本研究通过分析结构化学高考试题、模拟试题和查阅结构化学、空间推理的相关文献,以及结合自身教学经验:界定了化学空间推理能力的概念,构建了化学空间推理能力框架,并根据框架设计出了一套测试卷。对高三年级的学生施测,施测后将获得的数据编码后进行统计分析,得到了学生化学空间推理能力的总体表现、不同能力维度的表现、不同水平层次的表现,并对学生的表现进行了差异性分析,最后根据测评结果对教师的教学提出了一些建议。测评结果表明:(1)高中生化学空间推理能力总体水平不高,学生学业水平越低,化学空间推理能力越弱。学优生与学中生之间、学中生与学困生之间、学优生与学困生之间的化学空间推理能力均存在显著性差异。(2)高中生四个维度的化学空间推理能力发展不均衡,各维度表现由好到差依次是:空间图形分解组合能力>空间抽象概括推理能力>空间位置关系推理能力>空间视觉推理能力,其中空间视觉推理能力的得分率处于不及格水平。(3)高中生在二维空间推理能力水平上差异较小,在三维空间推理能力和二维与三维相结合的复杂空间推理能力表现上差异较大,分化明显。(4)高中生化学空间推理能力与性别有关,男生的化学空间推理能力优于女生,且男女生在化学空间推理能力上的表现存在非常显著的差异。(5)高中生化学空间推理能力与其他学科成绩有关,与数学、物理、生物学科之间呈现中等程度正相关,与语文、英语学科之间呈现弱正相关。