Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui : 1) ada tidaknya perbedaan kemampuan kognitif antara siswa yang diberi pembelajaran SAVI dan PBL; 2) ada tidaknya perbedaan kemampuan kognitif antara siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi dan kemampuan berpikir kritis rendah; 3) ada tidaknya interaksi pengaruh antara penggunaan model pembelajaran SAVI dan PBL dengan kemampuan berpikir kritis terhadap kemampuan kognitif siswa.Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas X di SMA Negeri 4 Surakarta.Penelitian ini menggunakan teknik cluster random sampling. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan desain faktorial 2x2. Analisis data menggunakan uji ANAVA dua jalan dengan frekuensi sel tak sama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa : 1) ada perbedaan kemampuan kognitif siswa yang diberi pembelajaran SAVI dan PBL (Fa=4,13>F0,05;1;52= 4,00). Kemampuan kognitif siswa yang diberi perlakuan PBL lebih tinggi daripada yang diberi pembelajaran SAVI, 2) ada perbedaan kemampuan kognitif antara siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi dan kemampuan berpikir kritis rendah (Fb=7,35>F0,05;1;52=4,00). Kemampuan kognitif siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi lebih baik daripada siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis rendah; dan 3) tidak ada interaksi pengaruh antara penggunaan model pembelajaran SAVI dan PBL dengan kategori kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah terhadap kemampuan kognitif siswa (Fab = 0,06 < F0,05;1;52 = 4,00).