Penelitian ini bertujuan untuk: Mengembangkan modul elektronik berbasis STEM-CURE  pada materi mikrokontroler, menganalisis kelayakan modul elektronik STEM-CURE pada materi mikrokontroler, menganalisis keefektifan penggunaan modul elektronik STEM-CURE dalam meningkatkan keterampilan proses sains dan motivasi belajar mahasiswa pada materi mikrokontroler. STEM-CURE adalah model pembelajaran pembelajaran yang memberikan pengalaman penelitian autentik pada mahasiswa berbasis kelas dengan pendekatan STEM. Metode dalam penelitian ini adalah Research and Development (RnD) dengan model penelitian 4-D. Subjek dalam penelitian ini adalah mahasiswa program studi Pendidikan Fisika yang mengambil mata kuliah elektronika digital. Pengumpulan data pada penelitian ini dilakukan melalui kuisioner, observasi, dan penilaian laporan hasil eksperimen. Teknik analisis data yang digunakan adalah deskriptif kuantitatif dan kualitatif. Hasil dari penelitian yang dilakukan adalah: 1) modul elektronik dengan model STEM-CURE pada materi mikrokontroler dan pemrograman. 2) modul pembelajaran yang dikembangkan telah melalui proses validasi isi, dan dinyatakan layak dengan kategori sangat baik. 3) modul pembelajaran telah diterapkan dalam pembelajaran dan telah diukur efektivitasnya dalam meningkatkan keterampilan proses sains dengan skor N-gain 0,65, serta meningkatkan motivasi belajar dengan skor N-gain 0,34, dimana keduanya menunjukkan skor dengan kategori sedang. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengembangkan modul pembelajaran dengan model STEM-CURE pada seluruh topik dalam suatu mata kuliah dengan durasi penerapan yang lebih panjang, untuk dapat meningkatkan efektivitas penerapan model STEM-CURE terhadap keterampilan dan motivasi yang dimiliki mahasiswa.