Hasil belajar kognitif pada pelajaran Matematika dapat dilihat dengan kemampuan siswa dalam melakukan operasi hitung dan pemecahan masalah berdasarkan tujuan pembelajaran. Pencapaian tujuan pembelajaran memiliki arti bahwa siswa memiliki hasil belajar yang baik. Hasil observasi yang telah dilaksanakan menunjukkan bahwa terdapat masalah pada hasil belajar kognitif siswa yang diketahui dari nilai-nilai siswa dan kemampuan berhitung yang rendah. Model pembelajaran IMPROVE dipilih untuk menyelesaikan masalah tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) dampak penerapan model pembelajaran IMPROVE dalam upaya meningkatkan hasil belajar kognitif siswa; dan 2) tahapan penerapan model pembelajaran IMPROVE dalam upaya menigkatkan hasil belajar kognitif siswa. Metode penelitian yang digunakan adalah Penelitian Tindakan Kelas. Penelitian ini dilaksanakan tanggal 16 Agustus 2018 hingga 16 Oktober 2018 dengan melibatkan 19 siswa. Sumber data yang digunakan, yaitu RPP, umpan balik mentor, umpan balik teman sejawat, jurnal refleksi dan hasil tes siswa. Variabel masalah adalah hasil belajar kognitif siswa, sedangkan variabel tindakan adalah model pembelajaran IMPROVE. Indikator masalah penelitian terdiri dari tiga indikator dengan kompetensi ranah kognitif yaitu melakukan dan menentukan. Indikator tindakan adalah tahapan model pembelajaran IMPROVE. Penelitian ini dilaksanakandengan satu kali penerapan model pembejaran IMPROVE. Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan persentase kelulusan hasil belajar siswa berdasarkan KKM (70), yaitu 73%. Persentase pencapaian indikator 1 sebesar 82 %, indikator 2 sebesar 79%, dan indikator 3 sebesar 75%. Berdasarkan penelitian ini dapat disimpulkan bahwa tahapan penerapan model pembelajaran IMPROVE yang dapat meningkatkan hasil belajar kognitif siswa kelas X pada pelajaran Matematika adalah intoducing the new concept, metacognitive questioning, practicing, rewiewing and reducing difficulties, obtaining mastery, verification, dan enrichment.