Integrating 21st-century skills into a biology instructional module on ecosystems for tenth-grade learners

Yassir Ni’ma Rangga Wiryawan; Ummi Nur Afinni Dwi Jayanti

doi:10.64014/jik.v22i3.75

Integrating 21st-century skills into a biology instructional module on ecosystems for tenth-grade learners

Yassir Ni’ma Rangga Wiryawan ^{Universitas Islam Negeri Sumatera Utara,} , Ummi Nur Afinni Dwi Jayanti ^{Universitas Islam Negeri Sumatera Utara,} ,

29 August 2025 · Vol. 22 No. 3 (2025): Inovasi Kurikulum, August 2025 · Articles

DOI https://doi.org/10.64014/jik.v22i3.75

Downloads

Download PDF (English)

Abstract

The growing need for educational resources that integrate biology content with 21st-century skills calls for innovative, context-based learning modules. This study aims to develop a biology module for grade X students focused on ecosystem topics, incorporating four key 21st-century skills: critical thinking, creativity, communication, and collaboration. The content covers ecosystem components, energy flow, and biogeochemical cycles. Using a Research and Development approach with the 4D model (Define, Design, Develop, Disseminate), data were collected through teacher interviews, student questionnaires, expert appraisal, and assessments of students’ critical and creative thinking. Expert appraisal, which included assessments of learning media, ecosystem material, and 21st-century skills, rated the module as highly valid. The evaluation of practicality conducted by both educators and learners indicates that this module is highly practical and straightforward to incorporate into educational activities. Effectiveness testing through pre- and post-tests showed a significant improvement in critical and creative thinking, with an N-Gain high category. These results indicate that the module is effective and suitable for classroom use. However, collaboration and communication were not comprehensively assessed. Therefore, it is recommended that teachers enhance module implementation with activities such as group discussions and presentations to develop these essential competencies further.

Abstrak

Kebutuhan akan sumber daya pendidikan yang mengintegrasikan konten biologi dengan keterampilan abad ke-21 membutuhkan modul pembelajaran yang inovatif dan berbasis konteks. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan modul biologi untuk peserta didik kelas X yang berfokus pada topik ekosistem, yang menggabungkan empat keterampilan utama abad ke-21: berpikir kritis, kreativitas, komunikasi, dan kolaborasi. Materi yang disajikan meliputi komponen ekosistem, aliran energi, dan siklus biogeokimia. Menggunakan pendekatan Penelitian dan Pengembangan dengan model 4D (Define, Design, Develop, Disseminate), data dikumpulkan melalui wawancara guru, kuesioner peserta didik, validasi ahli, dan penilaian pemikiran kritis dan kreatif peserta didik. Hasil evaluasi ahli yang meliputi media pembelajaran, konten ekosistem, dan keterampilan abad ke-21 menilai modul ini sangat valid. Penilaian kepraktisan dari guru dan peserta didik menunjukkan bahwa modul ini sangat praktis dan mudah diimplementasikan dalam kegiatan pembelajaran. Uji efektivitas melalui pre-test dan post-test menunjukkan adanya peningkatan yang signifikan pada kemampuan berpikir kritis dan kreatif, dengan nilai N-Gain kategori tinggi. Hasil ini menunjukkan bahwa modul ini efektif dan sesuai untuk digunakan di kelas. Namun, kolaborasi dan komunikasi tidak dinilai secara komprehensif. Oleh karena itu, disarankan agar guru meningkatkan implementasi modul dengan kegiatan seperti diskusi kelompok dan presentasi untuk lebih mengembangkan kompetensi esensial ini.

Kata Kunci: keterampilan abad-21; materi ekosistem; pengembangan modul

Keywords : 21st-century skills , ecosystem material , module development

References

Adawiyah, R., Zaini, M., & Ajizah, A. (2022). Hasil belajar dan keterampilan berpikir kritis peserta didik menggunakan LKPD-elektronik konsep virus. Practice of The Science of Teaching Journal: Jurnal Praktisi Pendidikan, 1(2), 78-87.

