Effectiveness of problem-based learning strategies in improving critical thinking skills of students in biology learning: A literature review
Abstract
Critical thinking skills are essential 21st-century competencies, yet Biology learning in schools often remains teacher-centered, limiting students’ active involvement in analyzing and solving problems. Problem Based Learning (PBL) offers a solution by positioning students at the center of contextual problem-solving activities. This study aims to examine the effectiveness of PBL in enhancing Biology students’ critical thinking skills through a systematic literature review (SLR) using content analysis. Data were collected from Google Scholar using the keyword “Critical Thinking Problem Based Learning in Biology Education” and screened from 28,300 articles to 10 relevant ones based on inclusion and exclusion criteria. Findings indicate an increasing research trend over the past decade. PBL effectively improves learning outcomes, critical thinking skills, and student engagement, aligning with 21st-century skills. It is concluded that PBL is an adaptive and applicable strategy to enhance the quality of Biology learning.
Abstrak. Keterampilan berpikir kritis merupakan kompetensi penting abad ke-21, namun pembelajaran Biologi di sekolah masih berpusat pada guru sehingga siswa kurang terlibat aktif dalam menganalisis dan memecahkan masalah. Problem Based Learning (PBL) menjadi solusi dengan menempatkan siswa sebagai pusat pembelajaran berbasis masalah kontekstual. Penelitian ini bertujuan mengkaji efektivitas PBL dalam meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa Biologi melalui systematic literature review (SLR) dengan analisis konten. Data diperoleh dari Google Scholar menggunakan kata kunci “Berpikir Kritis Problem Based Learning pada Pembelajaran Biologi” dan disaring dari 28.300 artikel menjadi 10 artikel relevan sesuai kriteria inklusi dan eksklusi. Hasil kajian menunjukkan tren penelitian meningkat dalam satu dekade terakhir. PBL terbukti efektif meningkatkan hasil belajar, keterampilan berpikir kritis, dan keterlibatan siswa, serta relevan dengan keterampilan abad ke-21. Disimpulkan bahwa PBL merupakan strategi adaptif dan aplikatif untuk meningkatkan kualitas pembelajaran Biologi.
Keywords
Full Text:
PDFReferences
Al Ayyubi, S., & Wisudawati, P. A. W. (2025). Building environmental awareness: problem-based learning based on constructivism. FIKROTUNA: Jurnal Pendidikan Dan Manajemen Islam, 15(1), 91–102. https://doi.org/10.32806/jf.v15i1.652
Apryani, Y., & Suyanto, S. (2021). Penerapan model problem based learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan hasil belajar peserta didik pada mata pelajaran biologi dalam pembelajaran online di Masa Pandemi Covid-19. Tajdidukasi: Jurnal Penelitian dan Kajian Pendidikan, 11(1), 17–24. https://tajdidukasi.or.id/index.php/tajdidukasi/article/view/342
Ashidiqi, M. H., Ridlo, U., & Maswani. (2024). Kebijakan, tujuan dan visi misi pendidikan nasional dalam upaya memajukan pendidikan di Indonesia. Cendikia: Jurnal Pendidikan dan Pengajaran, 2(12), 389–398. https://doi.org/10.572349/cendikia.v2i12.4491
Asmida, L., Sitanggang, R. S., Sianturi, S. A., & Mukra, R. (2024). Tantangan dan strategi guru dalam pembuatan materi pemantik berbasis PBL di SMAS 1-2 Kartika Medan. Biodik, 10(2), 181–187. https://doi.org/10.22437/biodik.v10i2.33896
Delfiza, M. V., & Fuadiyah, S. (2024). Pengaruh model pembelajaran problem based learning terhadap kemampuan berpikir kritis para peserta didik: Literatur review. Biodik, 10(2), 221–228. https://doi.org/10.22437/biodik.v10i2.34041
Diciana, A. C. T., Hugo, M. Q. C., Shakira, B. C. D., & Fernando, G. G. A. (2025). Problem-based learning in undergraduate medical education. EPRA International Journal of Research & Development (IJRD), 10(2), 78–80. https://doi.org/10.36713/epra20168
Emor, V., Tanor, M., & Ch.Posumah, D. (2024). Penerapan model problem based learning untuk meningkatkan hasil belajar siswa biologi di SMA Negeri 2 Langowan Vilia Emor. Konstanta: Jurnal Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 2(1), 172–184. https://doi.org/10.59581/konstanta-widyakarya.v2i1.2261
