Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental semu, yang bertujuan untuk mengetahui: perbandingan pengaruh model pembelajaran Rigorous Mathematical Thinking (RMT), Problem Based Learning (PBL), dan pembelajaran langsung (Direct Learning/DL) terhadap Pemahaman Konseptual Matematis (PKM) dan Kompetensi Strategis Matematis (KSM) siswa SMPN di Kabupaten Ngawi tahun pelajaran 2016/2017. Selain faktor model pembelajaran, dalam penelitian ini dikaji pula faktor jenis kelamin, dan interaksi antara model pembelajaran dengan jenis kelamin pada masing-masing variabel terikat.
    Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas VII (tujuh) SMP Negeri di Kabupaten Ngawi yang menerapkan Kurikulum 2013. Teknik pengambilan sampel dilakukan dengan stratified cluster random sampling dan diperoleh sampel sebanyak 261 siswa yang terdiri dari 87 siswa sebagai kelas eksperimen I, 88 siswa sebagai kelas eksperimen II, serta 87 siswa sebagai kelas kontrol. Instrumen penelitian yang digunakan adalah instrumen pretest dan posttest PKM dan KSM pada materi luas dan keliling bangun datar. Teknik analisis data menggunakan MANOVA dua jalan sel tak sama, ANAVA dua jalan dengan sel tak sama, dan uji komparasi ganda dengan metode Scheffe’.
Secara umum dapat ditarik kesimpulan bahwa (1) pembelajaran RMT menghasilkan PKM dan KSM yang sama baiknya dengan pembelajaran PBL, pembelajaran RMT dan PBL menghasilkan PKM dan KSM yang lebih baik daripada pembelajaran DL, (2) siswa perempuan  menghasilkan PKM yang lebih baik dan KSM yang sama baiknya dengan siswa laki-laki, serta (3) pada masing-masing jenis kelamin, model pembelajaran RMT menghasilkan PKM dan KSM yang sama baiknya dengan model pembelajaran PBL, model pembelajaran RMT dan model pembelajaran PBL memberikan PKM dan KSM yang lebih baik daripada model pembelajaran DL, (4) pada masing model pembelajaran yang dibandingkan, siswa perempuan memperoleh PKM yang lebih baik dan KSM yang sama baiknya dengan siswa yang laki-laki