Adeoye, M. A., Prastikawati, E. F., & Abimbowo, Y. O. (2024). Empowering learning: Pedagogical strategies for advancing 21st century skills and quality education. Journal of Nonformal Education, 10(1), 10-21.

Adiatma, T., & Thana, P. M. (2022). Pengembangan modul digital interaktif berbasis flipbook mata kuliah Manajemen PAUD. Jurnal Pendidikan, 23(2), 155-165.

Adlini, M. N., Jayanti, U. N. A. D., & Wiryawan, Y. N. R. (2024). Designing educational resources of the 21st-century skills instructional models and socio-scientific issues integration. Research and Development in Education (RaDEn), 4(2), 1123-1141.

Anggo, A. Y., Santoso, G., Wuriani, D., & Bosawer, A. (2023). Mengidentifikasi peluang dan tantangan yang muncul dari keragaman budaya Indonesia secara mandiri dan critical thingking. Jurnal Pendidikan Transformatif, 2(4), 310-331.

Aripin, I., Sugandi, M. K., Mu'minah, I. H., & Mulyani, A. (2020). Pelatihan pembelajaran Biologi abad 21. Bernas: Jurnal Pengabdian kepada Masyarakat, 1(3), 150-158.

Astutik, P., & Hariyati, N. (2021). Peran guru dan strategi pembelajaran dalam penerapan keterampilan abad 21 pada pendidikan dasar dan menengah. Jurnal Inspirasi Manajemen Pendidikan, 9(3), 619-638.

Black, P. (2020). A revolution in biochemistry and molecular biology education informed by basic research to meet the demands of 21st century career paths. The Journal of Biological Chemistry, 295(31), 10653-10661.

Dilekçi, A., & Karatay, H. (2023). The effects of the 21st century skills curriculum on the development of students’ creative thinking skills. Thinking Skills and Creativity, 47(1), 1-11.

Dinihari, Y., Alamsyah, M., Siburian, M. F., Marhento, G., Pratama, R., & Musringudin, M. (2024). Membangun generasi pemimpin yang literat untuk masa depan dengan menerapkan pendekatan Ekologi di SMK Mahadika 2. Jurnal Pengabdian Masyarakat Biologi dan Sains, 3(2), 1-13.

Facione, P. A. (2011). Critical thinking: What it is and why it counts. Insight assessment, 1(1), 1-23.

González-Pérez, L. I., & Ramírez-Montoya, M. S. (2022). Components of Education 4.0 in 21st century skills frameworks: systematic review. Sustainability, 14(3), 1-31.

Guilford, J. P. (1967). Creativity: Yesterday, today and tomorrow. The Journal of Creative Behavior, 1(1), 3-14.

Gulo, A. (2022). Penerapan model discovery learning terhadap hasil belajar peserta didik pada materi ekosistem. Educativo: Jurnal Pendidikan, 1(1), 307-313.

Hadiapurwa, A., Ali, M., Ropo, E., & Hernawan, A. H. (2024). Teacher effort in strengthening student’s thinking skill and awareness upon environment conservation: PLS-SEM of Climate Change Education (CCE) study. International Journal of Environmental Impacts, 7(1), 111-119.

Hakim, A. R., Kartono, W., & Cahyono, A. N. (2024). Developing moar-integrated printed learning modules to improve mathematical problem-solving abilities in geometry learning. International Journal of Information and Education Technology, 14(6), 898-909.

Herlinawati, H., Marwa, M., Ismail, N., Junaidi, Liza, L. O., & Situmorang, D. D. B. (2024). The integration of 21st century skills in the curriculum of education. Heliyon, 10(15), 1-11.

Irwan, I., Maridi, M., & Dwiastuti, S. (2019). Pengembangan modul Biologi berbasis inkuiri terbimbing untuk meningkatkan hasil belajar peserta didik pada ranah afektif dan psikomotorik. Edusains, 11(1), 50-61.

