Salah satu pokok bahasan pada mata kuliah mekatronika yaitu programmable logic controller (PLC). Kondisi era modern seperti sekarang ini, penggunaan programmable logic controller (PLC) pada teknologi kontrol semakin meluas, mulai dari menggerakan motor pompa, motor konveyor, penggiling, sampai sistem alat yang bersifat masal. Materi PLC merupakan materi yang banyak dikeluhkan oleh mahasiswa Jurusan Teknik Mesin FT-Unesa. Hal ini dikarenakan minimnya perangkat pembelajaran yang digunakan sehingga pembelajaran menjadi kurang kondusif dan menjadi pasif. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan perangkat pembelajaran mekatronika berbasis komputer pokok bahasan programmable logic controller berorientasi pembelajaran langsung pada mahasiswa Jurusan Teknik Mesin FT Unesa. Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap. Tahap I, pengembangan perangkat pembelajaran mengacu rancangan 4D model dari Thiagarajan (1974); Tahap II, ujicoba pembelajaran di kelas menggunakan rancangan one group pretest-posttest design. Temuan penelitian: (1) skor rata-rata penilaian perangkat pembelajaran sebesar 3,32 (cukup baik); (2) skor rata-rata keterlaksanaan pembelajaran pada ujicoba I sebesar 3,59 (baik) dan ujicoba II sebesar 3,70 (baik); (3) hasil belajar mahasiswa aspek kognitif maupun psikomotorik telah mencapai ketuntasan secara individual maupun klasikal; (4) mahasiswa menunjukan respon positif tehadap pembelajaran dengan menyatakan tertarik, senang, dan termotivasi untuk mengikuti perkuliahan mekatronika; aktivitas mahasiswa yang paling dominan yaitu berdiskusi/praktek yang relevan dengan KBM yakni pada ujicoba I sebesar 36,46% dan pada ujicoba II sebesar 38,19%. Berdasarkan hasil analisis data, dapat disimpulkan bahwa perangkat pembelajaran yang dikembangkan layak untuk digunakan dalam perkuliahan mekatronika. Implementasi perangkat pembelajaran mekatronika berbasis komputer pokok bahasan PLC dapat meningkatkan kualitas kualitas proses belajar mengajar, karena mahasiswa menunjukan respon positif, keterlaksanaan pembelajaran termasuk kategori baik dan hasil belajar mahasiswa aspek kognitif maupun psikomotorik telah mencapai ketuntasan secara individual maupun klasikal