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数学学习困难是学习困难研究的重要领域之一，因其研究历史较为短暂，目前仍存在着操作定义不统一、鉴别方法不一致、核心缺陷未确定等诸多基本问题悬而未决。
论文的实证研究主要围绕四个方面而展开：研究一首次在国内使用汉化版DN：CAS认知评估系统对PASS认知过程与小学生数学学习的关系进行了较为全面的考察。
研究二在研究一的基础上尝试对数学学习困难的亚类型进行划分，并对单纯型、混合型数学学习困难与数学学业优良生的PASS认知特征进行对比.
研究三运用自行设计或改编的实验程序分五个实验对行为水平计划过程的表征、预期、执行、调控四成分进行了深入考察：
实验1对单纯型、混合型数学困难小学生在问题表征的开端——符号感知的水平及其成因进行探查，结果发现：两类数学困难小学生的符号感知水平都显著低于数学优良小学生。
实验2利用自编的预期问题单从难度、结果、方法、能力四个维度对小学生计算题解决前的预期水平进行考察，结果显示：预期水平的学绩组间与年级间都存在显著差异，具体表现为：单纯型与混合型数学困难生在几乎所有维度上(除混合型在难度预期上与数学优良生无显著差异外)的预期水平都显著低于数学优良生，但两类数学困难生之间则均未见显著差异；一年级对计算题难度和结果预期的准确性显著高于三、五两个年级，五年级对方法数量和方法效度两方面的预期水平显著好于一、三两个年级，三个年级对能力的预期差异不显著。
实验3使用计算机呈现的、改编了的CracktheCode任务考察了单纯型与混合型数学困难小学生的执行水平，结果发现：单纯型数学困难小学生在对认知资源要求较高的任务上执行水平低于数学优良生，差异极其显著，但在认知要求较低的任务上则未发现显著差异；混合型数学困难小学生执行水平最低，在两个难度的执行任务上均与数学优良生存在极其显著的差异，与单纯型数学困难小学生亦差异显著；执行水平的年级差异主要存在于认知要求较高的任务上，表现为一年级被试与三、五两个年级被试的执行水平差异显著；五年级的执行成绩虽好于三年级，但二者间差异不显著，提示执行水平在三年级后可能进入一个高原期，发展速度呈减缓趋势。
实验4包含两个分实验：分实验1通过让被试在解题过程的不同阶段附加不同的外部言语条件，考察了不同言语调节条件下解题成绩的变化，结果发现：仅五年级数学困难生在外部言语调节下计算成绩提高显著，中低年级数学困难生未表现出在外部言语调节下计算成绩获益，提示良好的注意分配和监控能力可能是外部言语调节发挥积极作用的前提。
研究四利用研究三的各实验结果使用回归分析考察了计划各成分对数学学业成绩的影响作用，结果表明：预期在不同年级、不同类型的数学问题解决中均表现出了较为稳定的显著作用；表征在中低年级的三种类型数学问题解决中表现出一定的显著作用，而执行主要对中高年级的计算和应用题解决具有一定的显著作用；在发展趋势上，表征对数学学习的影响作用主要体现在中低年级，而执行则主要对中高年级数学问题解决影响作用显著，二者随年级升高似表现出此消彼长的作用模式。
基于实证研究的结果，进一步分析了两种类型数学困难的认知加工机制等问题，似可推断：混合型数学困难的障碍之处可能发生在陈述性知识学习的最初阶段，它更可能是由认知系统中较低层级的认知过程缺损所引发；而单纯型数学困难的障碍之处则可能发生在将程序性知识运用于一定难度的问题解决过程中，它更可能是由处于认知系统最高层级的计划过程缺损与其它认知过程缺损的协同而导致。