Penelitian ini dilatarbelakangi oleh fakta bahwa kemampuan pemecahan masalah siswa kelas XI MIPA MAN Kendal masih rendah, hal ini dikarenakan siswa kesulitan dalam menyelesaikan masalah yang diberikan oleh guru dan metode yang digunakan masih terpusat pada guru, sehingga siswa kurang aktif. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui keefektifan dan pengaruh model pembelajarAn predict-observe-explain (POE) berbasis praktikum problem solving terhadap kemampuan pemecahan masalah, serta untuk mengetahui respon siswa terhadap pembelajaran POE. Penelitian ini merupakakan jenis penelitian kuantitatif dengan desain penelitian Non-equivalent control group design. Teknik pengumpulan data berupa tes dan angket respon siswa. Sampel yang digunakan adalah kelas XI MIPA 6 sebagai kelas eksperimen dan kelas XI MIPA 5 sebagai kelas kontrol. Uji perhitungan hipotesis menggunakan uji Mann Whitney diperoleh nilai Sig. (2-tailed) 0,012 < sig. 5% (0,05) maka, Ha diterima dan Ho ditolak. Peningkatan kemampuan pemecahan masalah siswa dengan hasil N-Gain kelas eksperimen sebesar 0,3 sedangkan kelas kontrol 0,08. Angket respon peserta didik rata-rata yang diperoleh adalah 80,2% dan termasuk kategori baik. Model pembelajaran Predict-Observe-Explain (POE) berbasis praktikum problem solving memberi keefektifan terhadap kemampuan pemecahan masalah siswa.