Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan keterampilan pemecahan masalah dan penguasaan konsep materi spektrometri dan elektrometri mahasiswa Program Studi Pendidikan Kimia, melalui penerapan pembelajaran berbasis masalah (PBL) pada perkuliahan Praktikum Kimia Analitik Instrumen (PKAI). Metode  kuasi eksperimen dengan desain pretest – postest control group digunakan dalam penelitian ini. Keterampilan pemecahan masalah diukur melalui penilaian unjuk kerja (performance assessment) menggunakan rubrik dari laporan pemecahan masalah, presentasi hasil, dan produk pembuatan kit; sedangkan penguasaan konsep diukur melalui tes bentuk uraian.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa  implementasi model pembelajaran praktikum berbasis masalah  dapat:  (1) meningkatkan keterampilan pemecahan masalah mahasiswa calon guru dengan kategori sangat baik,  (2) menghasilkan masalah open-ended dan produk  kit,  (3) meningkatkan penguasaan  konsep  mahasiswa calon guru lebih baik daripada praktikum konvensional, dan (4) secara umum tanggapan mahasiswa terhadap implementasi pembelajaran sangat positif.