小學(xué)科學(xué)課程應(yīng)學(xué)什么是科學(xué)教育中的核心問題，對(duì)于這個(gè)問題的思考不僅涉及到課程的教學(xué)內(nèi)容，也涉及到科學(xué)教育的原則與目標(biāo)。
　　科學(xué)教育以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)為宗旨，具有多方面的目標(biāo)。除了掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，初步了解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系外，認(rèn)識(shí)和理解科學(xué)知識(shí)一直以來都是科學(xué)教育的一個(gè)重要目標(biāo)。因此，幾乎所有的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)花費(fèi)很多的精力來明確學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的科學(xué)知識(shí)和概念，形成“科學(xué)知識(shí)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”。而這項(xiàng)工作背后也蘊(yùn)涵了科學(xué)教育研究工作者和課程標(biāo)準(zhǔn)制訂者們長(zhǎng)期審慎的深思熟慮和良苦用心。
　　2010年，國(guó)際科學(xué)院聯(lián)盟(IAP)科學(xué)教育項(xiàng)目組總結(jié)多年的實(shí)踐和研究成果，以探究式科學(xué)教育為基礎(chǔ)撰寫出版了《科學(xué)教育的原則與大概念》一書，詳細(xì)地分析了科學(xué)教育的十個(gè)原則和十四個(gè)大概念，給世界各國(guó)的科學(xué)教育以明確啟示。
　　
　　科學(xué)教育的十個(gè)原則
　　
　　《科學(xué)教育的原則與大概念》一書中提出科學(xué)教育需要遵循的十個(gè)原則。
　　在這些原則中，有近半數(shù)的原則提到了科學(xué)概念。其實(shí)科學(xué)發(fā)展至今，早已形成龐大的科學(xué)體系，擁有多樣的科學(xué)領(lǐng)域和分支，產(chǎn)生和建立了大量的科學(xué)概念，這些概念來自不同的領(lǐng)域，分屬不同的表述層次，概念間存在多樣的復(fù)雜聯(lián)系，并且隨著科學(xué)研究的進(jìn)展不斷發(fā)生變化。
　　我們當(dāng)然不可能期望小學(xué)生學(xué)習(xí)如此多的科學(xué)概念，而應(yīng)是當(dāng)學(xué)生完成義務(wù)教育時(shí)，達(dá)到對(duì)科學(xué)的概念和過程有一個(gè)基本的理解。在小學(xué)的課程中，科學(xué)活動(dòng)都是從周圍的事物和事件開始的，這樣可以激發(fā)兒童的好奇心和興趣。因而，小學(xué)的科學(xué)活動(dòng)并不缺乏能使學(xué)生感知的內(nèi)容，而在于難以選擇恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容，使得學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)能學(xué)到對(duì)他們一生都有用的知識(shí)和能力。
　　故而，如何在如此廣博的動(dòng)態(tài)發(fā)展的“科學(xué)概念庫(kù)”中選擇一小部分最精煉、最重要的科學(xué)概念，構(gòu)成最適合孩子在小學(xué)階段的有限時(shí)間里學(xué)習(xí)的“科學(xué)知識(shí)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”，這不僅是小學(xué)科學(xué)教育要回答的一個(gè)重要問題，也是科學(xué)教育工作者一直以來研究工作的重點(diǎn)。
　　
　　科學(xué)教育的大概念
　　
　　何為大概念，為什么需要大概念，如何選擇大概念，如何從小概念到大概念等一系列圍繞科學(xué)教育中的科學(xué)概念展開的論題在《科學(xué)教育的原則和大概念》一書中做出了詳細(xì)的闡述和分析。書中指出：
　　
　　為什么需要大概念
　　在構(gòu)思科學(xué)教育的目標(biāo)時(shí)，在知識(shí)方面不是用一堆事實(shí)和理論，而是用趨向于核心概念的一個(gè)進(jìn)展過程。這些核心概念及進(jìn)展過程可以幫助學(xué)生理解與他們?cè)谛Ｒ约半x開學(xué)校以后生活有關(guān)的一些事件和現(xiàn)象。我們把這些核心概念稱為科學(xué)上的大概念(Big Ideas)。
　　目前很多國(guó)家的科學(xué)教育都采用基于探究的教學(xué)。真正實(shí)現(xiàn)探究的教學(xué)會(huì)使學(xué)生理解和時(shí)?；仡櫼呀?jīng)學(xué)到的知識(shí)，以使新的概念從以前學(xué)到的知識(shí)中發(fā)展而得。探究教學(xué)會(huì)大大增加理解的深度，在時(shí)間的限制下，內(nèi)容的廣度必須要減少。因此，在推進(jìn)基于探究的科學(xué)教育的同時(shí)，必然需要選定一些大概念。
　　
　　如何選擇大概念
　　大概念是指可以適用于一定范圍中物體和現(xiàn)象的概念，與此對(duì)應(yīng)，將只運(yùn)用于特定觀察和實(shí)驗(yàn)的概念稱為小概念。
　　通過在日常生活中的活動(dòng)、觀察和思索，兒童在進(jìn)入學(xué)校時(shí)已經(jīng)形成了有關(guān)世界的一些概念，這就是科學(xué)教育要達(dá)到的知識(shí)理解、能力和態(tài)度方面目標(biāo)的起點(diǎn)。為了有助于學(xué)生逐步進(jìn)展到最終的目標(biāo)，了解進(jìn)展的方向和特性是很重要的。