Fajeriadi, H., Fahmi, & Arisandi, R. (2024). How does students’ environmental literacy support the sustainable development goals? A literature review. Indonesian Journal of Science Education and Applied Science (IJSEAS), 4(1), 61–69. https://doi.org/10.20527/i.v4i2.13443
Fakhrizal, T., & Hasanah, U. (2020). Upaya meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa pada mata pelajaran biologi melalui penerapan model pembelajaran problem based learning di kelas X SMA Negeri 1 Kluet Tengah. BIOTIK: Jurnal Ilmiah Biologi Teknologi dan Kependidikan, 8(2), 200-217. https://doi.org/10.22373/biotik.v8i2.8222
Fatwa, B. R., Sumardi, L., Kurniawansyah, E., & Ismail, M. (2025). Aims to increase student participation in class IX through a problem based learning model (PBL) assisted by game media on civics lessons at SMPN 21 Mataram. JAMPARING: Jurnal Akuntansi Manajemen Pariwisata dan Pembelajaran Konseling, 3(1), 507–516. https://doi.org/10.57235/jamparing.v3i1.5217
Harnita, R., Handayani, B. S., & Merta, I. W. (2023). Pengaruh model problem based learning (PBL) berbantu macromedia flash terhadap hasil belajar Biologi Kelas X SMAN 1 Janapria Tahun Ajaran 2022/2023. Jurnal Ilmiah Profesi Pendidikan, 8(3), 1684–1689. https://doi.org/10.29303/jipp.v8i3.1545
Hartati, M. S., & Billa, K. S. (2023). Efektivitas model problem based learning terhadap hasil belajar biologi di Madrasah Aliyah Yasuruka Kota Bengkulu. Indonesian Journal of Innovation Multidisipliner Research, 1(3), 238–248. https://doi.org/10.31004/ijim.v1i3.25
Herlinda, H., Swistoro, E., & Risdianto, E. (2017). Pengaruh model problem based learning (PBL) terhadap hasil belajar, kemampuan pemecahan masalah fisika dan minat belajar siswa pada materi fluida statis di SMAN 1 Lebong Sakti. Jurnal Pembelajaran Fisika, 1(1), 1–10. https://doi.org/10.29303/jipp.v8i3.1545
Isnaini, H., & Fanreza, R. (2024). Pentingnya pendidikan karakter di sekolah. Semantik: Jurnal Riset Ilmu Pendidikan, Bahasa dan Budaya, 2(4), 279–297. https://doi.org/10.61132/semantik.v2i4.1130
Iwan, I., Sumitro, S. B., Ibrohim, & Rohman, F. (2024). The effectiveness of the problem-based learning model to enhance students’ critical thinking skills on conservation biology courses. Jurnal Penelitian Pendidikan IPA, 10(8), 4641–4649. https://doi.org/10.29303/jppipa.v10i8.6959
Juliyantika, T., & Batubara, H. H. (2022). Tren penelitian keterampilan berpikir kritis pada jurnal pendidikan dasar di Indonesia. Jurnal Basicedu, 6(3), 4731–4744. https://doi.org/10.31004/basicedu.v6i3.2869
Marhamah, M. (2023). Pelaksanaan metode diskusi pada mata pelajaran fikih. Educare : Jurnal Penelitian Pendidikan dan Pembelajaran, 3(1), 9–14. https://doi.org/10.56393/educare.v3i1.1484
Liu, Y., & Pásztor, A. (2022). Effects of problem-based learning instructional intervention on critical thinking in higher education: A meta-analysis. Thinking Skills and Creativity, 45, 1–21. https://doi.org/10.1016/j.tsc.2022.101069
Masrinah, E. N., Aripin, I., & Gaffar, A. A. (2023). Penerapan model pembelajaran problem based learning (PBL) untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa SMA 1 Maja. PEDAGOGI BIOLOGI (Jurnal Pendidikan dan Pembelajaran Biologi), 1(1), 26–34. https://doi.org/10.31949/pb.v1i01.4677
Nabilah, A., & Syamsurizal. (2024). Pengaruh model pembelajaran problem based learning terhadap kemampuan berpikir ilmiah peserta didik. Jurnal Nakula: Pusat Ilmu Pendidikan, Bahasa dan Ilmu Sosial, 2(6), 294–305. https://doi.org/10.61132/nakula.v2i6.1342
Nasrulloh, S. Q., Prihantini, R., & Irianto, S. (2023). PBL berdiferensiasi sebagai upaya peningkatan kemampuan berfikir kritis dan penyelesaian masalah pada pembelajaran Biologi. Khazanah Pendidikan, 17(2), 346-350. https://doi.org/10.30595/jkp.v17i2.17915
Nastiti, L. R., Yokhebed, Ramli, M., & Yuliani, H. (2021). Meta-analysis of the effectiveness of problem-based learning towards critical thinking skills in science learning. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1842, No. 1, p. 012071). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1842/1/012071
