Kemampuan berpikir tingkat tinggi adalah kemampuan yang mencakup tiga aspek yaitu analisis, evaluasi dan penciptaan sesuai dengan implementasi kurikulum 2013. Berdasarkan pengamatan pra-penelitian yang dilakukan di SMAN 2 Koto XI Tarusan diperoleh bahwa instrumen yang digunakan oleh guru masih pada level kognitif C1-C3 dengan persentase C1 56%, C2 40%, dan C3 4%, sedangkan untuk tuntutan kemampuan berpikir level siswa yang lebih tinggi harus mampu berpikir pada level kognitif C4-C6. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan instrumen penilaian kemampuan berpikir tingkat tinggi tentang materi sistem pencernaan dengan menggunakan model 4D models. Subjek penelitian dua orang dosen biologi FMIPA UNP sebagai validator dengan rata-rata hasil validasi instrumen penilaian sebesar 78,82% dengan kriteria cukup valid. Ini menunjukkan instrumen penilaian kemampuan berpikir tingkat tinggi tentang materi sistem pencernaan cukup valid dikembangkan dari segi materi, konstruksi, bahasa serta tingkat kognitif instrumen penilaian kemampuan berpikir tingkat tinggi sehingga dapat digunakan untuk mengukur kemampuan berpikir tingkat tinggi peserta didik tentang materi sistem pencernaan.