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1.学习进阶的提出
2005年，美国国家研究理事会的报告《建立州科学评价体系》中提出学习进阶可能是更好地解决评价、课程以及教学连贯性的工具，首次提出：学习进阶是理论研究者、考试命题者、课程编制者、教育决策者对话的重要渠道，是沟通学习研究和学校课堂实践的桥梁，是联结课程标准、教学与评价促进一致性的最具潜力的工具。
2007年，美国国家研究理事会在报告《让科学走进学校：K-8年级的科学教与学》中，明确指出学习进阶在开发更具有连续性的科学课程和教学上的潜在价值。2013年，美国正式颁布了《新一代科学教育标准》，将学习进阶研究的成果和思想贯穿其中。
2.学习进阶的定义和内涵
到目前为止，学者们对学习进阶的定义并没有形成统一的认识，国内外不同学者对其内涵有不同的理解。如美国《让科学走进学校：K-8年级的科学教与學》中对学习进阶的理解是：学习进阶描述学生对于某个主题连续的、更加熟练的思考方式，这些思考方式能随着学生对这个主题的学习和探究连续发展。我国的刘恩山教授认为：学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。由此看出，不同学者关于学习进阶的表述虽有差异，但对学习进阶的本质已经达成共识，即学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径和思考方式的描述。
学习进阶的思想认为学习是一种不断积累、发展的过程。学生对核心概念的理解不是一蹴而就的，需要经过许多不同的中间阶段，在一定的时间范围内，依靠恰当的教学策略，学生对这一核心概念的理解和运用才会逐渐发展、不断成熟。了解学习进阶的内涵能帮助我们更好地理解学习进阶，并将其更好地应用于小学科学教科书的编写和教学实践。
（1）理解什么是“阶”
学习进阶的“阶”代表了学生不同的思考方式，而不是简单地以是否获得某个知识来判定。也就是说，到了更高层级的“阶”上，学生对同样内容的理解比低层级“阶”时要更深入，而不是“知道得更多”。
（2）关注怎样思考
学习进阶关注的是学生怎样思考，包括“错误思考”，因为“错误思考”有时更能体现学生在特定层级的思考方式。在传统的教学中，我们更关注知识的学习，将知识从简单到复杂讲授给学生，常常忽视学生是如何思考这些内容的。
（3）以核心概念为主线
学习进阶以核心概念为中心骨架，整合多学科领域内的科学知识和科学能力，使之成为统一整体。这种方式打破了以往零散的、简单罗列的知识呈现方式，使学生能够围绕核心概念构建知识体系和模型，并运用科学概念解释自然现象，提高自身科学素养。与此同时，研究者通过观察分析学生构建知识体系和模型的过程，能够为学习进阶中间各层级的划分和学生在各个水平上的发展特点的描述提供依据。
2005年，美国科学促进会提出大概念是能将众多的科学知识联为一致整体的科学学习的核心。大概念包括共通概念和学科核心概念，其中共通概念侧重于跨学科内容的组织，学科核心概念多用来整合某一学科内的知识。学科核心概念由若干重要概念构成，其中包括重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。美国《K-12科学教育框架》确定了13个核心概念，其中物质科学4个，生命科学4个，地球与空间科学3个，工程、技术和科学的应用2个。我国2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（下文简称“新课标”）在物质科学领域选择了6个主要概念，在生命科学领域选择了6个主要概念，在地球与宇宙科学领域选择了3个主要概念，在技术与工程领域选择了3个主要概念，这18个主要概念构成了小学科学的学习内容。
大单元结构
教科版小学《科学》教科书（下文简称“本教材”）采用的是科学概念和科学探究双螺旋（科学态度和科学、技术、社会与环境为辅线）协同发展的编写理念模型，具体表现为大单元的组织形式和四个板块的呈现方式。
1.大单元的组织形式
采用大单元的组织形式能够体现科学概念的连贯性和综合性，挖掘学生在科学探究中的思维和认知发展过程，将新课标中的每一个具体知识条目以最优的方式组织到一起。这种组织形式能够在一段较长的学习时间内，以具体有趣的学习情境，将散落在不同主题下的具体知识围绕一个更为核心的概念重新编织。这种大单元结构，更有利于整合科学知识，引导学生用同一个概念解决不同情境中的问题，用逐渐发展的概念解决越来越复杂的问题，有利于促进学生对科学概念的理解。
