随着信息时代的到来,问题解决能力作为最重要的学习结果之一,受到教育界的高度重视。无论是美国提出的“21世纪技能框架”,还是我国发布的《中国学生发展核心素养》,都强调问题解决能力是21世纪学生必备核心素养之一。STEM教育聚焦科学技术的应用与创新,已成为当今世界培养学生问题解决能力的新方向。但不可忽视的是,由于小学生认知和抽象思维能力较低,STEM教育中的问题通常超出K12课程内容,导致学生在学习中遇到各种认知困难,而教师很难同时关注所有的学生,这也影响小学生问题解决能力的发展。因此,在STEM教学中,教师有必要为学生提供学习支架,促使他们顺利解决问题,从而提升问题解决能力。学习支架以最近发展区理论为基础,其作为一种动态的教学支持,对于解决STEM中结构不良问题有显著作用。相关研究发现,目前的STEM教育侧重于课程的设计开发,忽略学生学习过程中的认知偏差,对学习支架的研究仍处于起步阶段。怎样设计合适的学习支架,并有效的应用于STEM教育中,成为亟需解决的问题。为此,本研究试图基于认知发展理论、最近发展区理论和支架式教学理论,探究适合在STEM教学中应用的学习支架,进而促进小学生问题解决能力的发展。基于上述研究目的,具体研究内容如下:第一,划分STEM教学中的问题解决能力维度,明确对小学生问题解决能力的培养要求。首先,本研究在分析大量文献基础上,对国内外STEM教育、问题解决能力和学习支架的研究现状进行了整理分析,并对其概念进行了界定。其次,本研究从STEM教育与问题解决能力的关系探讨出发,归纳出STEM教学中问题本质和问题解决的特征,进而明确STEM教学中的问题解决能力维度划为:理解问题能力、表征问题能力、解决问题能力、反思监控能力、评价交流能力和协作学习能力。最后,结合认知发展理论,阐明STEM教学中小学生问题解决能力的形成与培养特点。第二,构建STEM教学中的学习支架框架以及设计教学案例。本研究基于STEM问题解决能力的内涵,对学习支架的作用点进行分析,明确搭建支架的原则为:跨学科整合、主体性学习、多元性支持、适度性引导、动态性发展。此外,依据STEM教学中小学生问题解决能力的培养方向,将支架分为概念型支架、策略型支架、元认知型支架和同伴支架四类,并在剖析支架类型与表现形式关系基础上,选择范例、问题提示、建议、图表和对话合作五种形式,进而构建了支架框架。同时,依据STEM项目式学习和工程设计的过程,将支架框架嵌入到STEM问题解决对应环节中,构建基于学习支架的STEM教学框架,并依次设计了《电子蜡烛》、《智能照明》和《智能教室》三个教学案例。第三,STEM教学中搭建学习支架提升小学生问题解决能力的有效性验证。笔者选择在F市M小学四年级两个自然班中开展为期十周的教学活动,并对实验组（N=30人）和对照组（N=36人）分别实施三个教学项目。本研究采用准实验研究法,即实验组实施基于学习支架的STEM教学,提供支架作为教学干预,而对照组实施讲授式STEM教学。为评估小学生问题解决能力的提升情况,在实验前后测中,通过调查量表测评学生各维度问题解决能力的变化;在实验中,采用课堂参与性观察法,由三名观察人员使用STEM问题解决课堂观察评估矩阵量表对学生的问题解决过程进行评分,并采用作品评价表对不同时期的学生作品进行量化评估;在实验后,通过访谈实验组的教师和学生,了解他们对该教学方式的满意度。笔者采用量化和质性相结合的方式,收集过程性和结果性数据。实验结果表明:（1）STEM教学中搭建学习支架能显著提升小学生整体上和各维度的问题解决能力;（2）讲授式STEM教学对提升小学生问题解决能力有一定的效果;（3）相比于讲授式STEM教学,基于学习支架的STEM教学更具有显著性教学优势;（4）搭建支架能提高小学生在STEM问题解决过程的水平,以提升学生问题解决能力;（5）小组问题解决能力越强,其小组作品成绩越高。基于此,可得出以下研究结论:STEM教学中搭建学习支架对提升小学生问题解决能力有支持作用;基于学习支架的STEM教学有助于小学生问题解决能力的迁移拓展。本研究通过实践论证了STEM教学中搭建学习支架培养小学生的问题解决能力具有一定的可行性和有效性。虽然教学实践时间较短,研究对象不全面,但仍然具有一定的理论与实践意义,为学习支架应用于小学STEM教学提供了一定的实践参考。