Berpikir ilmiah merupakan pengasahan pikiran pada pembelajaran efektif yang bertujuan untuk berpikir secara meluas, sistematis, dan teliti. Children Learning In Science (CLIS) merupakan model pembelajaran yang mengutamakan pengembangan ide-ide atau gagasan peserta didik melalui eksperimen. STEM berasal dari susunan kata science, technology, engineering, and matehematics. STEM mengacu pada pengajaran, perkembangan, mengintegrasikan berdasarkan 4 disiplin ilmu dan keterampilan Sains, Teknologi, Teknik, dan Matematika guna dapat memecahkan masalah zaman era baru abad 21. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan berpikir ilmiah siswa kelas VII pada materi pencemaran lingkungan yang menggunakan model pembelajaran Children Learning In Science (CLIS) berbasis STEM Education lebih tinggi daripada siswa yang menggunakan model pembelajaran Creative Problem Solving (CPS) berbasis STEM Education di MTsN 1 Madiun. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kuantitatif menggunakan 2 sampel kelas VII yaitu VIIA (eksperimen) dan VIIB (kontrol). Pengumpulan data melalui Pre Test, Pos Test, dan lembar pengamatan. Analisis deskriptif kuantitatif menggunakan rumus uji N-gain dan uji-t (one-tailed dan two-tailed) yang sebelumnya telah dilakukan uji normalitas dan uji homogenitas. Hasil penelitian menggunakan Minitab uji-t two-tailed­ diketahui P-Value 0,040 dan uji-t one-tailed­ diketahui P-Value 0,020 maka H0 ditolak. Sehingga, Maka dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Children Learning In Science (CLIS) berbasis STEM Education efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir ilmiah siswa.