无理数是有理数系扩展到实数系的重要内容。本研究根据Tirosh，D的概念框架及概念的认知理论，从无理数的定义、无理数的表示、无理数的运算法则、无理数的性质及性质的应用五个方面，调查了初中生对无理数概念本质特征的认识，寻找引起概念认知困难的根本原因。通过文献以及对初中生的问卷调查和个案访谈，得出以下结论：(1)初中生对无理数的形式定义记忆得比较好；(2)初中生对无理数的概念表象在早期比较匮乏，只有14.26％提到圆周率π；(3)初中生对无理数的概念表象比较单一；(4)初中生关于无理数的直觉与形式知识不一致；(5)初中生关于无理数的直觉与运算法则不一致；(6)初中生对无理数的性质的认识受到有理数知识负迁移的影响；(7)初中生对无理数性质的应用水平偏低。最后针对研究发现的问题对现阶段的无理数教学提出以下改进措施：(1)结合无理数的多种定义进行教学，丰富学生的概念表象；(2)有理数与无理数的教学内容应紧密地安排在一起进行并列学习；(3)结合无理数的形式定义与运算知识进行教学；(4)加强无理数概念运用教学；(5)改变无理数π的教法认识；(6)借鉴无理数概念的发展历史。