Penelitian ini dilatarbelakangi oleh masih rendahnya kemampuan sains siswa berdasarkan hasil survei TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) bahwa Indonesia berada pada peringkat 44 dari 49 negara. Rendahnya keterampilan proses sains disebabkan banyak guru yang belum melatih dan mengukur keterampilan proses sains siswa sehingga siswa tidak terlatih menggunakan keterampilan proses dalam memecahkan masalah yang terjadi di sekitar sehingga perlu adanya penerapan pendekatan yang dapat meningkatkan keterampilan proses sains. Tujuan penelitian ini yaitu mengetahui perbedaan penerapan pendekatan STEM terhadap keterampilan proses sains, mengetahui kemandirian belajar siswa dan respons siswa. Metode penelitian yang digunakan yaitu eksperimen dengan model desain one group pretest-posttets. Sampel yang digunakan sebanyak 30 siswa kelas IV sekolah dasar, instrumen pengambilan data menggunakan pretest dan posttest untuk mengukur keterampilan proses sains, serta angket untuk mengetahui kemandirian belajar siswa dan respons siswa setelah diterapkan pembelajaran menggunakan pendekatan STEM. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan terdapat perbedaan antara nilai rata-rata pretest dan posttest. Nilai rata-rata N-Gain pretest dan posttest seluruh siswa sebesar 0,59 dengan kategori sedang. Hasil uji beda (paired sample t-test) sebesar 0,000 < 0,05. Peningkatan N-Gain per indikator keterampilan proses sains tertinggi yaitu pada indikator menggunakan alat dan bahan sebesar 0,88 dan indikator yang mengalami peningkatan terendah yaitu merumuskan hipotesis sebesar 0,14. Kemandirian belajar siswa juga muncul serta mendapatkan respons yang baik dari siswa. Maka dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan keterampilan proses sains pada siswa kelas IV, munculnya kemandirian belajar pada penerapan pembelajaran menggunakan pendekatan STEM serta pembelajaran menggunakan pendekatan STEM mendapatkan respons yang baik dari siswa.

Kata Kunci:Pendekatan STEM, Keterampilan Proses Sains, Kemandirian Belajar