Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui ada tidaknya perbedaan pengaruh penggunaan model problem based learning dan model discovery learning berbantuan Moodle terhadap hasil belajar kognitif peserta didik kelas XI SMAN 1 Boyolali pada materi Gelombang; (2) mengetahui ada tidaknya perbedaan pengaruh antara kategori kemampuan berpikir kritis tinggi, sedang, dan rendah terhadap hasil belajar kognitif peserta didik kelas XI SMAN 1 Boyolali pada materi Gelombang; (3) mengetahui ada tidaknya interaksi antara penggunaan model pembelajaran berbantuan Moodle dengan kategori kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar kognitif peserta didik kelas XI SMAN 1 Boyolali  pada materi Gelombang. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu dengan populasi penelitian seluruh siswa kelas XI SMAN 1 Boyolali. Sampel penelitian yaitu siswa kelas XI-MIPA 3 dan XI-MIPA 7 yang masing-masing berjumlah 36 siswa. Teknik pengambilan sampel dilakukan dengan teknik cluster random sampling. Teknik pengumpulan data menggunakan metode tes jenis soal objektif untuk hasil belajar kognitif dan metode tes jenis soal uraian untuk kemampuan berpikir kritis. Analisis data menggunakan uji ANAVA dua jalan sel tak sama, kemudian dilanjutkan uji komparasi rataan menggunakan metode Scheffe dengan taraf signifikansi 0,05. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa: (1) model pembelajaran discovery learning menghasilkan hasil belajar kognitif yang lebih unggul daripada model pembelajaran problem based learning; (2) siswa kategori kemampuan berpikir kritis tinggi memiliki hasil belajar kognitif yang sama baiknya dengan siswa kategori kemampuan berpikir kritis sedang, siswa kategori kemampuan berpikir kritis tinggi memiliki hasil belajar kognitif yang lebih unggul daripada siswa kategori kemampuan berpikir kritis rendah, dan siswa kategori kemampuan berpikir kritis sedang memiliki hasil belajar kognitif yang lebih unggul daripada siswa kategori kemampuan berpikir kritis rendah; (3) Tidak ada interaksi antara penggunaan model pembelajaran  berbantuan Moodle dengan kategori kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar kognitif peserta didik kelas XI SMAN 1 Boyolali pada materi Gelombang.