本研究以数学教育学和学习科学关于问题解决过程的研究成果为基础，以我国小学数学问题为研究对象，探索了问题解决认知过程的分析方法。研究过程中以问题解决认知过程分析、应用为主线，研究内容包括三部分：（1）构建了小学数学问题解决认知模型CMMPS；（2）实现了小学数学问题解决认知过程模拟，通过口语报告实验对认知模拟进行了实证研究；（3）介绍了基于认知模型的“一对一”认知诊断方法和流程，并对小学数学学习困难学生进行了实证研究。本研究的开展能够深入理解问题解决的认知过程，帮助教师根据学习过程设计教学内容、诊断教学过程，具有理论上的指导意义和教学实践应用价值。