Tujuan umum dari penelitian tindakan ini adalah untuk mendeskripsikan efektivitas penerapan model Inquiry Discovery Learning dalam meningkatkan keterampilan berpikir tingkat tinggi mahasiswa pada perkuliahan Eksperimen Fisika I. Untuk mempelajari materi kuliah ini, diperlukan kompetensi dasar keilmuan fisika berupa kemampuan menganalisis cara berpikir fisika, merancang eksperimen fisika, dan melaksanakan eksperimen fisika. Sub-sub kompetensi yang diperlukan tersebut disebut sebagai keterampilan proses sains fisika yang dalam pelaksanaannya memerlukan keterampilan berpikir tingkat tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efektivitas penerapan pembelajaran dalam meningkatkan keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah sebesar 75,5% dalam kategori efektif. Disarankan bahwa dalam perkuliahan Eksperimen Fisika I, sebaiknya dosen menerapkan model Inquiry Discovery Learning dalam rangka meningkatkan kemampuan menganalisis cara berpikir fisika, merancang eksperimen fisika, dan melaksanakan eksperimen fisika bagi mahasiswa dengan memperhatikan hasil refleksi perkuliahan. Kata kunci: kompetensi dasar keilmuan, eksperimen fisika I, inquiry discovery learning.