Teori APOS (Aksi, Proses, Obyek, Skema) merupakan suatu analisis untuk mendeskripsikan perkembangan skema seseorang pada suatu topik. Penelitian ini bertujuan untuk menguji teori APOS yang diterapkan pada materi fisika besaran dan satuan, serta untuk mengetahui pada tingkatan apakah pemahaman peserta didik kelas X MA Tajul Ulum Brabo tahun pelajaran 2014/2015 dalam mempelajari bab besaran dan satuan menurut teori APOS. Metode penelitian menggunakan tiga teknik pengumpulan data, yaitu teknik observasi, teknik wawancara dengan guru, dan teknik tes kepada peserta didik. Analisis data hasil penelitian menggunakan pendekatan deskriptif kualitatif yaitu reduksi, penyajian data, dan menarik simpulan atau verifikasi.
Data hasil penelitian menunjukkan bahwa pemahaman peserta didik kelas X MA Tajul Ulum Brabo tahun pelajaran 2014/2015 pada materi besaran dan satuan menurut teori APOS, terbagi menjadi empat tahap yaitu: aksi (aktivitas prosedural), proses (pemahaman prosedural), obyek (pemahaman konseptual), dan skema (tematisasi). Tingkat pemahaman peserta didik kelas X MA Tajul Ulum Brabo menurut teori APOS, yaitu : pada sub bab besaran pada tahapan obyek 71(57,26%), untuk sub materi dimensi sampai pada tahapan aksi 18 (14,5%), untuk sub materi pengukuran sampai pada tahapan obyek 67 (54,03%), dan untuk sub materi angka penting sudah sampai tahap proses 33 (26,61%), belum ada materi materi yang sampai pada tahap skema. Tahapan skema belum tercapai karena beberapa faktor, antara lain:
1. Peserta didik kurang memiliki modal pemahaman akan materi besaran dan satuan ketika peserta didik tersebut duduk di bangku SMP/MTs.
2. Alat-alat ukur yang masih minim dimiliki oleh sekolahan, terutama alat ukur massa.
3. Respon dari peserta didik kurang, karena peserta didik cenderung pendiam atau juga gaduh sendiri
4. Jam pembelajaran yang kurang panjang, karena terlalu banyak terpotong untuk materi-materi agama.