Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: (1) manakah yangmenghasilkan kemampuan pemecahan masalah matematika lebih baik antaramodel discovery learning (DL), model Problem Based Learning (PBL), ataumodel Think-Talk-Write (TTW) dengan pendekatan saintifik, (2) manakah yangmempunyai kemampuan pemecahan masalah matematika lebih baik antara siswadengan kemandirian belajar tinggi, sedang, atau rendah, (3) pada masing-masingmodel pembelajaran, manakah yang mempunyai kemampuan pemecahan masalahmatematika lebih baik, siswa dengan kemandirian belajar tinggi, sedang, ataurendah, (4) pada masing-masing kategori kemandirian belajar, manakah modelpembelajaran yang menghasilkan kemampuan pemecahan masalah matematikalebih baik antara model DL, PBL, atau TTW dengan pendekatan saintifik.Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu dengan desainfaktorial 3 x 3. Populasi penelitian ini adalah siswa kelas VIII SMP Negeri se-Kabupaten Sragen semester genap tahun pelajaran 2014/2015. Teknikpengambilan sampel adalah stratified cluster random sampling. Sampel terpilihdalam penelitian ini sebanyak 296 siswa yang terdiri dari 98 siswa kelompokeksperimen 1, 99 siswa kelompok eksperimen 2, dan 99 siswa kelompokeksperimen 3.Instrumen yang digunakan untuk pengumpulan data adalah angketkemandirian belajar siswa dan tes kemampuan pemecahan masalah matematikamateri lingkaran yang berbentuk uraian. Sebelum instrumen digunakan, terlebihdahulu dilakukan ujicoba instrumen di SMP N 1 Ngrampal. Pada uji coba angketkemandirian belajar diuji konsistensi internal dan reliabilitas, sedang uji coba teskemampuan pemecahan masalah matematika diuji tentang daya beda, tingkatkesukaran, dan reliabilitas instrumen. Sebelum dilakukan penelitian terlebihdahulu dilakukan uji keseimbangan menggunakan teknik anava satu jalan.Pengujian hipotesis menggunakan teknik anava dua jalan dengan sel tak sama,dengan taraf signifikansi 5%. Sebelum uji hipotesis, dilakukan uji prasyarat yaitu:uji normalitas menggunakan uji Liliefors dan uji homogenitas menggunakan ujiBartlett.Kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut. (1) Model PBLdengan pendekatan saintifik menghasilkan kemampuan pemecahan masalahmatematika yang lebih baik daripada model DL maupun TTW dengan pendekatansaintifik, sedangkan model DL lebih baik daripada model TTW; (2) Siswa dengankemandirian belajar tinggi mempunyai kemampuan pemecahan masalahmatematika yang lebih baik daripada kemandirian sedang maupun rendah,sedangkan siswa dengan kemandirian belajar sedang maupun rendah mempunyaikemampuan pemecahan masalah yang sama baik; (3) Pada model DL, PBL,maupun TTW dengan pendekatan saintifik, siswa dengan kemandirian belajartinggi, sedang, maupun rendah mempunyai kemampuan pemecahan masalahmatematika yang sama baik, (4) Untuk siswa dengan kemandirian belajar tinggi,penggunaan model DL maupun PBL dengan pendekatan saintifik menghasilkankemampuan pemecahan masalah matematika yang sama baik, model DL maupunTTW dengan pendekatan saintifik menghasilkan kemampuan pemecahan masalahmatematika yang sama baik, tetapi model PBL lebih baik daripada model TTW;untuk siswa dengan kemandirian belajar sedang, penggunaan model PBL denganpendekatan saintifik menghasilkan kemampuan pemecahan masalah yang lebihbaik daripada model DL maupun TTW dengan pendekatan saintifik, sedangkanmodel DL dan TTW dengan pendekatan saintifik menghasilkan kemampuanpemecahan masalah yang sama baik; untuk siswa dengan kemandirian belajarrendah, penggunaan model DL, PBL, maupun TTW dengan pendekatan saintifikmenghasilkan kemampuan pemecahan masalah matematika yang sama baik.Kata kunci: Model pembelajaran, discovery learning, problem based learning,think-talk-write, pendekatan santifik, kemandirian belajar