在化学高阶思维内涵与结构研究的基础上，构建化学高阶思维评价指标体系，该评价体系共包括“化学实验思维、化学模型思维、化学微观思维、化学守恒与平衡思维和化学创新思维”5个一级指标、14个二级指标及若干指标表现。根据评价指标设置评价任务，利用评价任务对高三学优生化学高阶思维能力进行考查。结果显示：高三学优生各维度化学思维发展不平衡；男女生高阶思维能力之间存在显著性差异；化学学业成绩对高阶思维的发展起重要促进作用，同时高阶思维的发展也可以显著提升学生化学学业成绩。在此基础上提出高中生化学高阶思维能力培养的教学建议。