本论文包括四个大的方面:一是能力结构理论述评;二是能力结构的研究方法;三是中学生数学成就测试量表的编制;四是中学生数学能力结构的因素分析。　　第一部分首先是对能力结构理论按来源进行了分类，从源于因素分析和成分分析两个大的方面对国内外比较著名的能力结构理论进行了述评;接下来对数学能力结构的理论进行了介绍;最后对能力结构理论的研究进行了总的评价。　　第二部分是本文的重点部分之一，对能力结构的（量化）研究方法进行了较为全面的介绍与剖析，分析了各种方法的适用范围与条件以及使用时应注意的问题。先对经典测验理论进行了述评;再对项目反应理论进行了介绍;然后对探索性因素分析进行了透彻的分析，指出了其实施过程中的方法学问题;又对验证性因素分析的方法进行了解释。最后提出了能力结构研究的“双结合法”，即将经典测验理论与项目反应理论相结合，探索性因素分析与验证性因素分析相结合。　　第三部分是根据以上研究方法编制中学生数学成就测试的量表，这是能力结构研究的基础与关键环节。本研究主要采用了项目反应理论来编制量表。首先编制初稿，在广东省各类中学共抽取了近2000名被试（其中有效被试1291人），进行测试，每生总测试时间达6小时。对测试的结果进行了详细的分析，包括测试的信度、效度以及各题的难度、区分度等进行了计算与分析，删去了一些质量不高的试题，组成了正式量表。在这一研究过程中，也对测试量表编制的一般问题进行了研究。　　第四部分是对中学生数学能力结构的因素分析，这也是本文的重点之一。根据第三章编制的数学成就测试量表，先随机抽取接近50％的被试进行EFA（Exploratory Factor Analysis），采用斜交旋转的方法及极大似然估计法，抽取了2-5个公共因素模型。在此基础上更进一步地采用CFA(Confirmatory Factor Analysis)验证哪一种模型的拟合程度最高。结果得到，四因素模型的拟合程度最高。接下来，又进行了高层因素分析，发现四因素模型再也无法抽出多于一个的公共因素。因此，得出中学生数学能力结构由四个因素组成。凭经验和逻辑分析对这四个因素进行命名，得出四因素为:运算能力和辨证思维能力、空间想象能力、逻辑思维能力、思维转换能力。四因素模型从理论上证明了当前中学数学的分块教学是合理的、科学的。　　另外，本研究还有一些附属成果，如关于样本分组问题、样本容量大小与信度和效度的关系问题、项目数量多少与信度和效度的关系问题，等等，本研究都有相应论述。　　总而言之，本研究在对能力结构研究方法进行研究的基础上，提出了能力结构研究的新方法，并对中学生数学能力结构进行了实际研究，得出了中学生数学能力结构的的组成因素。一方面，在能力结构的研究方法上有所突破;另一方面，对中学生数学能力结构进行了实证研究，在一定程度上填补了这方面研究的空白。