万嵩海

一、科学大概念及其三个层次

科学大概念，就诸如“一片完整的叶具有共同的构造，包括叶片和叶柄两部分”等反映自然界特定事件和事实的具体科学概念而言，是在具体科学概念的基础上形成的对科学事实和科学事业更为宏观而概括性的认识和观念。

2009年10月，来自欧亚拉美七国的学者齐聚苏格兰罗蒙湖畔，共商国际科学教育的改革大计，他们对科学大概念做了如此解释—将能够用于解释和预测较大范围自然界现象的概念定义为大概念，并认为大概念不但包括生物、物理、化学等不同科学学科领域中具有核心意义的学科专属的核心概念，还包括数量较少的更为抽象的、跨学科的上位概念。这些上位概念可以分为两类：一类是关于我们周围世界的，例如尺度、对称性、因果关系、结构与功能;另一类是关于方法的，即科学概念如何通过人类活动而产生 [1]。

2013年4月，《美国新一代科学教育标准》正式颁布，其一大亮点是提出了通过围绕科学大概念来组织科学教育内容、实现中小学科学教育的横向整合，并将科学大概念分为以下三个层次：第一层次是在物质科学、生命科学、地球与空间科学、工程设计等领域中具有统领各自学科的核心概念。学科核心概念，至少要满足以下

4个条件中的两条，最好是都满足：（1）在科学学科中各自具有统领性的明显重要的概念，或是在具体学科知识中起到组织作用的关键概念;（2）帮助理解和研究更复杂概念和解决问题的关键知识;（3）与学生的兴趣和生活经验相关，或与需要科学和技术知识的社会或个人问题相关;（4）通过增加深度和复杂性，能在多个年级中进行持续的教和学。……