Jaya, H., Hambali, M., & Fakhrurrozi, F. (2023). Transformasi pendidikan: Peran pendidikan berkelanjutan dalam menghadapi tantangan abad ke-21. Jurnal Review Pendidikan dan Pengajaran, 6(4), 2416-2422.

Jayanti, U. N. A. D., Adlini, M. N., & Wiryawan, Y. N. M. R. (2024). Pre-service biology teachers’ knowledge of the 21st-century skills and its associated instructional models: The Indonesian context. JPBI (Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia), 10(3), 819-829.

Karaca-Atik, A., Gorgievski, M. J., Meeuwisse, M., & Smeets, G. (2024). Possessing 21st-century skills and building sustainable careers: Early-career social sciences graduates’ perspectives. Sustainability, 16(8), 1-20.

Khaira, H. S., Al Hafizh, M. F., Darmansyah, P. S. A., Nugraha, H., & Komara, D. A. (2023). Analysis of needs and teachers' perception towards business teaching materials at SMA Labschool UPI. Curricula: Journal of Curriculum Development, 2(2), 299-314.

Komara, D. A., & Hadiapurwa, A. (2023). Improving literacy of junior high school students through revitalization of library in kampus mengajar IV activities. Dwija Cendekia: Jurnal Riset Pedagogik, 7(1), 143-152.

Kono, R., Mamu, H. D., & Tangge, L. N. (2016). Pengaruh model Problem Based Learning (PBL) terhadap pemahaman konsep Biologi dan keterampilan berpikir kritis siswa tentang ekosistem dan lingkungan di kelas X SMA Negeri 1 Sigi. Jurnal Sains dan Teknologi Tadulako, 5(1), 28-38.

Kurniasih, T., Suryajaya, S., Suyidno, S., & Fahmi, F. (2024). E-modul IPA berbasis authentic learning untuk meningkatkan literasi digital peserta didik. Journal of Banua Science Education, 5(1), 29-42.

Mardhiyah, R. H., Aldriani, S. N. F., Chitta, F., & Zulfikar, M. R. (2021). Pentingnya keterampilan belajar di abad 21 sebagai tuntutan dalam pengembangan sumber daya manusia. Lectura: Jurnal Pendidikan, 12(1), 29-40.

Marpaung, S. S. M., Has, D. H., Girsang, S. R. M., Sari, R., Munthe, M. A., Daulay, A. P., Lubis, D. A., Hidayati, Y., Khoiriyah, F., Nainggolan, W. E., & Gultom, R. F. B. (2023). Analisis perkembangan pengenalan satwa prioritas Indonesia pada pendidikan anak dengan vosviewer. Jurnal Ilmiah Profesi Pendidikan, 8(2), 1257-1263.

Marten, D., Refdinal, & Syah, N. (2019). Efektivitas pengembangan modul berbasis proyek pada mata kuliah Teknik Las Lanjut Akademi Komunitas Negeri Pesisir Selatan. Jurnal Ilmiah Pendidikan dan Pembelajaran, 3(3), 394-405.

Muliarta, I. K. (2018). Menerjemahkan perubahan dari TCL (Teacher Center Learning) ke SCL (Student Center Learning). Cetta: Jurnal Ilmu Pendidikan, 1(2), 76-86.

Nasution, D. F., & Rasyidah, R. (2022). Development of problem-based learning student worksheets on human digestive system materials to increase students' learning outcomes. Bio-Inoved: Jurnal Biologi-Inovasi Pendidikan, 4(2), 207-215.

Okpatrioka & Abdullah, M. (2024). Pengembangan kurikulum berbasis keterampilan abad ke-21: Perspektif dan tantangan. Ikra-ITH Humaniora: Jurnal Sosial dan Humaniora, 8(3), 322-340.

Palacios-Agundez, I., Rodríguez-Loinaz, G., Hagemann, N., Sylla, M., & Spyra, M. (2022). Teaching the ecosystem service concept: experience from academia. Ecology and Society, 27(3), 1-14.

Putri, Y. S., & Alberida, H. (2022). Keterampilan berpikir kreatif peserta didik kelas X tahun ajaran 2021/2022 di SMAN 1 Pariaman. Biodik, 8(2), 112-117.

