Kebutuhan akan suatu pembelajaran kimia yang kontekstual berbasis praktikum dan berbantuan teknologi pada materi laju reaksi penting dilakukan guna meningkatkan keterampilan berpikir sistem peserta didik. Model pembelajaran yang dapat diterapkan sebagai solusi permasalahan tersebut yaitu STEM-PjBL berbantuan fotometer sederhana dan SOCME. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) menganalisis perbedaan rerata keterampilan berpikir sistem peserta didik dengan model pembelajaran STEM-PjBL berbantuan fotometer sederhana dan SOCME pada materi laju reaksi di SMA Negeri 2 Boyolali, (2) mengeksplorasi sikap peserta didik terhadap keterampilan berpikir sistem peserta didik dan implementasi pembelajaran STEM-PjBL berbantuan fotometer sederhana dan SOCME pada materi laju reaksi di SMA Negeri 2 Boyolali. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah mixed methods dengan model Explanatory Sequential Design. Sampel penelitian adalah 32 peserta didik kelas XI 2 SMA Negeri 2 Boyolali yang diperoleh melalui teknik Cluster Random Sampling. Teknik analisis data kuantitatif menggunakan uji beda rerata non parametrik Wilcoxon dengan software SPSS dan analisis Racking and Stacking menggunakan software Winstep. Teknik analisis data kualitatif dari wawancara menggunakan software Quirkos. Hasil penelitian kuantitatif dengan uji statistik non parametrik Wilcoxon menunjukkan nilai signifikansi <0>Racking and Stacking didapatkan perbedaan nilai logit keterampilan berpikir sistem (+0,46) yang mengindikasikan jika intervensi yang dilakukan memiliki efek positif dalam meningkatkan sikap peserta didik. Namun, peningkatan tersebut tidak sebesar pada STEM-PjBL yang mengalami penurunan logit sebesar (-0,47). Hasil ini sejalan dengan data kualitatif pada wawancara dan observasi yang menunjukkan adanya sikap positif dari peserta didik terhadap implementasi pembelajaran STEM-PjBL dan keterampilan berpikir sistem. Aktivitas praktikum dengan alat fotometer sederhana dan proyek SOCME menjadi pengalaman yang bermakna bagi peserta didik.