Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perbedaan antara hasil belajar fisika siswa yang diajar dengan menggunakan model pembelajaran inkuiri terbimbing berbasis eksperimen riil dan laboratorium virtual dibandingkan dengan model pembelajaran Direct Instrusction (DI). Penelitian ini bersifat eksperimen semu (quasi experiment). Populasi penelitian adalah siswa kelas XI-IPA SMA Methodist 1 Medan tahun pelajaran 2012/ 2013.Teknik pengambilan sampel dengan menggunakan cluster random sampling yang terdiri atas dua kelas dengan jumlah sampel seluruhnya 76 orang siswa. Teknik analisis data yang digunakan adalah analisis variansi dua arah. Hasil penelitian yang diperoleh bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara hasil belajar fisika siswa yang diajar dengan menggunakan model pembelajaran inkuiri terbimbing berbasis eksperimen riil dan laboratorium virtual dibandingkan dengan siswa yang diajar dengan menggunakan model pembelajaran langsung (Direct Instruction). Dari hasil ini, dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran Inkuiri Terbimbing berbasis eksperimen riil dan laboratorium virtual lebih baik dari pada model pembelajaran langsung (Direct Instruction) dalam meningkatkan hasil belajar fisika siswa. Ada interaksi yang signifikan antara model pembelajaran inkuiri terbimbing berbasis eksperimen riil dan laboratorium virtual dengan model pembelajaran langsung (Direct Instruction) dengan tingkat aktivitas terhadap hasil belajar fisika siswa.