Tantangan serta tugas guru dalam menghadapi pendidikan abad ke-21 semakin berat. Salah satu tugas guru harus mampu menciptakan proses pembelajaran yang kaya dan bermakna sehingga dapat memunculkan kompetensi yang dibutuhkan dalam abad ke-21 kepada siswa. Melatih dan membiasakan siswa dengan menggunakan keterampilan berfikir tingkat tinggi pada proses pembelajaran merupakan pilihan strategis atau pendekatan yang tepat. Salah satu muatan pelajaran yang membutuhkan ketrampilan berpikir tingkat tinggi adalah IPA.

Berdasarkan hasil belajar siswa kelas IV SD Negeri 1 Kebutuhjurang, ketrampilan berpikir tingkat tinggi masih kurang yaitu ketuntasannya hanya mencapai 54%. Hal tersebut disebabkan metode pembelajaran yang digunakan oleh guru masih didominasi dengan ceramah.IPA merupakan pengetahuan teoritis yang diperoleh atau disusun dengan cara yang khas atau khusus, yaitu dengan melakukan observasi, eksperimentasi, penyimpulan, penyusunan teori, eksperimentasi, observasi dan demikian seterusnya kait mengkait antara cara yang satu dengan cara yang lain, Abdullah (1998:18). Sedangkan ketrampilan berpikir tingkat tinggi atau yang dikenal dengan HOTS (High Order Thinking Skill) menurut Bloom (1956) meliputi kemampuan analisis, sintesi, dan evaluasi. Secara lebih lanjut Lewis & Smith (1993) mengatakan setiap disiplin ilmu butuh pemikiran tingkat tinggi untuk menambah pengetahuan. Kemampuan berpikir tingkat tinggi merupakan proses berpikir sehingga dapat digunakan dalam berbagai disiplin ilmu.

Metode discovery learning digunakan guru untuk meningkatkan ketrampilan berpikir tingkat tinggi siswa. Gagne dan Berliner (Moedjiono dan Moh. Dimyati, 1991: 90) menyatakan bahwa metode discovery learning adalah metode dimana para siswa memerlukan penemuan konsep, prinsip dan pemecahan masalah untuk menjadi miliknya lebih dari pada sekedar menerimanya atau mendapatkannya dari seorang guru atau sebuah buku. Peran guru dalam metode ini menurut Sri Esti Wuryani Djiwandono (2006: 170) adalah menciptakan situasi dimana siswa dapat belajar sendiri daripada memberikan suatu paket yang berisi informasi atau pelajaran kepada siswa. Langkah-langkah metode discovery learning menurut Bruner dalam C.Asri Budiningsih( 2005:50) yaitu (1) menentukan tujuan pembelajaran, (2) melakukan identifikasi karakteristik siswa, (3) memilih materi pelajaran, (4) menemukan topik-topik yang dapat dipelajari secara induktif, (5) mengembangkan bahan-bahan belajar, (6) mengatur topik-topik pelajaran dari yag sederhana ke kompleks, dari yang konkret ke abstrak, dan (7) melakukan penilaian proses dan hasil belajar siswa.

Setelah melaksanakan pembelajaran IPA dengan metode discovery learning di kelas IV SD Negeri 1 Kebutuhjurang, ketrampilan berpikir tingkat tinggi menjadi meningkat. Dari 12 siswa, ada 83% yang telah mencapai kriteria ketuntasan mininal ≥70. Siswa lebih semangat dalam pembelajaran. Dengan meningkatkan motivasi dan melibatkan siswa untuk berdiskusi dalam kelompok heterogen pada tahap pengumpulan data dan analisis data juga dapat meningkatkan ketrampilan berpikir tingkat tinggi. Hal ini sesuai dengan pendapat B. Suryosubroto (2002: 201) yang menyebutkan bahwa metode discovery dapat membangkitkan semangat siswa dan membuat siswa merasa terlibat serta termotivasi untuk belajar.