知识经济和智慧技术的快速发展带给人类越来越多亟待解决的复杂问题,社会对学习者的能力提出了新的要求。为了更好地应对未来挑战,培养学习者的21世纪核心素养成为全球教育共同追求的目标。核心素养是指学习者在解决复杂问题时应具备的知识、能力和态度。随着新一轮课程改革的推进,核心素养教育在我国得到了快速发展。项目式学习以培养具有问题解决能力的学习者为目标与课程改革需要高度契合。学习者基于对真实情境下的驱动性问题进行持续探究和深度思考,形成可视化的项目成果,实现了学习者由被动接受者到主动设计者,由接收器到生产者的角色转变,切实培养学生跨情境的知识迁移能力与面对复杂问题的解决能力。项目学习者在探究过程中具有一定的自主决策权,但不意味着教师的完全放手。学生面对认知超载的复杂学习任务时往往不能独立完成,学习支架可以提供支援以确保自主探究活动的顺利开展。然而,当项目式学习常态于小学数学课堂,一线教师在运用学习支架时面临着各种各样的问题和困惑。大多数教师不清楚在项目式学习实践中可以向学生提供什么类型的学习支架,对如何合理运用项目式学习支架更是一筹莫展。本研究结合教师在数学项目式学习中遇到的现实问题,确定以认知负荷理论和建构主义学习理论为理论指导,结合小学数学课程内容和学习者特征,通过降低学习者的外在认知负荷、内在认知负荷以及提升相关认知负荷,设计基于认知负荷理论的项目式学习支架,根据小学五年级数学第一单元《倍数与因数》课程内容,设计相应的项目式学习活动与学习支架,并开展基于认知负荷理论的项目式学习支架的实证研究,通过测量学生的认知负荷指标和数学知识掌握情况验证项目式学习支架设计的有效性。理论层面上,丰富发展了项目式学习支架的理论研究,从小学数学项目式学习过程确定了学习支架类型,明确了降低内在、外在认知负荷和提升相关认知负荷的学习支架表现形式,并为项目式学习支架运用于项目活动的设计提供了范例。实践层面上,小学数学项目式学习支架的设计可以为一线教师开展混合学习环境下的项目式学习提供可操作的实践指导。本研究由文献梳理、支架设计、准实验研究与成效分析四个阶段组成。在文献梳理阶段,笔者通过对国内外认知负荷、项目式学习支架相关研究进行梳理与分析,总结当前项目式学习支架实施存在的问题。结果发现,未能提供明确的项目式学习支架实践类型与项目式学习带来的总体认知负荷超载是制约项目式学习数学教学实践推进的主要原因。针对这些现实问题,在支架设计阶段,基于认知负荷理论,分析了小学数学学习特征和小学生心理特征,从项目式学习过程和基于认知负荷理论的项目化学习支架两个维度阐释项目式学习支架的类型和表现形式。在准实验研究阶段,小学五年级的学生作为实验对象,基于北师大版小学数学五年级第一单元学习内容,设计混合学习环境下的项目式学习活动,并以深圳市南山区第二实验学校五（1）班作为实验班（运用基于认知负荷理论的项目式学习支架）,五（5）班作为对照班（不运用基于认知负荷理论的项目式学习支架）进行准实验研究。在成效分析阶段,根据收集的实验数据,分析项目式学习支架对实验班学生认知负荷和数学知识掌握情况的影响,进一步验证学习支架对优化学生认知负荷的有效性。本研究对项目式学习支架的成效分析包括认知负荷的三个指标（次任务反应时、任务难度、心理努力）与数学知识掌握情况（学习记忆成绩、学习迁移成绩）两个维度。结果显示:小学数学项目式学习支架中的先前组织者、思维导图和自我解释均可以优化学生的认知负荷。