本研究以认知心理学信息加工论对数学问题解决阶段的分析为理论框架，采用专家-新手研究方法，比较分析数学学业不良学生(相对新手)与学优学生(相对专家)问题解决认知过程的差异。首先，采用口语报告法比较了MD与学优学生在问题转译、问题整合、解题计划与监控、解题执行认知过程中的差异；其次采用访谈、问卷和测验等方法对各阶段的差异进行验证和分析；最后以Mayer对问题解决各阶段包含的知识类型的阐述为基础，结合安德森对知识的分类观，从知识的角度集中探讨两类儿童问题解决认知过程的差异。 本研究得到以下结果： 1、在问题解决的认知过程中，两组学生在解决问题的时间和错误率方面存在显著差异，而在解题步骤方面并不存在显著性差异。 2、两组学生在问题转译阶段存在显著性差异。在数学学业不良学生问题转译阶段的错误主要来源于对问题的关键词的错误理解和数量关系的错误理解两个方面。 3、两组学生图式表征方面存在显著差异。数学学业不良学生问题解决的表征时间较短，表征类型单一，表征缺乏有效性，不能提取图式或提取低水平的图式，是数学学业不良学生与学优学生在问题整合阶段产生显著性差异的主要原因。 4、两组学生策略使用方面差异显著。学业优秀的学生主要倾向于把握问题信息之间的联系，使用画图或文字信息架构问题模型；而数学学业不良学生主要对问题进行记忆的方法主要是复述内容以及找关键词和数字，这种方法并不能从实质上把握问题的实质。 5、两组学生在元认知方面差异显著。自我监控策略和自我评价策略的使用情况，是两组学生在元认知策略方面主要的差异。 6、数学学业不良学生与学优学生在数学运算自动化程度上存在显著差异，且数学学业不良儿童在数学运算自动化程度上存在较大的缺陷。