Systematic literature review: The impact of the STEAM learning approach on critical thinking skills in science education

Authors

  • Mislah Mislah Universitas PGRI Semarang
  • Siti Patonah Universitas PGRI Semarang
  • Intan Indiati Universitas PGRI Semarang
  • M. Syaipul Hayat Universitas PGRI Semarang
  • Joko Siswanto Universitas PGRI Semarang

DOI:

https://doi.org/10.31571/saintek.v14i2.9001

Keywords:

Meta analisis, pendekatan STEAM, keterampilan berpikir kritis

Abstract

This study aims to systematically examine empirical evidence from the past five years regarding the impact of the Science, Technology, Engineering, Art, and Mathematics (STEAM) approach on students’ critical thinking skills at the primary and secondary education levels. A qualitative Systematic Literature Review (SLR) method was employed. The literature was collected via Google Scholar, focusing on publications from 2019 to 2024, using a combination of keywords in both Indonesian and English. Out of 98 articles initially identified, only ten were selected based on inclusion and exclusion criteria, and further assessed using the Joanna Briggs Institute Checklist for quality appraisal. Data were analyzed using thematic analysis, categorizing studies based on educational level, subject matter, learning models, research methods, instruments used, and research outcomes. The review findings indicate that approximately 90% of the studies reported a significant improvement in students’ critical thinking skills through the implementation of Project-Based Learning (PjBL) integrated with STEAM. The most substantial effects were observed at the senior high school level, particularly in Physics and Biology subjects. At the elementary level, the STEAM approach was more effective when combined with play-based or exploratory learning activities. In junior high schools (SMP and MTs), STEAM served as a bridge between foundational conceptual understanding and the development of analytical skills. These findings highlight that the effectiveness of STEAM is highly contextual and influenced by students’ cognitive readiness, teacher support, and the socio-economic conditions of schools. The study concludes that STEAM should not be viewed merely as a pedagogical strategy, but as an adaptive educational practice. Practical implications include the need for differentiated instructional strategies, equitable access to learning resources, and teacher training programs to support more widespread and equitable implementation.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Mislah Mislah, Universitas PGRI Semarang

Program Studi Magister Pendidikan IPA, Fakultas Pascasarjana,

Siti Patonah, Universitas PGRI Semarang

Program Studi Magister Pendidikan IPA, Fakultas Pascasarjana,

Intan Indiati, Universitas PGRI Semarang

Program Studi Magister Pendidikan IPA, Fakultas Pascasarjana,

M. Syaipul Hayat, Universitas PGRI Semarang

Program Studi Magister Pendidikan IPA, Fakultas Pascasarjana,

Joko Siswanto, Universitas PGRI Semarang

Program Studi Magister Pendidikan IPA, Fakultas Pascasarjana,

References

Adilla, R., & Ratnawulan, R. (2023). Effect of the problem-solving learning toward critical thinking skills in subject matter of global warming. Pillar of Physics Education, 16(3).

Aulia, L. D., Wahyudi, W., & Doyan, A. (2022). Pengembangan perangkat pembelajaran fisika model STEM untuk meningkatkan kreativitas sains dan kemampuan berpikir kritis peserta didik pada materi suhu dan kalor. Jurnal Ilmiah Profesi Pendidikan, 7(2), 474–479. https://doi.org/10.29303/jipp.v7i2.497

Basri, H., Jannah, U. R., Nuritasari, F., & Yahya, A. (2021). Identifikasi kemampuan berpikir kritis siswa pada masalah dengan informasi yang kontradiksi. JIPM (Jurnal Ilmiah Pendidikan Matematika), 10(1), 63–78. https://doi.org/10.25273/jipm.v10i1.9290

Fitriana, E., Nisa, A. F., & Zulfiati, H. M. (2024). Penerapan project-based learning berbasis STEAM dalam pembelajaran IPAS untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kewirausahaan siswa sekolah dasar. Pendas: Jurnal Ilmiah Pendidikan Dasar, 9(3), 1593–1608. https://doi.org/10.23969/jp.v9i3.16041

Fitriani, R., Surahman, E., & Azzahrah, I. (2019). Implementasi pembelajaran berbasis proyek untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa. Quagga: Jurnal Pendidikan dan Biologi, 11(1), 6–11. https://doi.org/10.25134/quagga.v1lil.1426

Fitriyah, A., & Ramadani, S. D. (2021). Pengaruh pembelajaran STEAM berbasis PjBL (project-based learning) terhadap keterampilan berpikir kreatif dan berpikir kritis. Inspiratif Pendidikan, 10(1), 209–226. https://doi.org/10.24252/ip.v10i1.17642

Hartati, T., Nurzaman, I., Febriyanto, B., Suhendra, I., Yuliawati, Anggraeni, S. W., Nurhuda, A., & Fatonah, N. (2023). Panduan berpikir kritis dan kreatif dalam pembelajaran Bahasa Indonesia bagi guru. Garut: Cahaya Smart Nusantara.

