Tujuan penelitian ini adalah (1) Mengetahui perbedaan kemampuan berpikir spasial peserta didik pada penggunaan model pembelajaran Group Investigation Earth System, Group Investigation Earth System berbantuan diorama dan dengan model Ekspositori; (2) mengetahui perbedaan berpikir spasial antara model Group Investigation Earth System dengan model Ekspositori; (3) mengetahui perbedaan berpikir spasial antara model Group Investigation Earth System berbantuan diorama dengan model Ekspositori; (4) mengetahui perbedaan berpikir spasial antara model Group Investigation Earth System berbantuan diorama dengan model Group Investigation Earth System.
Metode penelitian yang digunakan adalah Eksperimen Semu dengan desain penelitian Post Test Only Control Group Design. Populasi dalam penelitian ini merupaan seluruh peserta didik kelas X IPS SMA N 3 Surakarta. Seluruh populasi dijadikan sampel, oleh karena itu metode pengambilan sampel merupakan Sampling Jenuh. Teknik pengumpulan data dilakukan dengan tes, observasi dan dokumentasi. Teknik uji analisis menggunakan Anava satu arah dilanjutkan dengan uji Z test dengan taraf signifikan 5%.
Berdasarkan hasil analisis, disimpulkan bahwa (1) terdapat perbedaan berpikir spasial  pada penerapan model pembelajaran Group Investigation Earth System, Group Investigation Earth System berbantuan Diorama dan dengan model Ekspositori; (2) Terdapat perbedaan berpikir spasial peserta didik pada penerapan model pembelajaran Group Investigation Earth System dengan model Ekspositori; (3) Terdapat perbedaan berpikir spasial peserta didik pada penerapan model pembelajaran Group Investigation Earth System berbantuan Diorama dengan model Ekspositori; (4) Terdapat perbedaan berpikir spasial peserta didik pada penggunaan model pembelajaran Group investigation Earth System tanpa media dengan model pembelajaran Group Investigation Earth System berbantuan Diorama di kelas X IPS SMA N 3 Surakarta tahun pelajaran 2017/2018.