心算是认知心理学和发展心理学研究的重要领域之一。它作为一项基本的数学技能，对小学生思维的发展与提高有重要作用，因此引起了研究者的广泛关注。目前，国内外心算研究主要是集中在它的影响因素诸如数学学习自我效能感、工作记忆广度、加工速度等方面，而对其发展方面的研究较少，尤其是在心算策略的类型和水平上。因此，本研究通过设置实验情景对小学生心算策略的类型和水平进行量化，并且采用数学应用题的方式来反映出小学生日常生活中常见的心算场景，以探讨不同水平心算策略对数学应用题的解题效果的影响。这不仅丰富了心算研究的内容。也为小学生通过心算来促进数学应用题的学习提供了依据。本研究综合运用口语报告法、自然观察法、实验法等研究方法，采用自编的心算测验，考察了3～5年级共60名被试的心算水平，并对高、低水平心算策略个体在数学应用题上的解题效果进行分析。研究有2个部分构成，研究一考察3、4、5年级三个年级学生心算策略的类型和水平特点，研究二考察不同水平的心算策略对数学应用题解决的影响。在两种任务完成后分别对被试的认知疲倦程度进行测量，以考察他们的认知疲倦特点。通过研究得出以下结论：（1）随着年级的升高，3～5年级小学生的心算速度和正确率也相应提高。4、5年级的差异不显著，3、5年级在难度最大的题目上的差异体现的最为明显。（2）在心算策略类型上，3、4、5年级均体现出了心算策略类型的多样性。4年级学生掌握的心算策略类型最多，5年级学生能选择有效的策略组合来解决心算问题。（3）随着年级的升高，小学生心算策略的水平也相应提高，其中分解策略、提取策略都属于高水平策略，而手指策略属于低水平策略。（4）高、低两种水平心算策略的个体在数学应用题不同题目类型、不同难度条件下的反应时和正确率均存在显著差异。（5）小学生在分别完成心算和数学应用题之后，表现出了不同的认知疲倦特点，其中完成数学应用题之后的认知疲倦程度要显著高于算术心算任务完成时的认知疲倦程度。