Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh pembelajaran diagram roundhouse disertai modul terhadap kemampuan kognitif siswa pada materi pencemaran lingkungan ditinjau dari pengetahuan awal siswa di SMPN 1 Muara Batu. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai dengan April 2018. Metode yang digunakan adalah metode eksperimen dengan rancangan Pretest-Posttest Control Group Design. Populasi dalam penelitian ini adalah siswa kelas VII SMPN 1 Muara Batu dengan dua kelas sampel yaitu kelas VII.1 untuk kelas eksperimen berjumlah dan kelas VII.2 untuk kelas kontrol. Uji hipotesis yang digunakan adalah uji-t (Independent Sample T-test). Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat pengaruh pembelajaran diagram roundhouse disertai modul terhadap kemampuan kognitif dengan thitung > ttabel (2,498 > 2,018) pada taraf signifikansi 5%. Mengalami peningkatan kemampuan kognitif dengan N-Gain lebih tinggi kelas eksperimen (73,73) dibandingkan dengan kelas kontrol (65). Selanjutnya terdapat korelasi positif antara rata rata pretes yang dihasilkan siswa dengan rata rata N-Gain yaitu rhitung lebih besar dari rtabel (0,476 > 0,423). Uji korelasi ini dapat asumsi kemampuan awal yang baik diharapkan siswa semakin paham terhadap suatu konsep sehingga dapat meningkatkan hasil belajar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pembelajaran diagram roundhouse disertai modul berpengaruh signifikan terhadap kemampuan kognitif siswa ditinjau dari pengetahuan awal pada materi pencemaran lingkungan di SMPN 1 Muara Batu.