Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa terhadap konsep teori kinetik gas dalam matakuliah termodinamika. Penilitian ini dimulai dengan tahapan operasionaliasi strategi argumentasi ke dalam sintaks model pengajaran langsung bahan ajar, selanjutnya implementasi strategi menggunakan bahan ajar yang valid. Implementasi strategi dilakukan pada 92 mahasiswa fisika yang memprogramkan matakuliah termodinamika sebagai subjek penelitian. Untuk melihat efektivitas dari strategi pembelajaran dalam meningkatkan pemahaman konsep dilakukan pretest dan posttest. Pengolahan data menggunakan analisis normalized gain score. Hasil analisis memperlihatkan bahwa pemahaman konsep mahasiswa mengalami peningkatan dari skor rata-rata pretest sebesar 25,82 menjadi 65,11 untuk posttest dengan N-Gain sebesar 0,53 dan berada dalam kategori sedang. Berdasarkan evaluasi hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pemahaman mahasiswa terhadap teori kinetik gas pada matakuliah termodinamika dapat ditingkatkan melalui implementasi strategi argumentasi pada model pengajaran langsung. Keywords: pemahaman konsep; pengajaran langsung; strategi argumentasi