Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk Mengetahui (1). bagaimana keterlaksanaan model  Predict-Observer-Explain (POE) dalam pembelajaran pada siswa (2). bagaimana keterampilan proses sains siswa setelah di terapkan model Predict-Observer-Explain (POE) (3). bagaimana penguasaan konsep siswa setelah di terapkan meodel Predict-Observer-Explain (POE). Penelitian ini merupakan penelitian pra-eksperimen dengan rancangan “One Group Pre-test Pos-test Design”. Sampel dalam penelitian ini adalah kelas X IPA 2 MA Muhammadiyah 01 Paciran, tehnik pengumpulan data dilakukan secara tes dan non tes (observasi) menggunakan instrumen keterlaksanaan model Predict-Observer-Explain (POE) dalam pembelajaran, lembar pengamatan keterampilan proses sains siswa, pretest dan posttest Data dianalisis secara deskriptif kualitatif dan statistic uji T. penelitian ini disimpulkan : (1). Keterlaksanaan model Predict-Observer-Explain (POE) dalam meningkatkan keterampilan proses sains dan penguasaan konsep siswa pada kategori sangat baik; (2). Ketrampilan proses sains siswa termasuk kedalam kategori baik Sesuai dengan perhitungan yang dilakuakan dengan rata – rata yang di dapat adalah 80,00% dan aspek keterampilan proses yang signifikan mengalami peneingkatan adalah aspek mengamati dan mengukur.; (3). Peningkatan penguasaan konsep siswa dapat dilihat dari perbandingan nilai rata-rata ketuntasan secara klasikal pada kelas X IPA 2 yang pada awalnya 0%  menjadi 79,31%.