Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan dan pencapaian kemampuan penalaran matematis mahasiswa Pendidikan Guru Madrasah Ibtidaiyah yang memperoleh pembelajaran dengan concept attainment model dan sikap mahasiswa terhadap pembelajaran dengan concept attainment model.Penelitian dilakukan dengan tahapan-tahapan yang berlaku dalam pembelajaran berbasis lesson study. Pelaksanaannya berlangsung 3 siklus disesuaikan dengan alokasi waktu dan pokok bahasan yang dipilih. Tiap siklus terdiri dari plan, do dan see. Lokasi penelitian di Program Studi PGMI Fakultas Tarbiyah dan Keguruan UIN Suska Riau, waktu pelaksanaan bulan April-Juni 2017. Populasi penelitian adalah mahasiswa program studi PGMI yang mengambil mata kuliah Sistem Bilangan pada semester genap Tahun Ajaran 2016/2017 berjumlah 101 orang, sampel diambil dari lokal B yang berjumlah 35 orang. Pegumpulan data dengan teknik tes, observasi, dan angket. Instrumen meliputi: tes kemampuan penalaran matematis, lembar observasi, dan angket. Data hasil observasi dianalisis secara deskriptif untuk mengetahui keterlaksanaan proses pembelajaran dengan concept attainment model. Sedangkan peningkatan kemampuan penalaran matematis dilakukan dengan menghitung nilai gain ternormalisasi. Selanjutnya peningkatan kemampuan penalaran matematis mahasiswa digolongkan sesuai kategori, tinggi: % g > 70, sedang: 30 ≤ % g ≤ 70, dan rendah: % g < 30. Data sikap mahasiswa terhadap pembelajaran dengan concept attainment model dianalisis dengan menggunakan teknik persentase untuk kemudian dideskripsikan.Hasil penelitian menunjukkan terjadinya peningkatan kemampuan penalaran matematis mahasiswa setelah mengikuti pembelajaran concept attainment model. Peningkatan ini dapat dilihat dari persentase gain ternormalisasi, dimana dari 35 orang mahasiswa, terdapat 21 orang mahasiswa (60%) berada pada kategori tinggi dan sebanyak 14 orang mahasiswa (40%) berada pada kategori sedang. Tidak ada mahasiswa yang berada pada kategori rendah. Hal ini juga didukung oleh hasil observasi terbuka. Berdasarkan hasil observasi, diperoleh data bahwa aktivitas pembelajaran dengan concept attainment model dapat terlaksana dengan baik selama penelitian berlangsung. Meskipun pada pertemuan-pertemuan awal terdapat beberapa kendala, namun kendala-kendala tersebut dapat diatasi dan terus dilakukan perbaikan pada tahap refleksi di setiap akhir siklus. Sikap mahasiswa terhadap pembelajaran dengan concept attainment model yang diperoleh dari angket skala sikap dan hasil wawancara menunjukkan bahwa sebagian besar mahasiswa memiliki sikap yang positif terhadap pembelajaran dengan concept attainment model.