2.四个板块的呈现方式
本教材中的每一课一般由聚焦、探索、研讨和拓展四个板块组成。四个板块的呈现方式是借鉴学习周期的策略，将探究活动的组织过程显性化，使师生不必再去识别过程，而是把注意力转移到理解活动的意义以及注重它们的联结上。
“聚焦”板块一般以陈述句的形式描述问题情境，以疑问句的形式提出1～2个学生可以探究的科学问题，以具有承上启下作用的语句将其与前一课的学习内容进行联系，体现课程的连贯性。
“探索”板块包括预测和测查前概念、制订探究计划、收集信息、组织和呈现证据以及形成初步解释等环节。这一板块通常以陈述句的形式出现，列出可供师生选择的观察（或实验）方法、有关资料（或数据）、所需的实验材料（或工具）等。
“研讨”板块呈现的主要是学生交流、讨论、论证时所应围绕的关键问题，一般以疑问句的形式引导学生抓住核心，陈述自己的观点，运用证据支撑自己的解释，并在个人论证的基础上展开集体论证以达成共识。
“拓展”板块为学生提供一系列的活动建议，帮助他们在课外进一步探究，将课堂所学扩展运用到生活中，或与其他学科领域的学习相交融。
在实际教学中，这四个板块并不是截然分开、机械使用的。板块划分的目的在于强调它们在探究活动中的功能和在意义联结中的作用。四个板块呈现的是一个既符合科学家的工作特点，又符合学生认知规律的教学过程，目的是让学生亲身经历和体验问题解决的系列科学实践。这个实践过程与学生转变他们的原有认识相关，与促进他们对科学的理解相关，与发展他们的认识能力相关，而且是以科学概念和科学探究共生的方式发生的。 3.情境式教学方式
在本教材中，采用大单元的组织形式以情境化的方式来展开教学，标题就是以主题命名的，如《动物的一生》单元，以养蚕作为一个具体的学习情境，饲养、观察、记录、交流、展示等活动贯穿始终。学生在养蚕的过程中，观察、记录、整理资料、提取有效信息形成结论，逐渐理解动物的生命活动和生命周期现象，自身能力随之得到提高。
整个单元以养蚕这个具体的学习情境展开，从蚕的一生延伸到昆虫的一生，再到更多动物的一生;由个别到一般、由个性到共性，构建动物生命周期的模型，引导学生用结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点认识世界。
以大单元进行教学与传统的教学方法不同。在传统的课堂教学中，学生学到的是碎片式的知识，大都是对事实性信息进行记忆和背诵，缺乏对这些信息的深层理解。大单元结构可以帮助学生形成连贯而完整的知识体系，这也对本教材的编写者提出了更高要求。编写者在单元的设计中，需要先了解学生的已有知识和经验，借助学习进阶的思想和相关研究成果，确定概念的发展水平，寻找更适合学生的概念構建路径。
这种大单元的组织形式实现了新课标的分学段目标，体现了新课标的主要概念随着学生认知的上升而不断丰富和提高，即能够基于学习进阶设计课程内容，使主要概念在单元（主题）中不断出现，每个单元都注意它们的相互支持和相互作用。如《动物的一生》单元对应的大概念有“动物能适应环境，通过获取植物和其他动物的养分来维持生存”“植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传”，这两个主要概念，在其他相关单元也会有所体现。这种设计，使得学生在科学学习中能够综合理解主要概念，而不仅仅是理解单个的概念，这对学生科学素养的形成是非常重要的。
大单元结构与学习进阶的交融
小学科学课程对于培养学生的科学素养、创新精神和实践能力具有重要的价值。新课标提出了四维度课程目标：科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境。同时，在课程内容方面，以四大领域的18个主要科学概念界定了1～2年级、3～4年级、5～6年级这三个不同学段的课程内容。
新课标的科学知识目标的设计，一是将科学知识分解成物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域;二是基于不同年龄学生思维发展的特点和科学学科的特点，分段设计学习目标。
生命科学领域科学知识的总目标是：了解生物体的主要特征，知道生物体的生命活动和生命周期;认识人体和健康，以及生物体与环境的相互作用。
新课标对四大领域都给出了相应的主要概念，小学阶段六年的学习都是在帮助学生建立这些主要概念，主要概念之下有一些支持性、细节性的概念帮助学生理解主要概念。对主要概念的理解是贯穿在六年的教学之中的。在生命科学领域，教师需要帮助学生形成以下六个主要概念：
地球上生活着不同种类的生物。
