Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pendekatan metakognitif dalam inkuiri, pengaruh tingkat kecakapan berpikir kritis (TKBK) mahasiswa terhadap hasil belajar, interaksi antara pendekatan pembelajaran dengan TKBK mahasiswa.

Subjek penelitian ini adalah mahasiswa semester 2 pendidikan fisika FPMIPA IKIP PGRI Semarang tahun akademik 2010/2011. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen dengan analisis variansi dua jalur dengan sel tak sama.

Hasil penelitian pada tiga jenis kegiatan laboratorium menunjukkan bahwa pendekatan metakognitif dalam inkuiri memberikan hasil belajar yang lebih baik dibandingkan dengan pembelajaran cook book lab; hasil belajar mahasiswa yang memiliki TKBK tinggi lebih baik daripada hasil belajar mahasiswa yang memiliki TKBK sedang dan TKBK rendah, sedangkan hasil belajar mahasiswa yang memiliki TKBK sedang  lebih baik daripada hasil belajar mahasiswa yang memiliki TKBK rendah; tidak terdapat interaksi antara pendekatan pembelajaran dengan TKBK mahasiswa sehinggga perbandingan hasil belajar mahasiswa dari masing-masing pendekatan pembelajaran ditinjau dari kategori TKBK mahasiswa dan perbandingan hasil belajar mahasiswa dari masing-masing kategori TKBK mahasiswa pada masing-masing pendekatan pembelajaran mengikuti perbandingan marginalnya. Secara umum dapat dikatakan bahwa pendekatan metakognitif dalam inkuiri memberikan hasil belajar yang lebih baik dibandingkan pendekatan Cook Book Lab, sehingga  jika ditinjau dari masing-masing TKBK juga memberikan kesimpulan yang sama.

Kata Kunci: metakognitif, inkuiri, kegiatan laboratorium, berpikir kritis