Fisika merupakan ilmu yang bersifat melibatkan rasa ingin tahu yang tinggi terhadap fenomena alam yang kemudian dipecahkan dengan menggunakan metode ilmiah. Program pembelajaran dirancang untuk dapat meningkatkan keterampilan bernalar ilmiah salah satunya dengan menggunakan model pembelajaran Phenomena Based-Interactive Conceptual Instruction (PB-ICI). Penelitian ini bertujuan mengimplementasikan model pembelajaran Phenomena Based-Interactive Conceptual Instruction (PB-ICI) guna meningkatkan penalaran ilmiah mahasiswa melalui matakuliah IPBA. Penelitian ini menggunakan kuasi eksperimen, meliputi tahap pra eksperimen, eksperimen, dan analisis data eksperimen. Berdasarkan hasil analisis data diketahui bahwa penalaran mahasiswa tersebar pada kategori penalaran induktif-deduktif sebesar 30%), penalaran dengan bukti sebesar 33%, penalaran dengan data sebesar 33%, tidak ada penalaran 3%, dan tidak terdefinisi 0%. Efektivitas pembelajaran IPBA dalam menanamkan penalaran ilmiah berada pada kategori sedang dengan persentase sebaran sebesar 63%. Berdasarkan data hasil tersebut dapat diinterpretasikan bahwa mahasiswa telah mampu mengorganisasi berbagai pengetahuan baik berupa konsep, teori, hukum, prinsip maupun data dan fakta untuk menjelaskan suatu fenomena bumi dan antariksa secara komprehensif. Dapat disimpulkan bahwa pembelajaran IPBA menggunakan model PB-ICI dapat melatih keterampilan bernalar. Setelah kegiatan pembelajaran, 63% dari total mahasiswa memiliki penalaran yang berada pada kategori penalaran induktif-deduktif dan penalaran dengan bukti.