植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存。
动物能适应环境，通过获取植物和其他动物的养分来维持生存。
人体由多个系统组成，各系统分工配合，共同维持生命活动。
植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传。
动植物之间、动植物与环境之间存在着相互依存的关系。
新课标进一步将这六个主要概念分学段给出了细节性的要求：其中1～2年级要求学生“认识周边常见的动物和植物，能简单描述其外部主要特征”;3～4年级要求学生“初步了解植物体和动物体的主要组成部分，知道动植物的生命周期;初步了解动物和植物都能产生后代，使其世代相传;能根据有关特征对生物进行简单分类;初步认识人体的主要生命活动”;5～6年级要求学生“初步认识人体的主要生命活动和人体健康;初步了解动物与植物之间的相互关系;了解生物的生存条件和生物的多样性”。也就是说，在本教材的编写中，编者要按照分阶段的学习目标安排教学内容，上一阶段的教学内容要为下一阶段打好基础。
根据新课标的要求，在生命科学领域，通过六年的学习，学生应建立起上述六个主要概念，能够从个体的外部形态、结构和生命活动、繁殖，以及个体与周围环境（生物环境和无机环境）的关系等方面逐步构建对生命的初步认识。本教材中生命科学领域有10个以“大单元”的组织形式来呈现的单元（见表1）。
在本教材中，对主要概念的学习，不是一蹴而就的，而是通过学习进阶的方式，螺旋上升式地进行设计，每一个阶段都有一个不是简单重复的新的要求。
以“植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存”这个主要概念为例，新课标将它的下级概念分为“植物具有获取和制造养分的结构”“植物的一生会经历不同的发展阶段，其外部形态结构也会发生相应的变化”“植物能够适应其所在的环境”，其中“植物具有获取和制造养分的结构”又可以按学段分成更为具体的学段要求：1～2年级是“说出植物需要水和阳光以维持生存和生长”;3～4年级是“描述植物一般由根、茎、叶、花、果实和种子组成，这些部分具有帮助植物维持自身生存的相应功能”;5～6年级是“知道植物可以吸收阳光、空气和水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分”。在本教材中，1～2年级的《植物》单元，3～4年级的《植物的生长变化》单元，5～6年级的《生物与环境》单元分别落实新课标中该主要概念的分段学习目标，使学生逐步建立这个主要概念。
《植物的生长变化》单元安排在四年级下册。在这个单元中，学生将亲历栽培植物的活动，观察绿色开花植物的生长发育过程，认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子等植物器官，理解植物的各器官在植物生长发育、繁殖后代的过程中发挥的作用。这个单元与《植物》单元、《生物与环境》单元构成了学习进阶。完成三个阶段的学习之后，学生就能逐步建立“植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存”的概念。在本教材中，生命科学领域包含植物、动物、人体三条支线（见表2）。
这三条支线既相互独立，又相互关联。随着学段的提升，学生的认识也逐渐加深，初步形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点，形成热爱大自然、爱护生物的情感。
事实上，每个大单元都承载着不止一个主要概念，生命科学领域的主要概念，也不止在一个大单元中体现（见表3），它们相互交融，使学生在整个小学阶段的科学学习中，逐渐能够深入地、综合地理解这些主要概念。
在大单元的每一课设计中，都尽可能体现不同学科的研究方法。在生命科学领域，重点体现了观察、比较、分类和描述等方法，以探究式学习为主要学习方式，着重培养学生的探究能力，引导他们用系统的思想去认识生物（见表4）。
探究式学习方式在大单元结构中贯穿始终，能帮助学生获得类似科学家工作的相关体验，从而更深刻地理解主要概念，理解科学家工作的方法和看待世界的方式，认识科学的本质。本教材中几乎每一课的设计都是从提出问题开始，通过收集事实、获得证据、集体论证，形成贯穿于某一主题学习的连续的科学思维，使学生理解每个步骤之间的关系，形成探究思维。随着年级的升高，本教材根据不同单元主题，增加了科学探究的复杂程度和丰富性，使学生的科学探究水平逐步提高，这也是学习进阶的体现。
