Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan perangkat pembelajaran berorientasi strategi belajar metakognisi KWL yang valid dan mendeskripsikan efektivitas perangkat pembelajaran berorientasi strategi belajar metakognisi KWL. Model penelitian yang digunakan adalah 4D (define, design, develop, dan disseminate), namun terbatas pada tahap develop. Penelitian dilaksanakan di jurusan Biologi Universitas Negeri Surabaya dan SMA Nahdlatul Ulama 1 Gresik. Perangkat pembelajaran  yang valid diujicobakan pada 20 siswa kelas XI untuk dilihat ketuntasan hasil belajar siswa dan kemampuan penilaian pemahaman diri siswa (KPPD). Perangkat pembelajaran yang dikembangkan mendapatkan validitas masing-masing yaitu, RPP sebesar 92,43%, LKS 1 sebesar 92,5%, LKS 2 sebesar 95%, dan soal tes sebesar 95,83%. Hasil uji coba menunjukkan tingkat kelayakan KPPD adalah sebesar 90% sedangkan hasil belajar siswa yang tuntas adalah 75% dengan ketuntasan indikator mencapai 66,67%.
Kata Kunci: Efektivitas, Strategi KWL, Katabolisme Karbohidrat, Perangkat Pembelajaran