 本世纪以来世界主要的发达国家和经合组织，联合国教科文组织等国际组织都在积极推动基于核心素养的改革。核心素养的培养是学生能够适应个人发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
而简单的知识点没有办法成为学生符合现在社会需要的必备品格和关键能力，所以核心素养的培养必须需要核心概念。 除此之外，目前义务教育课程改革的目标强调基于大概念的教学。在科学技术飞速发展的当下，由于知识体系庞大，也必须选择综合性的方法和学习内容进行教学。
因此，基于核心概念，整合学科知识，促进学生参与实践，实现对重要原理的深入探索，发展学生对知识的深度理解，并提升学生的素养已经成为国际教育研究的共识，也是国际课程改革的一个方向。核心概念是某个知识领域的中心，包括基本概念、基本规律、基本原理，这些内容能够展现当代学科的图景，是学科结构的主干部分。 比如数学里面的几何、代数、统计等几个大的核心概念构成了数学学科的基本框架。  选择核心概念有严格的标准，要展现当代科学的主要观点和思维结构；能够组织和解释大量的现象和数据；包括了大量的逻辑内容，有足够的空间用于解释、概括和推论。 还要可以用于生活中常见的情况和环境；可以提供许多机会，用于发展与本学科特色相关的认知技能与逻辑思维过程。 要可以用于组建更高阶的概念，并能与其他学科的概念结构建立联系；要表达科学在人类智力成果中所占据的地位。  核心概念可以分为两类，一类是科学概念，一类是关于科学的概念。在《科学教育的原则和大概念》一书中讨论了科学中的14个大概念。 如宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的、物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用等等。其中前十个是科学概念，而后四个是关于科学的概念。 在14个大概念中，我们将关于物质科学、生命科学、地球宇宙科学三个领域合在一起，构成了十一个学科核心概念，涉及到物理、化学、生物、地理，由此可以看出其中的整合性。
比如说物质与能量不仅存在于物质科学中，生命科学、地球宇宙科学中也有物质与能量，这就是一种跨学科的概念，这种跨学科概念还有结构和功能、系统与模型、稳定与变化。 在教学过程中，要设计教学，首先从学科核心概念的角度出发设计，同时要真正帮助学生理解跨学科的核心概念。  跨学科的核心概念不是一个单纯的学科，而是对不同的学科核心概念进行整合。在学科核心概念里面也需要考虑互相之间的联系，进行整合。从这个意义上来讲，不难理解在实施核心概念教学时，需要开展跨学科的合作。比如自然科学领域，物理、化学、生物不仅仅要分成物理、化学、生物独立的教研室，还要有一个教研室之间合作的机制，就如何实现学科的交叉融合，以及帮助学生形成跨学科概念提供一定的研究基础和教研基础。 概念教学往往与学习进阶联系在一起，此次我国课程改革特别强调了学习进阶。
2004年，《加拿大科学、数学和技术教育杂志》第4卷第1期专刊发表关于学生长期科学概念发展的学习进阶报告研究，这是科学教育领域第一次正式提出学习进阶。 美国国家研究理事会对学习进阶做出如下定义：学习进阶是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的描述。  也有人提出学习进阶实质上就是对核心概念的理解的逐级深入和持续发展。通过学习进阶，发展学生对核心概念的理解，帮助学生形成良好的知识结构、深度理解科学概念、提高解决问题的能力，已经成为当代基础教育科学课程改革的核心理念。关于学习进阶的研究有以下五个方面： 第一，基于核心概念构建和呈现学习进阶 第二，考察学生理解核心概念的真实路径 第三，开发学习进阶的评价工具 第四，研究学生科学思维的发展 第五，强调科学内容与日常生活问题结合，从日常生活情景中建立有关科学能力的学习进阶层级。 2004年英国修订的《国家科学教育标准》体现了学习进阶的思想。从内容上来讲，英国的课程标准化具有主题一致性的特点。比如从KS1到KS3的学段所涉及的科学内容包括电与磁、光与声、力与运动、地球与外层空间、能量与能量的传递五个主题，而每个主题在不同学段的学习内容的深度和广度逐渐增加，具有进阶的特点。美国《下一代科学教育标准》吸收了学习进阶的研究成果，以学习进阶的形式呈现核心概念和工程实践的学段发展，有序地安排了不同概念地呈现顺序。并逐级安排了同一概念在不同学习阶段的深层次理解，为学科核心概念、跨学科概念、技术与工程实践、STSE教育和科学本质观教育构建了各自的进阶矩阵，为工程设计构建了进阶关系图。第一，学习的路径是一个逐渐累积、日臻完善的过程。应该突出核心概念在课程内容中的中心地位，加强课程内容的贯通性。围绕核心概念组织少而精的课程内容，从而有利于学习者深度学习以及思维的纵深发展，有利于加强学习者对核心概念的深度理解，建构合理有效的知识结构，对知识进行有效的迁移。