在大单元结构中，学生能够通过对某一主要概念的连续且有层级的进阶式学习，最终对知识有深入的理解并能迁移应用。大单元结构也更有利于学生形成完整的、系统的概念，更符合学生的认知规律。大单元结构与学习进阶的交融最终能够帮助学生真正成为科学学习的主要参与者，开展属于他们的“自己的研究”，这也是近年来我们在小学科学教材建设中一直努力探索并期望做到的。
2005年，美国国家研究理事会的报告《建立州科学评价体系》中提出学习进阶可能是更好地解决评价、课程以及教学连贯性的工具，首次提出：学习进阶是理论研究者、考试命题者、课程编制者、教育决策者对话的重要渠道，是沟通学习研究和学校课堂实践的桥梁，是联结课程标准、教学与评价促进一致性的最具潜力的工具。
2007年，美国国家研究理事会在报告《让科学走进学校：K-8年级的科学教与学》中，明确指出学习进阶在开发更具有连续性的科学课程和教学上的潜在价值。2013年，美国正式颁布了《新一代科学教育标准》，将学习进阶研究的成果和思想贯穿其中。
2.学习进阶的定义和内涵
到目前为止，学者们对学习进阶的定义并没有形成统一的认识，国内外不同学者对其内涵有不同的理解。如美国《让科学走进学校：K-8年级的科学教与學》中对学习进阶的理解是：学习进阶描述学生对于某个主题连续的、更加熟练的思考方式，这些思考方式能随着学生对这个主题的学习和探究连续发展。我国的刘恩山教授认为：学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。由此看出，不同学者关于学习进阶的表述虽有差异，但对学习进阶的本质已经达成共识，即学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径和思考方式的描述。
学习进阶的思想认为学习是一种不断积累、发展的过程。学生对核心概念的理解不是一蹴而就的，需要经过许多不同的中间阶段，在一定的时间范围内，依靠恰当的教学策略，学生对这一核心概念的理解和运用才会逐渐发展、不断成熟。了解学习进阶的内涵能帮助我们更好地理解学习进阶，并将其更好地应用于小学科学教科书的编写和教学实践。
（1）理解什么是“阶”
学习进阶的“阶”代表了学生不同的思考方式，而不是简单地以是否获得某个知识来判定。也就是说，到了更高层级的“阶”上，学生对同样内容的理解比低层级“阶”时要更深入，而不是“知道得更多”。
（2）关注怎样思考
学习进阶关注的是学生怎样思考，包括“错误思考”，因为“错误思考”有时更能体现学生在特定层级的思考方式。在传统的教学中，我们更关注知识的学习，将知识从简单到复杂讲授给学生，常常忽视学生是如何思考这些内容的。
（3）以核心概念为主线
学习进阶以核心概念为中心骨架，整合多学科领域内的科学知识和科学能力，使之成为统一整体。这种方式打破了以往零散的、简单罗列的知识呈现方式，使学生能够围绕核心概念构建知识体系和模型，并运用科学概念解释自然现象，提高自身科学素养。与此同时，研究者通过观察分析学生构建知识体系和模型的过程，能够为学习进阶中间各层级的划分和学生在各个水平上的发展特点的描述提供依据。
2005年，美国科学促进会提出大概念是能将众多的科学知识联为一致整体的科学学习的核心。大概念包括共通概念和学科核心概念，其中共通概念侧重于跨学科内容的组织，学科核心概念多用来整合某一学科内的知识。学科核心概念由若干重要概念构成，其中包括重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。美国《K-12科学教育框架》确定了13个核心概念，其中物质科学4个，生命科学4个，地球与空间科学3个，工程、技术和科学的应用2个。我国2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（下文简称“新课标”）在物质科学领域选择了6个主要概念，在生命科学领域选择了6个主要概念，在地球与宇宙科学领域选择了3个主要概念，在技术与工程领域选择了3个主要概念，这18个主要概念构成了小学科学的学习内容。
大单元结构
教科版小学《科学》教科书（下文简称“本教材”）采用的是科学概念和科学探究双螺旋（科学态度和科学、技术、社会与环境为辅线）协同发展的编写理念模型，具体表现为大单元的组织形式和四个板块的呈现方式。
1.大单元的组织形式
