Hasil observasi peneliti pada perkuliahan Morfologi Tumbuhan menunjukkan pertanyaan yang diajukan saat diskusi kelas jumlahnya < 3 dan hasil belajar kognitif <50%. Solusi alternatif untuk mengatasi masalah di atas, yaitu menggunakan metode pembelajaran Student Teams Achiesvement Divisions (STAD). STAD dipilih karena metode ini dapat memberikan kemudahan kepada siswa dalam memahami konsep materi pelajaran melalui diskusi kelompok. Penelitian ini ialah Penelitian Tindakan Kelas (PTK) berbasis Lesson Study (LS) atau disebut PTKLS. Subjek penelitian adalah 39 mahasiswa matakuliah Morfologi Tumbuhan. Penelitian dilaksanakan selama dua siklus, dimana tiap siklus terdiri dari dua kali pertemuan. Pada tiap siklus PTKLS meliputi tahap planning, implementing dan observing (meliputi tahap plan, do, see miliknya LS), serta reflecting. Materi yang digunakan dalam penelitian ini ialah perkembangan bunga angiospermae, polinasi, fertilisasi, buah dan bagian-bagiannya, biji dan bagian-bagiannya, pemencaran, serta perkecambahan. Hasil penelitian menunjukkan hasil belajar kognitif mahasiswa Morfologi Tumbuhan mengalami peningkatan dari siklus I (64,87) ke siklus II (65,02) sebesar 1,002257% dan keterlaksanaan pembelajaran di kelas berjalan dengan baik karena adanya plan, do, dan see miliknya LS pada fase implementing dan observing miliknya PTK. Dapat disimpulkan bahwa penerapan metode pembelajaran STAD berbasis LS dapat meningkatkan hasil belajar kognitif mahasiswa dan pembelajaran berjalan dengan baik.