Keterampilan pemecahan masalah merupakan salah satu kompetensi esensial yang perlu dimiliki murid untuk menghadapi tantangan abad ke-21. Meskipun demikian, pengukuran keterampilan tersebut masih didominasi oleh instrumen yang berorientasi pada hasil akhir penyelesaian soal dan belum mampu mengungkap proses berpikir murid secara komprehensif. Penelitian ini bertujuan menganalisis validitas empiris instrumen keterampilan pemecahan masalah berbasis Socio-Scientific Issue (SSI) terintegrasi metakognitif pada materi Usaha dan Energi menggunakan Model Rasch. Penelitian difokuskan pada tahap uji coba luas terhadap instrumen final yang terdiri atas 16 butir soal uraian. Subjek penelitian adalah 103 murid kelas X SMA YPM 2 Sukodono Sidoarjo yang telah mempelajari materi Usaha dan Energi. Analisis data dilakukan menggunakan perangkat lunak Winsteps melalui pengujian validitas empiris, reliabilitas, dan daya beda instrumen. Hasil analisis menunjukkan bahwa seluruh butir soal memenuhi kriteria item fit berdasarkan parameter Outfit Mean Square (MNSQ), Outfit Z-Standard (ZSTD), dan Point Measure Correlation (Pt Measure Corr). Instrumen juga memiliki nilai Cronbach Alpha sebesar 0,95, Person Reliability sebesar 0,94, Item Reliability sebesar 0,96, Person Separation sebesar 4,14, dan Item Separation sebesar 4,74. Temuan tersebut menunjukkan bahwa instrumen memiliki kualitas empiris yang sangat baik, mampu mengukur keterampilan pemecahan masalah secara konsisten, serta memiliki kemampuan daya beda yang tinggi terhadap kemampuan murid. Dengan demikian, instrumen ini layak digunakan sebagai alat ukur keterampilan pemecahan masalah pada pembelajaran fisika tingkat SMA.