Ilmu sains merupakan ilmu yang diperoleh dan dikembangkan berdasarkan eksperimen yang mencari jawaban atas pertanyaan apa, mengapa, dan bagaimana gejala-gejala alam. Ilmu sains merupakan produk (pengetahuan sains yang berupa fakta, teori, prinsip, hukum) temuan saintis dan proses (kerja ilmiah). Oleh sebab itu, dalam penilaian dan pembelajaran sains harus memperhatikan karakteristik ilmu sains sebagai produk dan proses. Akan tetapi, dalam proses pembelajaran, mata pelajaran sains dikenal sebagai pelajaran yang tidak mudah untuk dipahami oleh siswa karena kurangnya motivasi dalam pembelajaran sains itu sendiri. Daryanto (2010) mengatakan bahwa pembelajaran yang kurang menarik dapat juga disebabkan oleh guru yang tidak memahami kebutuhan siswa baik karakteristik maupun pengembangan siswa.
Kenyataan yang ada di lapangan banyak guru yang memberikan pembelajaran sains belum berorientasi pada proses sains namun lebih mementingkan pada produk belajar, yaitu pengetahuan. Interaksi guru dan siswa hanya sekedar transfer pengetahuan dari seorang guru kepada siswa. Pendekatan yang digunakan dalam belajar masih menggunakan pendekatan konvensional. Pendekatan konseptual dan kontekstual yang menggunakan obyek dan persoalan nyata dalam belajar serta memerlukan kajian lebih dalam tetapi realistik belum banyak digunakan dalam belajar. Hal ini dilakukan karena pembelajaran hanya berfokus untuk mengejar materi Ujian Nasional yang hanya berupa konsep tanpa ada proses sains yang diujikan, padahal proses sains jauh lebih penting (Adisendjaja, 2009).
Light and Cox (2001) menyatakan ada lima hal utama yang perlu diperbaiki dalam pembelajaran sains/sains yaitu (a) hafalan menjadi pemahaman, (b) pemahaman menjadi kemampuan, (c) kemampuan menjadi keinginan untuk melakukan, (d) keinginan untuk melakukan menjadi secara nyata melakukan, dan (e) secara nyata melakukan menjadi dalam proses berubah. Bertolak hal tersebut maka penelitian ini bertujuan mengubah kualitas pembelajaran sains yang dilabelkan pembelajaran sains sejarah atau sastra sains menjadi pembelajaran sains berkualitas yang mengintegrasikan konsep-konsep sains dengan kemampuan berpikir dalam hal ini kemampuan berpikir generik sains.
Ada banyak cara yang dapat digunakan bagi seorang guru dalam menyampaikan materi pelajaran sains agar siswa merasa senang dalam proses belajar. Peran utama guru sebagai perencana sekaligus pelaksana proses belajar mengajar menuntut guru untuk selalu meningkatkan kualitas pengajarannya agar siswa dapat menguasai materi dengan baik. Diantaranya adalah dengan menerapkan strategi, metode, teknik pembelajaran dan media pembelajaran yang tepat. Penggunaan strategi, metode, teknik pembelajaran dan media pembelajaran yang tepat dalam pembelajaran sains akan membantu dalam proses pembelajaran baik pembelajaran yang bersifat pemahaman konsep, hafalan, pengamatan percobaan maupun hitungan sains. Akan tetapi, pemilihan tersebut dilakukan dengan mempertimbangkan situasi dan kondisi, sumber belajar, kebutuhan dan karakteristik siswa dalam rangka pencapaian tujuan pembelajaran (Uno, 2007).
Pembelajaran berbasis riset (PBR) merupakan salah satu metode student-centered learning (SCL) yang mengintegrasikan riset di dalam proses pembelajaran. Pembelajaran berbasis riset bersifat multifaset yang mengacu kepada berbagai macam metode pembelajaran. Pembelajaran berbasis riset memberi peluang/kesempatan kepada siswa untuk mencari informasi, menyusun hipotesis, mengumpulkan data, menganalisis data, dan membuat kesimpulan atas data yang sudah tersusun; dalam aktivitas ini berlaku pembelajaran dengan pendekatan learning by doing.
Pembelajaran ini didukung dengan penggunaan modul. Pemilihan modul disebabkan modul dalam proses pembelajaran dapat mengubah pola pembelajaran yaitu dari pola pengajaran dari teacher centered menjadi pola pembelajaran yang berpusat pada siswa (student centered). Penggunaan modul membuat siswa dapat belajar secara mandiri dan meningkatkan interaksi antara siswa dengan guru dan antar siswa. Modul yang diintegrasikan dengan pembelajaran riset membuat siswa dapat mengalami sendiri kegiatan pembelajarannya melalui aplikasi nyata dalam kehidupan sehari-hari. Dengan demikian, diharapkan pembelajaran sains akan jauh lebih menyenangkan, kreatif dan inovatif yang membuat siswa menjadi lebih termotivasi untuk belajar.
