Studi dilakukan untuk memperoleh gambaran keterampilan berpikir sistem mahasiswa melalui analisis profil kualitas argumentasi dan tingkat penguasaan konsep serta persepsi/repon terhadap keterampilan dan profil tersebut dalam pembelajaran fisiologi manusia. Penelitian melibatkan 27 orang mahasiswa pada mata kuliah Anatomi Fisiologi Manusia yang diselenggarakan oleh Program Studi Biologi di salah satu universitas negeri di Bandung dalam tahun ajaran 2013/2014. Dengan menggunakan metode campuran (mixed method) dan model triangulasi konkuren sebagai desain penelitian, diperoleh data tentang kualitas argumentasi, kuantitas tingkat penguasaan konsep, perbandingan tingkat keterampilan berpikir sistem, serta persepsi subyek penelitian. Hasilnya, diketahui bahwa kualitas argumentasi mahasiswa menunjukkan pencapaian tertinggi dalam kemampuan mengemukakan penjelasan logis tentang suatu fenomena (60.1%). Tingkat penguasaan konsep tertinggi berdasarkan pada yaitu pada kemampuan menjelaskan keterkaitan antar komponen penyusun suatu sistem (61.1%) yang merupakan indikator dari proses berpikir C1 (mengetahui). Hubungan kualitas argumentasi (r = 0.750) dan tingkat penguasaan konsep (r =0.728) terhadap keterampilan berpikir sistem menunjukan hubungan yang kuat. Berdasarkan analisis kualitas argumentasi dan penguasaan konsep, diketahui keterampilan berpikir sistem tertinggi pada level mengidentifikasi hubungan timbal balik dalam suatu sistem (±46%). Hasil pemetaan keterampilan berpikir sistem melalui analisis kualitas argumentasi dan penguasaan konsep tidak menunjukkan hasil yang berbeda signifikan (p = 0.06 > p 0.05). Hal ini menunjukkan, baik analisis kualitas argumentasi maupun tingkat penguasaan konsep dapat menggambarkan keterampilan berpikir sistem mahasiswa pada pembelajaran fisiologi manusia. Temuan dalam penelitian ini dapat digunakan untuk mengembangkan pendekatan pembelajaran fisiologi yang efektif dengan berorientasi pada peningkatan keterampilan berpikir yang sesuai dengan karakter kajian dan tingkat kognitif peserta didik.

Kata kunci : Berpikir sistem, argumentasi, penguasaan konsep, metode campuran, triangulasi konkuren.