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数学学习的过程即是新的学习内容与学生原有的数学认知结构相互作用，形成新的数学认知结构的过程。学生原有的数学认知结构是数学学习的基础，是影响学习的关键因素。从教师教的角度，教师必须从学生原有的认知结构出发进行教学；从学生学的角度，学生要重视打好扎实的基础，建立良好的数学认知结构。 首先，本文对国内外已有数学认知结构的理论及实证研究进行了综述，并做出评价。其次，从数学知识结构、认识结构的层面，对数学认知结构做出了自己的理解。第三，研究了数学认知结构的特点(差异性、整体性、发展性、层次性、能动性)和功能(贮存功能、动机功能、选择功能、有意义学习功能、生成新知识功能、迁移功能、问题转化功能、调控功能)。第四，研究了数学认知结构的两个组成部分对数学学习的影响；并通过对学生的问卷和个案调查，从知识间建立联系的广度、认知出发点、认知图式方面比较清楚地论述了学生的数学认知结构之间的差异性；通过实验数据得出学生数学认知结构与数学学习成绩之间的显著正相关性。第五，提出了发展学生数学认知结构的途径和方法：处理好教材与课堂教学之间的关系；以学生现有思维水平为依据进行教学；在课堂教学中渗透反思的思想；把握知识网络，在研究性学习中完善认知结构；开展数学建模活动等。