Salah satu model dan pendekatan yang dapat dikembangkan oleh guru dan berpusat pada siswa adalah model problem based learning (PBL). Penelitian ini bertujuan untuk menentukan model pembelajaran yang dapat membantu siswa menyelesaikan masalah mereka serta memperbaiki nilai yang mereka dapatkan. Jenis penelitian ini adalah Participatory Action Research atau penelitian kolaboratif. Penelitian ini dilaksanakan di SDN Tenggulunan Kec,Candi dengan subjek penelitian kelas IV dengan jumlah 29 siswa. Penelitian ini menggunakan 2 siklus,di mana sebelum menggunakan pembelajaran Problem Based Learning-STEAM atau tahap siklus I hanya memperoleh 41% untuk berpikir tingkat tinggi dan 19% untuk hasil belajar sedangkan setelah menerapkan pembelajaran Problem Based Learning-STEAM atau tahap siklus II pada observasi kedua sebanyak  97% untuk berpikir tingkat tinggi dan 86% untuk hasil belajar. Maka dapat disimpulkan bahwa pembelajaran Problem Based Learning-STEAM yang tepat dan sesuai dengan sintaks model PBL dapat meningkatkan kemampuan keterampilan berpikir tinggi dan hasil belajar siswa kelas IV SDN Tenggulunan.