本研究主要在比較不同教育階段（國中與國小）、不同性別（男生與女生）的資優學生之後設認知能力與批判思考能力之差異；並分析探討後設認知與批判思考能力的相關，以作為進行後設認知能力與批判思考能力教學的參考依據。 本研究以自編之後設認知測驗與批判思考測驗－第一級，進行研究：主要利用二因子多變項變異數分析、典型相關與多元逐步迴歸進行考驗，研究結果顯示如下：1.性別在後設認知能力的得分差異未達顯著水準，性別與教育階段在後設認知與批判思考能力得分上無交互作用存在，性別在後設認知與批判思考能力得分差異未達顯著水準，教育階段在後設認知與批判思考能力得分差異均未達顯著水準。2. 後設認知能力與批判思考能力具有典型相關：在兩個不同的能力中，共可以抽出五組典型因素，其中僅有一組達到.001的統計水準，其典型相關係數為.401；而另四組因素的典型相關係數較小，未能達到顯著水準。在預測分析方面：資優學生的批判思考能力，預測後設認知之「整體」能力時，進入迴歸方程式的顯著變項，僅有「辨認假設」一個變項，其多元相關係數為.216；在後設認知能力預測批判思考之「整體」能力時，進入迴歸方程式的顯著變項，依序為後設策略之「自我偵測」與後設知識之「有關作業的知識」、「有關思考的知識」三個變項，其多元相關係數為.332。 本研究除對研究結果加以討論外，研究者並提出若干教學上的建議，與進一步之研究建議，以作為資賦優異學生設認知能力，與批判思考能力教學與研究之參考。