Pembelajaran biologi di kelas masih terfokus pada tekstual dan masih belum mengoptimalkan model pembelajaran yang dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis sehingga ketika pembelajaran di kelas berlangsung siswa merasa bosan dan tidak termotivasi untuk belajar lebih aktif dan bertanya mengenai materi yang didapat di kelas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan berpikir kritis dan motivasi belajar dengan menerapkan model pembelajaran SM2CL pada materi ekosisitem di MA Khas Kempek. Metode penelitian yang digunakan yaitu quasi experiment. Teknik pengambilan sampling yang digunakan adalah Non Probability Sampling dengan teknik purposive sampling. Sampel yang dijadikan sebagai subjek penelitian sebanyak dua kelas, yaitu X IPA 5 sebagai kelas eksperimen dan kelas X IPA 6 sebagai kelas kontrol yang terdiri dari 52 siswa. Hasil penelitian menunjukkan penerapan model pembelajaran SM2CL terlaksana dengan baik sesuai dengan langkah-langkahnya, Terdapat peningkatan keterampilan berpikir kritis siswa pada skor pretest 53,17 menjadi skor posttest 79,97. Terdapat peningkatan motivasi belajar pada siswa yang diimplementasikan SM2CL pada materi ekosistem pada kelas ekperimen lebih baik daripada kelas kontrol dengan rata-rata nilai motivasi belajar kelas eksperimen 85,30% sebesar sedangkan rata-rata nilai motivasi belajar kelas kontrol sebesar 76,20%. Respon positif siswa terhadap pembelajaran model SM2CL sebesar 54% dengan kriteria sangat kuat.