ABSTRAK Tujuan penelitian ini untuk mengetahui validitas modul, hasil belajar, keterampilan proses sains peserta didik dengan penerapan modul berbasis Direct Instruction dan pembelajaran konvensional. Metode penelitian ini mengacu pada model pengembangan ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation). Populasi dalam penelitian ini seluruh peserta didik kelas VII MTsN Banda Aceh berjumlah 997 peserta didik berasal dari 3 sekolah. Sampel berjumlah 215 yang diambil dengan teknik random sampling. Instrumen penelitian inimenggunakan modul berbasis Direct Instruction, tes hasil belajar, lembar observasi keterampilan proses sains peserta didik. Analisis data digunakan uji t pada taraf signifikan 0,05. Hasil pengembangan modul berbasis Direct Instruction berkategori valid berdasarkan hasil validasi oleh ahli materi, ahli media, guru, peserta didik. Hasil pengembangan modul biologi materi ekosistem dapat meningkatkan hasil belajar peserta didik kelas VII MTsN Banda Aceh dengan nilai N- Gain sebesar 64, 17 kategori tinggi, keterampilan proses sains siswa sebesar 87,59 % kategori baik sekali. Kesimpulan penelitian ini modul pembelajaran berbasis Direct Instruction berkategori valid dan layak digunakan, hasil belajar peserta didik mengalami peningkatan dengan pembelajaran menggunakan modul berbasis Direct Instruction dan pembelajaran konvensional. Hasil belajar dapat meningkat secara optimal, maka diharapkan guru biologi dapat mengembangkan modul berbasis Direct Instruction yang dapat melibatkan peserta didik secara aktif dalam proses pembelajaran. Kata kunci: modul berbasis Direct Instruction, hasil belajar, keterampilan proses sains, konsep ekosistem