Tujuan dari penelitian ini adalah (1) meningkatkan aktivitas belajar siswa dan (2) meningkatkan prestasi belajar siswa pada materi ikatan kimia melalui penerapan model pembelajaran langsung (direct instruction) disertai diskusi dan media hyperchem kelas X 1 di SMA Islam 1 Surakarta tahun pelajaran 2016/2017. Penelitian ini merupakan Penelitian Tindakan Kelas (Classroom Action Research) yang terdiri dari dua siklus dengan tiap siklus terdiri perencanaan, pelaksanaan, observasi dan refleksi. Subjek penelitian adalah siswa kelas X 1 SMA Islam 1 Surakarta 2016/2017. Data diperoleh melalui wawancara, observasi, tes dan angket. Teknik analisis data yang digunakan adalah analisis deskriptif kualitatif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan Pembelajaran Langsung (Direct Instruction) disertai diskusi dan media hyperchem dapat meningkatkan: (1) aktivitas belajar siswa pada materi Ikatan Kimia. Hal ini dapat dilihat dari hasil persentase aktivitas belajar siswa siklus I adalah 92,59%; (2) prestasi belajar siswa pada materi Ikatan Kimia, peningkatan prestasi belajar aspek kognitif dari 14,82% pada siklus I menjadi 77,78% pada siklus II dan persentase aspek afektif pada siklus I adalah 88,88%.