Nihlah, K., Ristanto, R. H., & Kurniati, T. H. (2024). The effect of PBL integrated RMS on biological literacy and critical thinking ability of high school students. JPBI (Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia), 10(3), 714–723. https://doi.org/10.22219/jpbi.v10i3.35515
Ningrum, W. A., Sumarno, S., & Sulistyowati, S. (2023). Peningkatan keterampilan berpikir kritis melalui model problem based learning berbantuan LKPD Pada Kelas X-1 SMAN 9 Semarang. Jurnal Pendidikan Guru Profesional, 1(1), 30–39. https://doi.org/10.26877/jpgp.v1i1.167
Nurhidayati, R., Mahrus, & Lestari, T. A. (2024). Pengaruh model problem based learning (PBL) Pada mata pelajaran biologi terhadap kemampuan berpikir kritis siswa. Journal of Classroom Action Research, 6(3), 482–487. https://doi.org/10.29303/jcar.v6i3.8043
Pane, A., & Dasopang, M. D. (2017). Belajar dan pembelajaran. FITRAH: Jurnal Kajian Ilmu-Ilmu Keislaman, 3(2), 333–352. https://doi.org/10.24952/fitrah.v3i2.945
Paramitha, W. A., Haryanti, E. H. W., & Hastutiningsih, T. (2024). Analisis penggunaan problem based learning dalam mengembangkan kemampuan berpikir kritis dan keaktifan siswa mata pelajaran biologi. Jurnal Pendidikan Guru Profesional, 2(1), 63–76. https://doi.org/10.26877/jpgp.v2i1.837
Rozali, Y. A. (2022, January). Penggunaan analisis konten dan analisis tematik. In Penggunaan Analisis Konten dan Analisis Tematik Forum Ilmiah (Vol. 19, p. 68). https://digilib.esaunggul.ac.id/public/UEU-Journal-23187-11_2247.pdf
Sinurat, R. S., Syahputri, N. D., Rambe, N. Y., Rebista, N., Hutabalian, P. M., & Amanda, N. (2025). Efektivitas model pembelajaran problem based learning (PBL) berbantukan E-LKPD terhadap kemampuan berpikir kritis peserta didik pada materi klasifikasi makhluk hidup di Kelas X SMAN 1 Medan. Biodik, 11(1), 1–10. https://doi.org/10.22437/biodik.v11i1.41758
Sitanggang, A., Husna, H., Ritonga, P., Arwita, W., & Simatupang, H. (2024). Pengaruh model problem based learning untuk meningkatkan motivasi dan berpikir kritis siswa dalam pembelajaran Biologi. JIIC: Jurnal Intelek Insan Cendikia, 1(4), 636–645. https://jicnusantara.com/index.php/jiic/article/view/483
Tamaela, K., Wakano, H., Namakule, U., Selehulano, K., & Sopratu, P. (2020). Penerapan model pembelajaran problem based learning untuk meningkatkan penguasaan konsep materi ruang lingkup biologi di SMA Negeri 51 Maluku Tengah. Biodik, 6(4), 468–475. https://doi.org/10.22437/bio.v6i4.10965
Usman, A., Munandar, K., & Utomo, A. P. (2024). How can PBL promote critical thinking skills in biology material? A systematic literature review in reputable journals. Research and Development in Education (RaDEn), 4(1), 450–464. https://doi.org/10.22219/raden.v4i1.32401
Widiatuti, L. (2016). Perbandingan penerapan model problem based learning dan model group investigation pada pembelajaran IPA dalam meningkatkan keterampilan pemecahan masalah. (Undergraduate thesis, Universitas Negeri Yogyakarta). http://eprints.uny.ac.id/id/eprint/39623
Wiono, W. J., & Siregar, Y. S. (2024). The effectiveness of problem-based learning in ecosystem content on critical thinking skills reviewed from students’ metacognitive awareness. Phenomenon : Jurnal Pendidikan MIPA, 4(1), 85–102. https://doi.org/10.21580/phen.2024.14.1.22440
Wulandari, A. P., Salsabila, A. A., Cahyani, K., Nurazizah, T. S., & Ulfiah, Z. (2023). Pentingnya media pembelajaran dalam proses belajar mengajar. Journal on Education, 5(2), 3928–3936. https://doi.org/10.31004/joe.v5i2.1074
Zaidah, A., & Hidayatulloh, A. (2024). Implementasi model problem based learning dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis mahasiswa. NUSRA : Jurnal Penelitian dan Ilmu Pendidikan, 5(3), 1137–1144. https://doi.org/10.55681/nusra.v5i3.3132
DOI: https://doi.org/10.20527/bioco.v2i2.16336
Refbacks
- There are currently no refbacks.
Copyright (c) 2025 Journal of Biology Creative Education
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Journal of Bio-Creaducation has been Indexed/Abstracted/Listed by:
|
Managed by: Department of Biology Education, Faculty of Teacher Training and Education, Universitas Lambung Mangkurat |
Journal License:
This work is licensed under CC BY 4.0 |
