随着新课改的不断深入,机器人的教育价值在我国基础教育阶段已获初步认可,机器人进入学校课堂也将成为一种新常态。协作问题解决是中小学机器人教学中学习活动开展的主要形式。然而,教师却往往更加看重学生的课堂任务完成情况,忽略了学生解决问题所需要的过程技能。元认知支架可以从元认知层面为学生协作问题解决学习提供支持与引导,促使学生参与各种调控过程,进而有效改善学生的协作问题解决活动。元认知支架支持学生的协作问题解决活动需要关注哪些要素?如何在机器人教学中应用元认知支架,促进学生协作解决问题?这些问题都有待进一步的探究。本研究通过分析机器人教学实践中存在的问题,构建了促进协作问题解决的小学机器人教学元认知支架干预模型,并结合具体机器人课程,开展元认知支架案例设计,通过实践应用,检验元认知支架对于学生协作问题解决能力、过程与结果的促进效果。基于文献梳理与课堂观察,本研究总结了小学机器人课程中学生协作问题解决活动中存在的问题,结合“构建劣构问题、赋予学生主动权、确定非评价立场、允许学生自发互动以及提供一定的趣味化支持”五个设计要点,设计了以协作问题解决为核心的小学机器人教学活动流程。研究以PISA 2015的协作问题解决框架为基础,从元认知的计划、监控、反思三个方面确定了元认知支架的应用时机与作用形式,构建了促进协作问题解决的机器人教学元认知支架干预模型。实证研究部分包括两个方面,一是测评工具的构建,二是元认知支架干预模型的应用。（1）测评工具的构建:本研究所采用的协作问题解决评价体系是在PISA 2015协作问题解决框架的基础上构建的。本研究在分析中将协作问题解决视作三个方面的综合（即过程、能力与结果）,通过对这三个方面的具体分析,探讨小学机器人教学中元认知支架对学生协作问题解决的影响。（2）实证分析:准实验研究的自变量为是否提供元认知支架,因变量为学生的协作问题解决成效。本研究基于元认知支架干预模型和机器人教学设计要点,选择《走8字》、《熊猫迷宫》、《自动驾驶》三个项目,设计学生的协作问题解决任务和具体的元认知支架。利用问卷调查、课堂观察等方法,分析元认知支架对于学生协作问题解决的影响。同时结合师生访谈,为修改完善元认知支架提供建议。最终通过分析概括,本研究得到以下结论:（1）元认知支架能够有效促进学生多个维度协作问题解决能力的提升,但可能在一定程度上抑制学习者“采取行动”能力的发展;（2）元认知支架有助于促进学生参与协作问题解决活动,支架为学生合理分工提供了支持,一定程度上避免了学生零参与的情况,从而提升学生的参与度与参与质量。（3）元认知支架有助于优化学生的调节学习行为,通过引导学生选择、安排、调整并使用各方面资源,使得学生更好地开展协作问题解决,有效提升学生的协作问题解决效果。