Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh problem posing dan case based learning (CBL) ditinjau dari kemampuan analisis, keterampilan proses sains (KPS) serta interaksinya terhadap prestasi belajar kognitif, afektif, dan psikomotor. Metode penelitian eksperimen, dilaksanakan pada Mei 2014 sampai Juli 2014. Populasi adalah semua mahasiswa Tingkat II Semester IV Akademi Analis Kesehatan Nasional Surakarta Tahun Akademik 2013/2014. Teknik sampling menggunakan sampling jenuh meliputi: 2 kelas. Kelas 2B1 diberi pembelajaran model problem posing, sedangkan kelas 2B2 dengan model CBL. Pengumpulan data menggunakan teknik tes dan non tes. Teknik tes menggunakan soal pilihan ganda untuk kemampuan analisis, KPS, kognitif, dan psikomotor. Teknik non tes menggunakan lembar observasi untuk afektif dan psikomotor proses, serta angket afektif. Pengujian hipotesis menggunakan uji Mann-Whitney dan Kruskal-Wallis. Hasil penelitian pada materi analisis faal hati dan bilirubin menunjukkan bahwa: 1) tidak ada pengaruh model problem posing dan CBL terhadap prestasi belajar kognitif, psikomotor dan afektif; 2) ada pengaruh kemampuan analisis tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif dan tidak ada pengaruh kemampuan analisis tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar psikomotor dan afektif; 3) tidak ada pengaruh KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif. 4) Tidak ada interaksi model problem posing dan CBL dengan kemampuan analisis tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif, psikomotor dan afektif; 5) tidak ada interaksi model problem posing dan CBL dengan KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif, psikomotor, dan afektif; 6) ada interaksi kemampuan analisis tinggi dan rendah dengan KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif dan tidak ada interaksi kemampuan analisis tinggi dan rendah dengan KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar psikomotor dan afektif; 7) ada interaksi model problem posing dan CBL dengan kemampuan analisis tinggi dan rendah dengan KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar kognitif dan tidak ada interaksi model problem posing dan CBL dengan kemampuan analisis tinggi dan rendah dengan KPS tinggi dan rendah terhadap prestasi belajar psikomotor dan afektif. Â