Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: 1) manakah yang mempunyai prestasi belajar yang lebih baik, siswa yang diberi perlakuan model pembelajaran AIR, RT atau langsung; 2) manakah yang mempunyai prestasi belajar yang lebih baik, siswa yang memiliki gaya belajar visual, auditorial atau kinestetik; 3) pada masing-masing model pembelajaran, manakah yang mempunyai prestasi belajar yang lebih baik, siswa yang memiliki gaya belajar visual, auditorial atau kinestetik; 4) pada masing-masing gaya belajar, manakah yang mempunyai prestasi belajar yang lebih baik, siswa yang diberi perlakuan model pembelajaran AIR, RT atau langsung.
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu dengan desain faktorial 3 3. Populasi dari penelitian ini adalah seluruh siswa kelas VIII SMP Negeri se-Kabupaten Sragen. Pengambilan sampel dilakukan dengan stratified cluster random sampling. Instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan data adalah tes prestasi belajar matematika dan angket gaya belajar siswa. Sebelum digunakan untuk pengambilan data, instrumen tes prestasi dan angket gaya belajar terlebih dahulu diujicobakan. Penilaian validitas isi instrumen tes dan angket dilakukan oleh validator. Uji reliabilitas instrumen tes menggunakan rumus KR-20, sedangkan uji reliabilitas instrumen angket menggunakan rumus Cronbach Alpha. Daya pembeda tes dan konsistensi internal angket menggunakan rumus korelasi produk momen dari Karl Pearson. Uji keseimbangan menggunakan uji anava satu jalan dengan sel tak sama, dengan   diperoleh kesimpulan bahwa ketiga kelompok dalam keadaan seimbang. Uji prasyarat meliputi uji normalitas dengan menggunakan metode uji Lilliefors dan uji homogenitas menggunakan metode Bartlett dengan statistik uji Chi Kuadrat. Dengan   diperoleh kesimpulan bahwa sampel berasal dari populasi yang berdistribusi normal dan homogen.
Hasil penelitian disimpulan sebagai berikut. 1) Prestasi belajar siswa yang diberi perlakuan model pembelajaran AIR lebih baik daripada yang diberi perlakuan model pembelajaran RT dan model pembelajaran langsung, prestasi belajar siswa yang diberi perlakuan model pembelajaran RT lebih baik daripada model pembelajaran langsung. 2) Prestasi belajar siswa yang memiliki gaya belajar visual lebih baik daripada siswa yang memiliki gaya belajar auditorial. Akan tetapi, prestasi belajar siswa yang memiliki gaya belajar visual sama baiknya dengan siswa yang memiliki gaya belajar kinestetik dan prestasi belajar siswa yang memiliki gaya belajar auditorial sama baiknya dengan siswa yang memiliki gaya belajar kinestetik. 3) Pada model pembelajaran AIR, siswa dengan gaya belajar visual, auditorial dan kinestetik mempunyai prestasi belajar matematika yang sama. Pada model pembelajaran RT, siswa dengan gaya belajar visual, auditorial dan kinestetik mempunyai prestasi belajar matematika yang sama. Pada model pembelajaran langsung, siswa dengan gaya belajar visual, auditorial dan kinestetik mempunyai prestasi belajar matematika yang sama. 4) Pada gaya belajar visual, model pembelajaran langsung dan model pembelajaran RT mempunyai prestasi belajar yang sama, prestasi belajar siswa dengan model pembelajaran AIR  lebih baik daripada prestasi belajar siswa dengan model pembelajaran langsung, model pembelajaran RT dan model pembelajaran AIR mempunyai prestasi belajar yang sama. Pada gaya belajar auditorial, model pembelajaran langsung dan model pembelajaran RT mempunyai prestasi belajar yang sama, prestasi belajar siswa dengan model pembelajaran AIR  lebih baik daripada prestasi belajar siswa dengan model pembelajaran langsung, model pembelajaran RT dan model pembelajaran AIR mempunyai prestasi belajar yang sama. Pada gaya belajar kinestetik, model pembelajaran AIR, model pembelajaran RT dan model pembelajaran langsung mempunyai prestasi belajar yang sama