Ramadhan, F., Nadeak, T., & Anwar, A. S. (2023). Sosialisasi pembelajaran ekosistem dan proses kehidupan IPA di SDN Dayeuhluhur 1. Abdima Jurnal Pengabdian Mahasiswa, 2(1), 1585-1591.

Redhana, I. W. (2019). Mengembangkan keterampilan abad ke-21 dalam pembelajaran Kimia. Jurnal inovasi pendidikan kimia, 13(1).

Ridzal, D. A., Hatuala, M., Haswan, H., & Farnia, F. (2023). Meta-analysis: The effect of guided inquiry on students' critical thinking skills in biology learning. Bio-Inoved: Jurnal Biologi-Inovasi Pendidikan, 5(2), 171-178.

Rini, A. P., Firmansyah, N. F., Widiastuti, N., Christyowati, Y. I., & Fatirul, A. N. (2023). Pendekatan terintegrasi dalam pengembangan kurikulum abad 21. Jurnal Ilmiah Pendidikan Holistik (JIPH), 2(2), 171-182.

Rosyiddin, A. A. Z., Fiqih, A., Hadiapurwa, A., Nugraha, H., & Komara, D. A. (2023). The effect of interactive PowerPoint media design on student learning interests. Edcomtech: Jurnal Kajian Teknologi Pendidikan, 8(1), 12-24.

Sari, A. K. & Trisnawati, W., & (2019). Integrasi keterampilan abad 21 dalam modul sociolinguistics: Keterampilan 4C (Collaboration, Communication, Critical Thinking, dan Creativity). Jurnal Muara Pendidikan, 4(2), 455-466.

Selviana, A. S., Sunarno, W., & Suharno. (2022). The effectiveness of using physics module with problem-based learning to enhance critical and creative thinking skills. Journal of Education Research and Evaluation, 6(1), 19-25.

Sholeh, B., Hufad, A., & Fathurrohman, M. (2023). Pemanfaatan e-modul interaktif dalam pembelajaran mandiri sesuai kapasitas siswa. Risalah, Jurnal Pendidikan dan Studi Islam, 9(2), 665-672.

Sinurat, L., Sriyati, S., & Solihat, R. (2023). Pengembangan modul berbasis keterampilan proses sains untuk meningkatkan kemampuan pemecahan masalah berdasarkan realitas lokal Danau Toba. Lectura: Jurnal Pendidikan, 14(1), 1-14.

Sultanova, G. (2025). Introducing non-cognitive load to the educational discourse. Frontiers in Psychology, 15(1), 1-5.

Triana, B. M. (2023). Potret miskonsepsi siswa sma pada materi komponen penyusun dan interaksi dalam ekosistem. Jurnal Bioeduin, 13(2), 49-57.

Ule, K. N., Bunga, Y. N., & Bare, Y. (2021). Pengembangan modul pembelajaran Biologi berbasis Jelajah Alam Sekitar (JAS) materi ekosistem Taman Nasional Kelimutu (TNK) SMA kelas X. Diklabio: Jurnal Pendidikan dan Pembelajaran Biologi, 5(2), 147-156.

Warsah, B. A. A. & Warsah, I. (2023). Urgensi perguruan tinggi bagi mahasantri di era society 5.0. Al-Ikhtibar: Jurnal Ilmu Pendidikan, 10(1), 80-102.

Wati, W. W., & Syafriani. (2023). Effectiveness of e-modules based on inquiry model integrated with sets approach on 21st century Skills. Journal of Innovation in Educational and Cultural Research, 4(4), 673-681.

Wulansari, E. W., Kantun, S., & Suharso, P. (2018). Pengembangan e-modul pembelajaran ekonomi materi pasar modal untuk siswa kelas XI IPS MAN 1 Jember tahun ajaran 2016/2017. JPE: Jurnal Ilmiah Ilmu Pendidikan, Ilmu Ekonomi, dan Ilmu Sosial, 12(1), 1-7.