当今社会,科学教育注重培养学生跨领域的思维能力,学生科学学习的一个重要环节是掌握跨领域的因果关系。通过以因果关系为中心的化学学习,学生能形成因果关系连接的化学知识、原理网络,对化学学科的核心思想产生深刻的认识,从而形成化学问题的解决能力,因此可以研究学生化学“因果关系”认知能力发展特征。本研究围绕化学“因果关系”认知能力对学生展开测评研究,界定了化学“因果关系”认知能力内涵,建构了高中生的能力测评框架。理论框架包括因果关系识别能力、因果关系解释能力、因果关系迁移能力和因果关系建构能力四个维度。通过Rasch模型对形成的测试工具进行了信度和效度的检验、优化。对240名高二年级学生进行了能力测评,从性别、学业水平等角度进行特征研究,从四个维度进行能力差异分析,并通过访谈和阅卷结果进行学生思维过程分析。研究结果表明,高中生化学“因果关系”认知能力的发展有如下特征:(1)学生的性别差异在总能力和各个维度的表现上均不显著;(2)不同学业水平的学生在总能力和各个维度的表现上存在差异,与其学业水平表现具有一致性;(3)学生运用化学“因果关系”认知能力解决化学问题时的具体表现说明其在各维度上存在思维障碍点和学习发展点。