　　為了確定概念的進(jìn)展過程，一方面需要邏輯分析，以找出更為復(fù)雜的概念是如何基于較簡(jiǎn)單的概念開始建構(gòu)的(例如，在學(xué)習(xí)密度以前，需要建立質(zhì)量和體積的概念)；另一方面也需要依靠來自對(duì)思維發(fā)展的實(shí)證研究?？茖W(xué)的概念經(jīng)常是復(fù)雜的，理解它的進(jìn)展過程取決于多種內(nèi)部和外部的因素，因而不同學(xué)生之間的概念進(jìn)展將會(huì)因?qū)W生在校內(nèi)和校外所遇到的情況不同而各不相同。想要得到一個(gè)適用于所有學(xué)生的、對(duì)進(jìn)展的精確描述是不現(xiàn)實(shí)的，但是可以對(duì)一些共同的趨向進(jìn)行大致的描述，說明我們對(duì)他們從學(xué)前到中學(xué)在不同教育階段中進(jìn)展的預(yù)期。
　　確定大概念是困難的，我們不可能把科學(xué)的整個(gè)內(nèi)容都放到課程目標(biāo)中去，在總結(jié)了各種建議之后形成了大概念應(yīng)該具有的標(biāo)準(zhǔn)：
　　·能夠用于解釋眾多的物體、時(shí)間和現(xiàn)象，而它們是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)和畢業(yè)以后的生活中會(huì)遇到的。
　　·提供作決策時(shí)所遇到問題的理解基礎(chǔ)，而這些決策將會(huì)關(guān)系到學(xué)生自己和他人的健康與幸福，以及環(huán)境和能源的使用。
　　·當(dāng)人們提出有關(guān)自身和自然環(huán)境的問題，他們能以愉快和滿意的方式回答或?qū)で蠡卮稹?br/>　　·具有文化上的意義，例如對(duì)人類自身有關(guān)的觀點(diǎn)——回顧科學(xué)史上的成就，來自研究自然的靈感和人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。
　　同時(shí)科學(xué)具有多個(gè)方面，包括有關(guān)世界的知識(shí)和與獲得這些知識(shí)的過程有關(guān)的知識(shí)。在科學(xué)教育中這兩方面應(yīng)結(jié)合在一起，這樣學(xué)習(xí)者能夠了解科學(xué)活動(dòng)的過程，以及通過科學(xué)活動(dòng)過程產(chǎn)生的概念。
　　基于以上的考慮，書中給出了科學(xué)教育中的14個(gè)大概念，包括10個(gè)科學(xué)概念、4個(gè)關(guān)于科學(xué)的概念。
　　
　　如何從小概念到大概念
　　大概念是復(fù)雜的，它們的抽象程度遠(yuǎn)超出了年幼兒童能掌握的水平。因而，并不是直接把它們教給學(xué)生，否則他們不能將這些詞匯和自然界相關(guān)事件相聯(lián)系，只會(huì)導(dǎo)致對(duì)詞匯的死記硬背。在小學(xué)科學(xué)課程中，教學(xué)所涉及的探究活動(dòng)應(yīng)與學(xué)生的生活相關(guān)，特別是能激發(fā)學(xué)生的興趣。對(duì)教材開發(fā)者和教師而言，關(guān)鍵是要保證教學(xué)能讓學(xué)生從學(xué)習(xí)特定的課題出發(fā)建立的小概念能逐漸發(fā)展成較大的概念。
　　要做到這一點(diǎn)，首先就必須了解兒童的早期科學(xué)概念。已經(jīng)有大量的對(duì)兒童概念的研究表明，當(dāng)兒童進(jìn)入學(xué)校時(shí)已經(jīng)形成了關(guān)于周圍世界許多方面的概念。由于這些概念是兒童自己形成的，這對(duì)他們很有意義，所以不容易被改變，特別是“科學(xué)的”概念常常與人的直覺相反，因此兒童的概念經(jīng)常包含不科學(xué)或不確定的成分。
　　教學(xué)需要將兒童的概念作為起點(diǎn)，以進(jìn)展到更為科學(xué)的概念。如何幫助兒童改變他們的概念，取決于如何看待概念發(fā)展的過程。目前有三種可供考慮的進(jìn)展形式，包括爬梯子式、拼圖式和螺旋訓(xùn)練式。因?yàn)樯婕暗絻和延械母拍?，每一種模式都需要有將它從較小的概念進(jìn)展到較大概念的方法。這些方法會(huì)依據(jù)概念本身的特性不同，以及引導(dǎo)概念進(jìn)展的經(jīng)驗(yàn)不同而變化。
　　把概念的進(jìn)展看作一個(gè)從特定事件或物體開始，逐漸擴(kuò)展到能解釋更廣范圍經(jīng)驗(yàn)的概念的過程，這將對(duì)科學(xué)教學(xué)法有明顯的指導(dǎo)意義。
　　
　　總結(jié)
　　
　　可見，在小學(xué)科學(xué)教育中如何鑒別和明確學(xué)生在小學(xué)階段應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)和可以掌握的主要科學(xué)概念尤為重要。這些科學(xué)概念的選取，既要適應(yīng)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的需要，又要滿足小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和終身學(xué)習(xí)的要求；既要繼承和延續(xù)優(yōu)秀科學(xué)教育的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又要盡可能體現(xiàn)國(guó)際科學(xué)教育的先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢(shì)。
　　小學(xué)科學(xué)課程面向全體學(xué)生，以科學(xué)探究為主要學(xué)習(xí)方法，圍繞主要的科學(xué)概念和模型組織教學(xué)，這些正是《科學(xué)教育的原則和大概念》一書所揭示的重要理念，也正是探究式科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)所