Penggunaan metode pembelajaran di MAN 1 Kudus kurang memicu daya berpikir kritis siswa menjadi penyebab siswa kurang aktif dalam proses belajar mengajar dan hanya menyimak ceramah dari guru. Kurang aktifnya siswa dapat menjadi salah satu penyebab kurangnya High Order Thinking Skills siswa. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi efektivitas model pembelajaran Predict-Observe-Explain dalam meningkatkan Higher Order Thinking Skills siswa pada materi Plantae Kelas X IPA MAN 1 Kudus. Jenis penelitian ini adalah penelitian kuantitatif dengan quasi eksperimental design dan bentuk pre test post test control group design. Metode pengumpulan data yang digunakan adalah tes dan dokumentasi. Populasi penelitian ini adalah seluruh kelas X MIPA MAN 1 Kudus, sedangkan sampel yang diambil adalah kelas X MIPA 1 sebagai kelas eksperimen dan kelas X MIPA 2 sebagai kelas kontrol. Perhitungan uji hipotesis dengan t-test menunjukkan thitung = 3,269 dan ttabel = 1,995. Hasil penelitian menunjukkan bahwa thitung > t tabel dengan α = 5%, maka Ho ditolak dan Ha diterima yang artinya rata-rata HOTS siswa kelas eksperimen lebih tinggi daripada rata-rata HOTS siswa kelas kontrol. Hasil perhitungan N-Gain setelah diberikan pre test dan post test menunjukkan perolehan angka pada kelas eksperimen sebesar 0,4519, sedangkan pada kelas kontrol sebesar 0,3181. Nilai N-Gain kelas eksperimen dan kelas kontrol sama-sama kategori sedang namun nilainya lebih tinggi kelas eksperimen, sehingga dapat disimpulkan bahwa metode pembelajaran POE efektif untuk meningkatkan Higher Order Thinking Skills siswa pada materi Plantae.