宏观、微观、符号是对化学这门学科的教和学起着统领和高度概括作用的一个思想。从这三个方面来研究化学,不仅体现了化学的学科特性,同时也反映了化学的精神实质与要领。纵观目前国内外有关该理论的研究发现具有明显的差异性,国内研究更加注重“宏观-微观-符号”这三方面与学科特征的相互吻合性,进而在此基础上展开相应的调查与应用研究：而国外研究,则在体现学科性质的同时,更加注重从学生认知的角度来探究相应的教学策略及其方法。通过比较国内外研究,以及对“宏-微-符”思想本身进行深入的分析,本研究中认为“只有基于学生认知的‘宏-微-符’的相关研究才更有意义”,并且.为了更加准确地了解中学生在面对具体学科知识时分别从宏观、微观和符号这三方面表征知识的能力,故采用了与传统研究工具编制不同的方法,以开放性的、题组式的双层式诊断测验为主,通过让学生言语解释和画图的方式,来准确判断学生大脑中对于知识的表征形式及其相应的表征水平。本研究的价值与创新点在于研究视角与国内以往的传统研究不同,以及调查工具的设计不同于以往的题目设置大多采用封闭的选项性的问题,而是用开放性的、题组式的题目。这样设计可以弥补日常学校成就测验只了解学生对于现象或知识的了解,而未再进一步探究学生之所以如此回答的真实想法的缺陷。研究结果包含“宏观—微观—符号”思想的较全面的理论解释与分析,以及从学生认知的视角,对于理论的实证研究开发了专门的研究工具.并对调查结果分别作了定性和定量的统计分析。因此,本文不仅有较为深刻的理论解释,同时还有具体的实证研究为促进理论的发展提供坚实的基础。研究结果显示,学生的三重表征能力的发展受多种因素影响,包括性别、年龄、学科能力以及地区差异等,同时中学生的三重表征能力发展也并非是线性的由宏观到微观再到符号,或是同时能够拥有宏观、微观和符号这三重表征的能力,而是需要经过反反复复多次回旋才能逐渐提升的过程,因为低年级学生对于概念所存在的困惑在高年级当中同样会出现,而低年级学生所具有的初级表征形式高年级学生也同样会使用。因此,化学三重表征能力的提高,首先需要以能准确诊断学生的学习发展水平为前提条件,而这种诊断必须基于学生自身的学习过程与认知水平，其中通过画图和言语解释可以较好地反映学生的真实水平，因此为促进更加有效提高学生学习水平提供了一个较好的参考依据。