Effects of problem-based learning model on high school students' problem-solving skills, critical thinking skills, and learning outcomes

Abstract

The low levels of students’ critical thinking skills, problem-solving skills, and learning outcomes remain a challenge in Biology learning because the learning process tends to be teacher-centered. This study aimed to examine the effect of the Problem Based Learning (PBL) model on students’ problem-solving skills, critical thinking skills, and learning outcomes on environmental change material at MAN 1 Luwu Timur. The study employed a quasi-experimental design with a nonequivalent control group design involving an experimental class taught using PBL and a control class taught using direct instruction. Data were collected through pretest and posttest instruments and analyzed using descriptive statistics and ANCOVA. The results showed that the experimental class experienced greater improvement compared to the control class. Learning outcomes increased from 41.00 to 77.32, critical thinking skills improved from low to critical categories, and problem-solving skills improved from low to good categories. Inferential analysis indicated that PBL had a significant effect on problem-solving skills, critical thinking skills, and student learning outcomes (p < 0.05). These findings indicate that PBL is effective in creating active and student-centered learning to support 21st-century skills. The findings of this study contribute to the advancement of biology education research by providing empirical evidence of the effectiveness of PBL in improving multiple learning outcomes.

Abstrak. Rendahnya kemampuan berpikir kritis, kemampuan pemecahan masalah, dan hasil belajar siswa masih menjadi permasalahan dalam pembelajaran Biologi karena pembelajaran cenderung berpusat pada guru. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh model Problem Based Learning (PBL) terhadap kemampuan pemecahan masalah, kemampuan berpikir kritis, dan hasil belajar siswa pada materi perubahan lingkungan di MAN 1 Luwu Timur. Penelitian menggunakan desain kuasi eksperimen dengan nonequivalent control group design yang melibatkan kelas eksperimen menggunakan PBL dan kelas kontrol menggunakan pembelajaran langsung. Data diperoleh melalui pretest dan posttest, kemudian dianalisis menggunakan statistik deskriptif dan ANCOVA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelas eksperimen mengalami peningkatan lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol. Hasil belajar meningkat dari 41,00 menjadi 77,32, kemampuan berpikir kritis meningkat dari kategori rendah menjadi kritis, dan kemampuan pemecahan masalah meningkat dari kategori rendah menjadi baik. Analisis inferensial menunjukkan bahwa PBL berpengaruh signifikan terhadap kemampuan pemecahan masalah, kemampuan berpikir kritis, dan hasil belajar siswa (p < 0,05). Temuan ini menunjukkan bahwa PBL efektif menciptakan pembelajaran aktif dan berpusat pada siswa untuk mendukung keterampilan abad ke-21. Hasil penelitian ini berkontribusi pada penguatan kajian pendidikan biologi dengan menyediakan bukti empiris mengenai efektivitas PBL dalam mengembangkan berbagai capaian belajar.