近年来,随着信息技术的不断发展,考试研究越来越受重视,在全球范围内出现了各种各样的教育测评系统,智能教育评价也越来越受欢迎。2016年,随着我国“核心素养”的提出,如何诊断学生的学习状况、提高学生自身数学综合能力是现阶段数学教育亟需解决的核心问题之一。新课标对诊断测验提出新的要求,要求通过信息技术手段更有效地进行测量与评价,多方位地评价学生的数学素养,聚焦于学生的知识、能力、思维、精神、价值观和态度等方面。认知诊断理论通过诊断测验与评价来探索被试者的知识能力结构的掌握情况,诊断被试者的学习水平,使得认知诊断理论成为当今社会教育测量与评价的重要的关注点。现阶段,研究者们对认知诊断及诊断模型进行了大量研究。然而在进行智能诊断实验研究过程中,研究者们将注意力主要集中于认知诊断及模型的适用性等研究,通过诊断模型简单诊断学生的知识和技能状态,对于多维度的认知属性的诊断研究较少,没有统一的属性标定框架,其属性的精确性和合理性不能得到保证。因此,如何通过合理的诊断模型多角度的诊断认知属性,验证诊断结果的准确性亟需深入研究。针对以上问题,我们需要建立与数学学科知识能力属性相一致的认知属性框架,以及精确定位学生的认知状态的诊断模型与系统,帮助教师和学生更快更准的诊断出学生的数学学科素养。本文基于K12教育数学学科知识体系内容,采用教育学、认知心理学、学科教学等教育心理学方法,研究并设计学科认知属性框架与指标体系,对初中数学知识能力诊断模型及应用进行研究。主要研究内容如下:（1）通过研究“整式乘法及因式分解”章节的知识能力属性框架及诊断测验的属性指标,提出该章节的学科指标体系框架（包括知识、技能、思想方法）,为后续能够真实反应学生的认知状态的诊断分析做准备。主要内容包括:知识能力测评指标的成分和要素的研究、学科知识能力知识点描述模板的设计,认知属性测试指标间的映射关系的构建等,以及认知属性框架体系的检验、对诊断结果通过学生的反馈进行外部效度检验。（2）研究认知诊断理论及诊断模型,将新提出的初中数学学科指标体系框架应用到知识能力诊断系统,诊断出学生由于个人的认知状态不同所产生的不同的属性掌握率,并有针对性地给师生提出补救建议。（3）通过设计实验班和对照班,进行长期跟踪实验和专项实验,收集实验数据与反馈问卷数据,并利用统计分析的方法（SPSS和Excel）,对诊断测验试题的信效度分析、对系统诊断结果的分析、对使用者关于诊断报告结果准确性的反馈问卷分析,证明了本研究构建的数学学科知识能力框架体系是合理的,基于此数学学科知识能力模型的知识能力诊断系统对学生的学习是有帮助的。本研究通过对初中数学的知识能力及诊断研究,帮助教师更快更直观的了解班级及个人的知识能力问题所在,从而更好的教学;为学生分析自己的薄弱点,为学生课后自主学习提供帮助。最后通过对文章的总结与展望,为研究者们提供借鉴与新的思路。