Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan model pembelajaran Project-Based Geoscience Learning (PJBGL) guna meningkatkan literasi STEM perserta didik calon guru fisika. Metode penelitian yang digunakan adalah Research and Development (R&D) dengan desain Borg & Gall yang dimodifikasi menjadi 10 tahap. Subjek penelitian adalah peserta didik program studi Tadris Fisika IAIN Palangka Raya. Instrumen pengumpulan data meliputi lembar validasi, angket kepraktisan, dan tes literasi STEM. Analisis data menggunakan statistik deskriptif dan inferensial. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Karakteristik model PJBGL mencakup 5 komponen utama yaitu sintaks, sistem sosial, prinsip reaksi, sistem pendukung, serta dampak instruksional dan pengiring; (2) Model PJBGL dinyatakan valid berdasarkan penilaian ahli dengan skor Aiken dalam kategori tinggi; (3) Model PJBGL dinilai praktis berdasarkan respon positif pendidik dan peserta didik; (4) Model PJBGL efektif dalam meningkatkan literasi STEM dengan effect size dalam kategori tinggi dan N-gain dalam kategori tinggi. Terdapat korelasi positif antara penerapan model PJBGL dengan peningkatan literasi STEM peserta didik. Kesimpulannya, model pembelajaran PJBGL yang dikembangkan valid, praktis, dan efektif untuk meningkatkan literasi STEM peserta didik calon guru fisika. Model ini dapat diimplementasikan dalam pembelajaran geosains untuk membekali calon guru dengan kompetensi literasi STEM yang dibutuhkan di abad 21.