本文是基于中国-香港，芬兰和美国在国际学生评价项目(PISA)第二次测评(PISA-2003)中的数据对学生的数学能力进行分析.首先，用多水平模型对这三个国家和地区学生的数学成绩进行拟合，找出了影响学生数学能力的因素，其中包括个人因素，教师因素和学校因素等几个方面.分析结果显示，中国一香港学生数学成绩学校内相关性比较大，其次为美国，芬兰学校内相关性很小；并且发现影响学生数学成绩的共同因素有：社会经济文化地位，学习数学的自我效能感和上数学课的课堂纪律，其中学习数学的自我效能感对学生数学成绩的影响是最大的.其次，用两水平模型对四个维度的成绩进行分析，找出了影响因素，发现学生学习数学的自我效能感和学校内学生的整体士气对各个维度的影响都很大，另外不好的师生关系也会严重影响某个维度的成绩。然后，通过比较简单线性回归模型和多水平模型的估计方差，参数估计的标准误等，得出了多水平模型在分析具有层次性结构数据时的优越性.最后，为三个国家和地区提出了相应的建议，为其今后数学教育的发展提供了参考.