Keterampilan abad 21, keterampilan berpikir kritis dan komunikasi, sangat penting bagi siswa untuk menghadapi tantangan dan karir pada abad ini dengan tepat. Namun, keterampilan siswa ini masih cukup rendah. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah menerapkan pembelajaran aktif yang berpusat pada siswa, seperti model pembelajaran think pair share (TPS). Model ini memungkinkan siswa untuk aktif berdiskusi, sehingga dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh penerapan model pembelajaran think pair share pada materi sistem saraf terintegrasi nilai Islami terhadap keterampilan berpikir kritis dan komunikasi siswa. Menggunakan metode kuasi eksperimen, penelitian ini melibatkan dua kelompok siswa kelas XI MIPA, yakni kelas eksperimen (XI MIPA 2) dan kelas kontrol (XI MIPA 5). Data dikumpulkan melalui wawancara, observasi, studi dokumentasi, tes berpikir kritis, dan angket komunikasi. Hasil penelitian ini menunjukan terdapat pengaruh penerapan model think pair share pada materi sistem saraf terintegrasi nilai Islami terhadap keterampilan berpikir kritis dan komunikasi dengan hasil nilai signifikan 0,000 < 0,050 dan hasil nilai rata-rata posttest kelas eksperimen lebih tinggi dari kelas kontrol, sehingga terdapat perbedaan yang signifikan dari keduanya.