Herman, T., Andini, M., Nurhanifah, N., & Wulandari, I. (2024). Kemampuan berpikir matematis: Berpikir relasional, berpikir fungsional dan berpikir kritis. Indonesia Emas Group.

Indriyana, R. S., & Susilowati, S. (2020). The effects of model project-based learning approach on STEM (science, technology, engineering, mathematic) on natural science learning to junior high school student’s critical thinking skills and cooperative skills at SMP N 1 Berbah. Journal of Science Education Research, 4(2), 70–75. https://doi.org/10.21831/jser.v4i2.35717

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

Khoiriyyah, N., Qomaria, N., Ahied, M., Putera, D. B. R. A., & Sutarja, M. C. (2022). Pengaruh model project based learning dengan pendekatan STEAM terhadap kemampuan berpikir kritis siswa. Vektor: Jurnal Pendidikan IPA, 3(2), 55–66. https://doi.org/10.35719/vektor.v3i2.61

Komalasari, I., Ridwan, I. R., & Alfarisa, F. (2020). Upaya guru dalam mengembangkan kemampuan berpikir kritis siswa sekolah dasar pada pembelajaran IPS: Studi literatur. Didaktika, 1(1), 26–35. https://doi.org/10.17509/didaktika.v1i1.32597

Lestari, S. (2021). Pengembangan orientasi keterampilan abad 21 pada pembelajaran fisika melalui pembelajaran PjBL-STEAM berbantuan Spectra-Plus. Ideguru: Jurnal Karya Ilmiah Guru, 6(3), 272–279. https://doi.org/10.51169/ideguru.v6i3.243

Liah, N., Maria, H. T., & Oktavianty, E. (2024). Meningkatkan keterampilan berpikir kritis dengan penerapan model project based learning dengan pendekatan STEAM. Jurnal Education and Development, 12(3), 114–119. https://doi.org/10.37081/ed.v12i3.5926

Mantau, B. A. K., & Talango, S. R. (2023). Pengintegrasian keterampilan abad 21 dalam proses pembelajaran (literature review). Irfani (e-Journal), 19(1), 86–107.

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. https://doi.org/10.31849/lectura.v12i1.5813

Mayla, S. S., Rianti, C., & Ahmatika, D. (2024). Analisis kemampuan berpikir kritis siswa ditinjau dari gaya berpikir. Jurnal Perisai, 3(1), 14–26. https://doi.org/10.32672/perisai.v3i1.464

Mislah, M., Hayat, M. S., & Siswanto, J. (2024). Profil kreativitas dan keterampilan berpikir kritis siswa dalam pembelajaran fisika di Madrasah Aliyah. Edukatif: Jurnal Ilmu Pendidikan, 6(4), 4066–4077. https://doi.org/10.31004/edukatif.v6i4.7288

Muntamah, M., Roshayanti, F., & Hayat, M. S. (2024). Keterampilan berpikir kritis siswa SMK pada pembelajaran projek IPAS berorientasi ESD dan pendekatan STEAM. Jurnal Penelitian Pembelajaran Fisika, 15(1). https://doi.org/10.26877/jp2f.v15i1.17981

Nabilah, L. N. (2020). Pengembangan keterampilan abad 21 dalam pembelajaran fisika di sekolah menengah atas menggunakan model creative problem solving. OSF Preprints. https://doi.org/10.31219/osf.io/6vwhd

Nantara, D. (2021). Menumbuhkan berpikir kritis pada siswa melalui peran guru dan peran sekolah. Jurnal Teladan: Jurnal Ilmu Pendidikan dan Pembelajaran, 6(1), 25–34. https://doi.org/10.55719/jt.v6i1.222

Nuraida, D. (2019). Peran guru dalam mengembangkan keterampilan berpikir kritis siswa dalam proses pembelajaran. Jurnal Teladan: Jurnal Ilmu Pendidikan dan Pembelajaran, 4(1), 51–60. http://journal.unirow.ac.id/index.php/teladan/article/view/47

Patras, Y. E. (2023). Berpikir kritis dan kreatif melalui media pembelajaran. In E. Utomo & G. G. F. Rakhman (Eds.), Berpikir kritis dan kreatif: Teori dan implementasi praktis dalam pembelajaran (1st ed.). Jakarta: Publica Indonesia Utama.

