for Two-Variable Linear Equation Systems. Jurnal Pendidikan Matematika Universitas Lampung, 13(4), 229–240. https://doi.org/10.23960/mtk/v13i4.pp229-240
Davidi, E. I. N., Sennen, E., & Supardi, K. (2021). Integrasi Pendekatan STEM (Science, Technology, Enggeenering and Mathematic) untuk Peningkatan Keterampilan Berpikir Kritis Siswa Sekolah Dasar. Scholaria: Jurnal Pendidikan dan Kebudayaan, 11(1), 11–22. https://doi.org/10.24246/j.js.2021.v11.i1.p11-22
Emerentiana, P., Lestari, W., & Pranoto, Y. K. S. (2020). Pengembangan Instrumen Penilaian Karakter Mata Pelajaran Matematika Materi Bangun Datar pada Siswa Kelas V Sekolah Dasar Katholik Berbasis Aplikasi Android. Prosiding Seminar Nasional Pascasarjana, 3(1), 949–954.
Facione, P. A. (1990). The California Critical Thinking Skills Test--College Level. Technical report.
Fatma, I. S. (2026). Pengembangan Modul Ajar Energi Listrik Alternatif Berbasis Project Pemanfaatan Ampas Kelapa untuk Meningkatkan Creative Problem Solving (Undergraduate Thesis). Universitas Lampung.
Harianja, W., & Anwar, M. (2021). Perancangan Modul Pembelajaran Berbasis HOTS dengan Mini Project Design pada Mata Pelajaran Penerapan Rangkaian Elektronika. JRTI (Jurnal Riset Tindakan Indonesia), 6(2), 218–225.
Harini, A. W. (2023). Analisis Kemampuan Berpikir Logis Matematis Siswa Kelas VII dalam Menyelesaikan Masalah Materi Aritmatika Sosial Ditinjau dari Gaya Kognitif Field Dependent dan Field Independent di MTsN 6 Jember (Undergraduate Thesis). UIN KH. Achmad Siddiq Jember.
Hasanah, B., Aziz, A., & Rahayu, E. (2022). Pengaruh Strategi Inquiry terhadap Kemampuan Berpikir Kritis Siswa pada Mata Pelajaran Matematika. Jurnal Kewarganegaraan, 6(2), 3242–3247.
Hidayat, F., & Nizar, M. (2021). ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation and Evaluation) Model in Islamic Education Learning. Jurnal Inovasi Pendidikan Agama Islam, 1(1), 28–37.
https://doi.org/10.15575/jipai.v1i1.11042
Indah, I. W. W., Putri, J. I., & Fulvian, A. B. (2025). Minimnya Media Pembelajaran di SDN 95/1 Olak Menjadi Hambatan pada Proses Belajar. Didaktik: Jurnal Ilmiah PGSD STKIP Subang, 11(04), 240–254.
https://doi.org/10.36989/didaktik.v11i04.8302
Kurnia, T. D., Lati, C., Fauziah, H., & Trihanton, A. (2019). Model Addie untuk Pengembangan Bahan Ajar Berbasis Kemampuan Pemecahan Masalah Berbantuan 3D Pageflip. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Matematika (SNPM), 1(1), 516–525.
Lastri, Y. (2023). Pengembangan dan Pemanfaatan Bahan Ajar E-Modul dalam Proses Pembelajaran. Jurnal Citra Pendidikan, 3(3), 1139–1146. https://doi.org/10.38048/jcp.v3i3.1914
Lestari, W., Dafik, Susanto, & Kurniati, D. (2025). Development of RBL-STEM Learning Materials to Improve Students’ Computational Thinking Skills. International Journal of Instruction, 18(2), 533–556.
Maufiroh, E., & Lestari, W. (2024). Kemampuan Berpikir Kritis Matematis Siswa pada Pembelajaran Berbasis Masalah Ditinjau dari Gaya Belajar. ProSANDIKA UNIKAL (Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Matematika Universitas Pekalongan), 5, 35–42.
Maulidyah, R. F., Aulia, E., & Mahdiannur, M. A. (2024). Implementasi Model Pembelajaran Inkuiri dalam Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis pada Pembelajaran IPA. Journal Central Publisher, 2(12), 3012–3021. https://doi.org/10.60145/jcp.v2i12.578
Musbikin, I. (2021). Tentang Pendidikan Karakter dan Religius Dasar Pembentukan Karakter. Nusamedia.
