Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan: (1) manakah yang memiliki prestasi belajar matematika lebih baik, siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TPS, TS-TS atau pembelajaran langsung; (2) manakah yang memiliki prestasi belajar matematika lebih baik, siswa dengan gaya belajar converger, diverger, assimilator, atau accommodator; (3) pada siswa dengan masing-masing gaya belajar converger, diverger, assimilator, atau accommodator, manakah yang mempunyai prestasi lebih baik, yang mendapat pembelajaran dengan menggunakan pembelajaran kooperatif tipe TPS, TS-TS, atau pembelajaran langsung; dan (4) pada masing-masing pembelajaran kooperatif tipe TPS, TS-TS, dan pembelajaran langsung, manakah yang mempunyai prestasi lebih baik, siswa dengan gaya belajar converger, diverger, assimilator, atau accommodator. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu dengan desain faktorial 3x4. Populasi penelitian adalah siswa kelas X SMA negeri di Kabupaten Ponorogo tahun pelajaran 2015/2016. Pengambilan sampel dilakukan dengan Teknik Stratified Cluster Random Sampling. Sampel penelitian ini adalah siswa pada 3 sekolah yaitu SMA Negeri 1 Badegan, SMA Negeri 1 Kauman, dan SMA Negeri 1 Bungkal dengan ukuran sampel 226 siswa. Dari masing-masing sekolah diambil tiga kelas secara acak, masing-masing satu kelas eksperimen model pembelajaran kooperatif tipe TPS, satu kelas eksperimen model pembelajaran kooperatif tipe TS-TS dan satu kelas kontrol model pembelajaran langsung. Analisis data menggunakan Anava dua jalan sel tak sama dengan taraf signifikansi 5%. Hasil penelitian ini adalah: (1) siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TPS mempunyai prestasi belajar yang sama dengan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TS-TS, siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TPS mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran langsung, dan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TS-TS mempunyai prestasi yang sama dengan siswa yang mendapat pembelajaran langsung; (2) prestasi belajar siswa dengan gaya belajar converger lebih baik daripada siswa dengan gaya belajar diverger, prestasi belajar siswa dengan gaya belajar converger lebih baik daripada siswa dengan gaya belajar assimilator, siswa dengan gaya belajar converger mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar accommodator, siswa dengan gaya belajar diverger mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar assimilator, siswa dengan gaya belajar diverger mempunyai
prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar accommodator, siswa dengan gaya belajar assimmilator mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar accommodator; (3) pada masing-masing jenis gaya belajar menunjukkan bahwa siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TPS mempunyai prestasi belajar yang sama dengan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TS-TS, siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TPS mempunyai prestasi yang lebih baik daripada siswa yang mendapat pembelajaran langsung, dan siswa yang mendapat pembelajaran kooperatif tipe TS-TS mempunyai prestasi yang sama dengan siswa yang mendapat pembelajaran langsung; (4) pada tiap-tiap jenis model pembelajaran menunjukkan bahwa prestasi belajar siswa dengan gaya belajar converger lebih baik daripada siswa dengan gaya belajar diverger, prestasi belajar siswa dengan gaya belajar converger lebih baik daripada siswa dengan gaya belajar assimilator, siswa dengan gaya belajar converger mempunyai prestasi yang sama dengan gaya belajar accommodator, siswa dengan gaya belajar diverger mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar assimilator, siswa dengan gaya belajar diverger mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar accommodator, siswa dengan gaya belajar assimilator mempunyai prestasi yang sama dengan siswa dengan gaya belajar accommodator. Kata Kunci: Think Pair Share (TPS), Two Stay- Two Stray (TS-TS), pembelajaran langsung, gaya belajar.