Tujuan dari penelitian ini untuk (1) mengetahui cara mengembangkan instrumen penilaian aspek  kognitif dalam pembelajaran tematik kelas 5 SD; (2) mengetahui kualitas instrumen penilaian kognitif dalam pembelajaran tematik kelas 5 SD berdasarkan analisis butir soal secara klasik. Jenis penelitian yang digunakan adalah jenis penelitian pengembangan atau Research and Development (R&D) dengan langkah pengembangan Borg and Gall yang telah dimodifikasi oleh Sukmadinata. Prosedur penelitian terdiri dari 3 langkah yaitu (1) studi pendahuluan; (2) pengembangan produk dan; (3) uji coba produk.  Subyek penelitian ini adalah siswa kelas 5 SDN 1 Dorolegi, SDN 1 Ketangirejo dan SDN 1 Sindurejo Kabupaten Grobogan. Jenis data yang digunakan adalah data primer yang diperoleh melalui teknik tes berupa instrumen butir soal pilihan ganda. Teknik analisis data menggunakan analisis butir soal secara klasik.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) cara mengembangkan instrumen penilaian kognitif dilakukan dengan menentukan tema, KI dan KD, Indikator Pencapaian Kompetensi, tujuan pembelajaran, alat ukur, kisi-kisi, instrumen butir soal, uji coba 1, analisis butir soal 1, revisi 1, uji coba 2, analisis butir soal 2, revisi 2, uji coba 3, analisis butir soal 3 dan menentukan produk akhir; (2) Instrumen butir soal berbentuk pilihan ganda terdiri dari 42 butir. Berdasarkan analisis secara klasik, butir soal memiliki validitas tinggi r?0,20, reliabilitas reliabel ??0,20 (? =938), tingkat kesukaran sedang 0,25 <P?0,75, daya pembeda diterima P?0,20, daya pengecoh 59,5 %  berfungsi sangat baik dan 40,5 % daya pengecoh berfungsi baik. Dengan demikian, instrumen penilaian kognitif Tema 6 Panas dan Perpindahannya kelas 5 SD ini layak digunakan.