Muttaqiin, A. (2023). Pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) pada Pembelajaran IPA untuk Melatih Keterampilan Abad 21. Jurnal Pendidikan MIPA, 13(1), 34–45. https://doi.org/10.37630/jpm.v13i1.819
PB, S. N., Andeas, A., & Nugroho, J. A. (2021). Pengembangan “Jurnal Proses Desain” Sebagai Media Pembelajaran Perancangan Desain. Jurnal Desain, 9(1), 131–142. http://dx.doi.org/10.30998/jd.v9i1.10690
Pertiwi, R. S. (2017). Pengembangan Lembar Kerja Siswa dengan Pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) untuk Melatih Keterampilan Berpikir Kreatif Siswa Pada Materi Fluida Statis (Undergraduate Thesis). Universitas Lampung.
Pratama, R., Alamsyah, M., & Noer, S. (2022). Analisis Kebutuhan Guru Terhadap Pengembangan Modul dalam Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Peserta Didik. EduBiologia: Biological Science and Education Journal, 2(1), 7–13. http://dx.doi.org/10.30998/edubiologia.v2i1.9769
Risyani, S., Sihotang, J. K., Prastia, A. L., Putra, A., & Fahlapi, R. (2024). Perbedaan Sistem Pendidikan Indonesia dengan Negara-Negara di Asia Tenggara. Educatioanl Journal: General and Specific Research, 4(2), 343–350.
Rohaeni, S. (2020). Pengembangan Sistem Pembelajaran dalam Implementasi Kurikulum 2013 Menggunakan Model ADDIE pada Anak Usia Dini. Jurnal Instruksional, 1(2), 122–130. https://doi.org/10.24853/instruksional.1.2.122-130
Santoso, A. M., & Arif, S. (2021). Efektivitas Model Inquiry dengan Pendekatan STEM Education Terhadap Kemampuan Berpikir Kritis Peserta Didik. Jurnal Tadris IPA Indonesia, 1(2), 73–86. https://doi.org/10.21154/jtii.v1i2.123
Saputri, V., & Herman, T. (2022). Integrasi STEM dalam Pembelajaran Matematika: Dampak Terhadap Kompetensi Matematika Abad 21. JPMI (Jurnal Pembelajaran Matematika Inovatif), 5(1), 247–260.
https://doi.org/10.22460/jpmi.v5i1.p247-260
Siregar, T., & Rhamayanti, Y. (2025). Implementasi Pengembangan Model ADDIE pada Dunia Pendidikan. Jurnal Hasil Penelitian dan Pengembangan (JHPP), 3(2), 85–100.
Sun’an, U. N., Supriyadi, S., Ridlo, S., & Lestari, W. (2023). Literature Review: Pentingnya Pengembangan Instrumen Penilaian Karakter Peserta Didik di Era Globalisasi. Prosiding Seminar Nasional Pascasarjana, 6(1), 851–857.
Sunedi, S., & Syaflin, S. L. (2024). Pengembangan E-modul Ajar Berbasis Etno STEM pada Kurikulum Merdeka di Sekolah Dasar. JagoMIPA: Jurnal Pendidikan Matematika dan IPA, 4(2), 325–335.
https://doi.org/10.53299/jagomipa.v4i2.631
Utari, M. D., Kusmaryono, I., & Basir, M. A. (2024). Pembelajaran Berbasis Science Technology Engineering and Mathematics Meningkatkan Kemampuan Siswa dalam Pemecahan Masalah Matematis. Cartesian: Jurnal Pendidikan Matematika, 4(1), 1–11.
https://doi.org/10.33752/cartesian.v4i1.6325
Wahyu, L. S., & Parmin, P. (2025). Penggunaan Model Pembelajaran Inkuiri Berpendekatan STEM untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Reflektif Siswa. Indonesian Journal of SDGs, 1(1), 46–59.
Zalsa, T., Fitri, A., Nurdin, F. A., Shita, L. D., & Ramadaniah, N. A. (2025). Studi Literatur: Efektivitas Pendekatan STEM dalam Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa Sekolah Dasar. Jurnal Jendela Pendidikan, 5(01), 174–183. https://doi.org/10.57008/jjp.v5i01.1254
