Penelitian ini dilatarbelakangi oleh rendahnya pencapaian hasil belajar siswa yang mencakup nilai penguasaankonsep sains dan kinerja ilmiah siswa kelas VIII C SMP Negeri 3 Singaraja tahun ajaran 2010/2011. Penelitian inibertujuan untuk, 1) meningkatkan kinerja ilmiah siswa, 2) meningkatkan penguasaan konsep siswa, dan 3)mendeskripsikan tanggapan siswa terhadap penerapan model PBL dalam pembelajaran sains. Penelitian initergolong penelitian tindakan kelas (classroom action research). Subjek penelitian ini adalah siswa kelas VIII C SMPNegeri 3 Singaraja tahun ajaran 2010/2011. Data dikumpulkan melalui LKS, kuis, tugas, dan tes penguasaan konsepuntuk penguasaaan konsep siswa. Data kinerja ilmiah siswa dikumpulkan dengan lembar observasi kinerja ilmiahdan data tanggapan siswa dikumpulkan dengan angket tanggapan siswa. Data yang diperoleh dari penelitiandianalisis secara deskriptif. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa, 1) Terjadi peningkatan kinerja ilmiah siswa.Pada siklus I, nilai rata-rata kinerja ilmiah siswa sebesar 67,9. Pada siklus II, nilai rata-rata kinerja ilmiah siswasebesar 79,9. 2) Terjadi peningkatan penguasaan konsep siswa. Pada siklus I, diperoleh nilai rata-rata penguasaankonsep sebesar 72,6. Pada siklus II, diperoleh nilai rata-rata penguasaan konsep sebesar 75,5. 3) Tanggapan siswaterhadap penerapan model PBL positif dengan skor rata-rata 56,9. Hasil analisis data tersebut menunjukkan bahwapenerapan model PBL dapat meningkatkan kinerja ilmiah dan penguasaan konsep sains siswa kelas VIII C SMPNegeri 3 Singaraja tahun ajaran 2010/2011.