第二，学生对科学概念的理解存在多个不同的中间水平，学生需要经历这些水平方能实现不断进步发展。核心概念教学的有效实施，在教学课程的设计上要做到“三适合、两遵循”，即适合学生的认知水平、知识经验、兴趣特点，遵循学习规律、学科规律。因此，在实施核心概念教学时不仅要明确思维型教学的目标、思想、基本原理、基本要素等，还需要理解核心概念的本质、功能，以及什么是进阶。概念是一类事物的共同属性或者本质特征在大脑中的反映。概念的内涵就是指这个概念的含义，即该概念所反映的事物对象所特有的属性。例如：“商品是用来交换的劳动产品”。其中，“用来交换的劳动产品”就是概念“商品”的内涵。 概念的外延就是指这个概念所反映的事物对象的范围。即具有概念所反映的属性的事物或对象。
例如：“森林包括防护林、用材林、经济林、特殊用途林”，这就是从外延角度说明“森林”的概念。概念的内涵和外延具有反比关系，即一个概念的内涵越多，外延就越小；反之亦然。概念是思维活动的结果和产物，同时又是思维活动借以进行的单元。下面对科学里涉及到的几个概念进行举例说明要怎样理解核心概念。物质的结构与性质。不同组成与结构的物质具有不同的性质，即结构决定性质，而性质又决定功能和用途，这是一个非常核心的概念。认识物质的组成、性质及用途，在这个过程中有利于学生形成物质与能量、结构与功能等跨学科的一些概念。运动与相互作用。物质是运动的，运动有机械运动、热运动、电磁运动等。物质之间存在着相互作用力：电磁力、万有引力、强相互作用力、弱相互作用力。力可以改变的物体的形状和运动状态。在这一学习过程中可以让学生形成系统与模型的思想。生物体的稳态与调节。生物体是一个在内部和外部不断进行循环、能量流动和信息交换反馈的开放系统，可以通过自我调节来维持稳定。
如植物可以制造有机物为其他生物提供食物，动物可以通过获取其他生物的养分维持生存，人体可以通过一定的调节机制来完成复杂的生命活动。在这个过程中会涉及到物质与能量、稳定与变化等问题。对于如何落实核心概念的进阶，我们设计了基于核心素养的科学课程概念学习进阶设计模型。从核心概念维度，我们要考虑课程内容体现学科核心概念进阶体系，科学概念的深度学习体现学生建构科学观念，经历记忆、理解、运用、分析、评价、创造的过程。同时，认知过程从低阶向高阶过渡，体现学生的科学思维能力进阶。比如“物质的结构与性质”这个概念可以分为两个维度，一个是物质的结构，一个是物质的性质与变化。
结构决定性质这个就是核心观念，在物质的结构维度，要求从知道物质有不同形状、颜色等宏观描述，向能从微观视角理解、描述、表示物质的平面结构和立体结构进阶。从物质的性质与变化维度，1-2年级能描述常见物质的容易观察的物理性质；3-4年级能理解不易观察的物理性质，简单描述三态变化的特征；5-6年级能对比不同物质的物理性质，理解影响三态变化的因素。我们实施大概念教学不仅要考虑概念的进阶，而且要考虑目标的进阶、素养的进阶，这三者之间构成了一个大概念进阶的理解。基于思维型教学理论的教学实施，光有概念的理解还不够，还要真正理解思维型教学，反映教学的本质，将教学思想落实到教学中。按照课型要求，实施教学必须把事实性知识置于学习者的概念框架下；概念要被各种丰富的、有代表性的事实细节展现出来；要从感性到理性，从经验事实到科学概念、规律，从单一到综合，逐渐建构学科结构。学生形成概念，需要通过感知活动、思维加工、理解应用和形成结构四个心理过程，可能存在着感性认识不足、思维方法不当、受思维定势的消极影响和相关概念的干扰等心理障碍。因此，从学生形成概念的心理过程和心理障碍出发，落实概念教学需要教师重视概念学习的基本要求：需要使学生获得丰富的感性认识，掌握建立概念的思维方法。还需要明确概念的内涵和外延，运用概念解决实际问题，搞清概念之间的关系，建立概念的结构。按照课型要求实施教学，概念教学的过程可分为四个阶段。第一阶段，创设情境，感知事物，提出问题。从概念的形成规律来讲，形成感性认识是第一步，因此概念教学要通过创设情境，感知事物，提出问题。
第二阶段，自主探究，合作交流，形成概念。教师在第一阶段中激发了学生的学习动机后，让学生通过自主探究、合作交流的方式，在过程中通过抽象概括的方式形成概念。第三阶段，总结反思，明确内涵，理解外延。要让学生对自主探究、合作交流的过程和结果进行反思，从而理解概念的内涵、外延和形成方法。第四阶段，解决问题，应用迁移，形成结构。即应用所学的概念解决问题，将概念迁移到其他领域中，形成所学概念与其他概念的联系和结构。在概念教学的过程中，教师还要注重学生高阶思维的培养，把批判性思维和创造性思维融入到教学过程中。除此之外，教师要了解学生的相异概念。学生在学习之前大脑中存在前概念（相异概念），这个前概念可能是对的，也可能是错的，如果不了解学生的这些概念，就很难产生认知冲突，实现概念的转变。最后，实施大概念教学要实现教、学、评的一体化，评价中要考虑核心概念之间的关系及其应用。作者 | 胡卫平
整理 | 喻林娅 编辑 | 喻林娅
统筹 | 孙习涵
|