Priantari, I., Prafitasari, A. N., Kusumawardhani, D. R., & Susanti, S. (2020). Pembelajaran STEAM-PjBL untuk peningkatan berpikir kritis. Bioeducation Journal, 4, 94–102. https://doi.org/10.24036/bioedu.v4i2.283

Putri, W. I., Sundari, P. D., Mufit, F., & Dewi, W. S. (2023). Analisis keterampilan berpikir kritis siswa SMA pada materi pemanasan global. Jurnal Ilmiah Profesi Pendidikan, 8(4), 2428–2435. https://doi.org/10.29303/jipp.v8i4.1787

Qodarsih, F. Y., Sunarso, A., & Utanto, Y. (2023). Analisis kemampuan berpikir kritis dan keterampilan komunikasi siswa kelas IV dengan model pembelajaran talking stick berbantu media poster. Dharmas Education Journal (DE_Journal), 4(1), 413–425. https://doi.org/10.56667/dejournal.v4i1.1191

Rusmansyah, R., Rahmah, S. A., Syahmani, S., Hamid, A., Isnawati, I., & Kusuma, A. E. (2023). The implementasi model PjBL-STEAM konteks lahan basah untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan self-efficacy peserta didik. JINoP (Jurnal Inovasi Pembelajaran), 9(1), 44–57. https://doi.org/10.22219/jinop.v9i1.23493

Salsabila, Y. R., & Muqowim, M. (2024). Korelasi antara teori belajar konstruktivisme Lev Vygotsky dengan model pembelajaran problem based learning (PBL). Learning: Jurnal Inovasi Penelitian Pendidikan dan Pembelajaran, 4(3), 813–827. https://doi.org/10.51878/learning.v4i3.3185

Sari, D. P., Hasanah, D., & Barriyah, I. Q. (2023). Model pembelajaran berbasis STEAM projek untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa. Edukasi: Jurnal Penelitian dan Artikel Pendidikan, 15(2), 165–180. https://doi.org/10.31603/edukasi.v15i2.10489

Sari, L. E. (2023). Penerapan pembelajaran STEAM untuk meningkatkan minat belajar dan kemampuan berpikir kritis siswa SD. Jurnal Ilmiah Pendidikan Citra Bakti, 10(3), 530–543. https://doi.org/10.38048/jipcb.v10i3.1652

Setiana, D. S. (2018). Urgensi pengembangan berpikir kritis dalam pembelajaran matematika. Prosiding Sendika, 4(1).

Sohilait, E., Kharisudin, I., Zaenuri, & Masnia. (2023). Systematic literature review: Kemampuan berpikir kritis dalam pembelajaran. Nalar: Jurnal Pendidikan dan Kebudayaan, 2(1), 19–27. https://doi.org/10.56444/nalar.v2i1.424

Sugandi, K., & Siswanto, J. (2021). Profil kemampuan berpikir kritis mata pelajaran IPA pada siswa kelas VIII SMP Negeri 3 Taman tahun pelajaran 2019/2020. Jurnal Penelitian Pembelajaran Fisika, 12(1). https://doi.org/10.26877/jp2f.v12i1.5511

Tiasna, S., Athillah, N. B., & Yolanda, V. P. (2023). Implementasi model pembelajaran berbasis STEAM melalui budaya lokal “Batik Jumput” di sekolah dasar. Jurnal Review Pendidikan Dasar: Jurnal Kajian Pendidikan dan Hasil Penelitian, 9(1), 17–22. https://doi.org/10.26740/jrpd.v9n1.p17-22

Uslima, U., Sunyono, S., & Lengkana, D. (2023). Development of socioscientific issue-based interactive e-modules to improve students' critical thinking skills on global warming issues. Jurnal Pendidikan MIPA, 24(1), 324–334. https://doi.org/10.23960/jpmipa/v24i1.pp324-334

Yanti, J. (2020). Penerapan Goolital-Ject berbasis STEAM untuk meningkatkan critical thinking siswa pada materi struktur dan fungsi tumbuhan kelas VIII-A SMP Negeri Unggul Sigli. Jurnal Sosial Humaniora Sigli, 3(1), 62–67. https://doi.org/10.47647/jsh.v3i1.237

Downloads

Published

2025-09-02

How to Cite

Mislah, M., Siti Patonah, Intan Indiati, M. Syaipul Hayat, & Joko Siswanto. (2025). Systematic literature review: The impact of the STEAM learning approach on critical thinking skills in science education. Jurnal Pendidikan Informatika Dan Sains, 14(2), 183–193. https://doi.org/10.31571/saintek.v14i2.9001