核心素养是当今国际科学教育共同追求的目标,关注学生核心素养的培养是目前世界各国基础教育理论研究和实践变革的重大趋势。“模型认知”素养作为化学学科核心素养的重要组成部分,既是育人价值的集中体现,也是学生应具有的关键能力。在对国内外模型、建模与模型认知等相关研究进行梳理后,本研究以国际核心素养框架、大型测评中模型、建模和模型认知的概念框架和《普通高中化学课程标准（2017年版）》中模型认知水平为基础,以认知发展理论和SOLO分类评价理论为指导,以化学相关内容为“经”、学生认知水平为“纬”,构建化学模型认知能力发展路径和框架,基于项目反应理论,通过两轮测验开发、验证了模型认知能力测评工具,并以此进行了大样本测评。大样本测评（1224人）结果表明,研究开发的模型认知能力测评工具性能指标良好,具有较好的信度和效度,证明该测评工具能准确地描绘学生的认知特征,能为后期数据的分析和结论的推断提供良好的基础;研究所构建的模型认知能力进阶模型即从水平1到水平4充分反映了学生模型认知能力的发展,即整合了高中化学课程标准、学生知识结构变化和学生认知结构变化的概念框架模型可以有效地描述和测评学生模型认知能力的发展,并且得到了实证数据的支持;此外,研究结果还揭示了不同性别和年级学生模型认知能力发展呈现出的规律性,男生和女生不存在显著性差异,而高一、高二和高三三个年级学生的模型认知能力有显著性差异。高一学生的模型认知能力主要处于第1水平,高二和高三学生能力主要处于第2水平,总体学生的模型认知能力水平较低。基于研究结论,提出了两点研究建议,其一是加强高中生化学模型认知能力的测评研究,其二是加强对高中生化学模型认知能力的培养,并针对第二点给出了相应的培养建议,主要是提高学生模型和建模的认识论信念,提高教师模型认知能力及应用模型教学的意识,开发能促进学生模型认知能力发展的教学设计,增加和完善教科书中模型和建模内容的呈现。最后,针对研究存在的不足,提出了研究的反思和进一步研究的展望。