采用大单元的组织形式能够体现科学概念的连贯性和综合性，挖掘学生在科学探究中的思维和认知发展过程，将新课标中的每一个具体知识条目以最优的方式组织到一起。这种组织形式能够在一段较长的学习时间内，以具体有趣的学习情境，将散落在不同主题下的具体知识围绕一个更为核心的概念重新编织。这种大单元结构，更有利于整合科学知识，引导学生用同一个概念解决不同情境中的问题，用逐渐发展的概念解决越来越复杂的问题，有利于促进学生对科学概念的理解。
2.四个板块的呈现方式
本教材中的每一课一般由聚焦、探索、研讨和拓展四个板块组成。四个板块的呈现方式是借鉴学习周期的策略，将探究活动的组织过程显性化，使师生不必再去识别过程，而是把注意力转移到理解活动的意义以及注重它们的联结上。
“聚焦”板块一般以陈述句的形式描述问题情境，以疑问句的形式提出1～2个学生可以探究的科学问题，以具有承上启下作用的语句将其与前一课的学习内容进行联系，体现课程的连贯性。
“探索”板块包括预测和测查前概念、制订探究计划、收集信息、组织和呈现证据以及形成初步解释等环节。这一板块通常以陈述句的形式出现，列出可供师生选择的观察（或实验）方法、有关资料（或数据）、所需的实验材料（或工具）等。
“研讨”板块呈现的主要是学生交流、讨论、论证时所应围绕的关键问题，一般以疑问句的形式引导学生抓住核心，陈述自己的观点，运用证据支撑自己的解释，并在个人论证的基础上展开集体论证以达成共识。
“拓展”板块为学生提供一系列的活动建议，帮助他们在课外进一步探究，将课堂所学扩展运用到生活中，或与其他学科领域的学习相交融。
在实际教学中，这四个板块并不是截然分开、机械使用的。板块划分的目的在于强调它们在探究活动中的功能和在意义联结中的作用。四个板块呈现的是一个既符合科学家的工作特点，又符合学生认知规律的教学过程，目的是让学生亲身经历和体验问题解决的系列科学实践。这个实践过程与学生转变他们的原有认识相关，与促进他们对科学的理解相关，与发展他们的认识能力相关，而且是以科学概念和科学探究共生的方式发生的。 3.情境式教学方式
在本教材中，采用大单元的组织形式以情境化的方式来展开教学，标题就是以主题命名的，如《动物的一生》单元，以养蚕作为一个具体的学习情境，饲养、观察、记录、交流、展示等活动贯穿始终。学生在养蚕的过程中，观察、记录、整理资料、提取有效信息形成结论，逐渐理解动物的生命活动和生命周期现象，自身能力随之得到提高。
整个单元以养蚕这个具体的学习情境展开，从蚕的一生延伸到昆虫的一生，再到更多动物的一生;由个别到一般、由个性到共性，构建动物生命周期的模型，引导学生用结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点认识世界。
以大单元进行教学与传统的教学方法不同。在传统的课堂教学中，学生学到的是碎片式的知识，大都是对事实性信息进行记忆和背诵，缺乏对这些信息的深层理解。大单元结构可以帮助学生形成连贯而完整的知识体系，这也对本教材的编写者提出了更高要求。编写者在单元的设计中，需要先了解学生的已有知识和经验，借助学习进阶的思想和相关研究成果，确定概念的发展水平，寻找更适合学生的概念構建路径。
这种大单元的组织形式实现了新课标的分学段目标，体现了新课标的主要概念随着学生认知的上升而不断丰富和提高，即能够基于学习进阶设计课程内容，使主要概念在单元（主题）中不断出现，每个单元都注意它们的相互支持和相互作用。如《动物的一生》单元对应的大概念有“动物能适应环境，通过获取植物和其他动物的养分来维持生存”“植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传”，这两个主要概念，在其他相关单元也会有所体现。这种设计，使得学生在科学学习中能够综合理解主要概念，而不仅仅是理解单个的概念，这对学生科学素养的形成是非常重要的。
大单元结构与学习进阶的交融
小学科学课程对于培养学生的科学素养、创新精神和实践能力具有重要的价值。新课标提出了四维度课程目标：科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境。同时，在课程内容方面，以四大领域的18个主要科学概念界定了1～2年级、3～4年级、5～6年级这三个不同学段的课程内容。
新课标的科学知识目标的设计，一是将科学知识分解成物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域;二是基于不同年龄学生思维发展的特点和科学学科的特点，分段设计学习目标。
生命科学领域科学知识的总目标是：了解生物体的主要特征，知道生物体的生命活动和生命周期;认识人体和健康，以及生物体与环境的相互作用。
新课标对四大领域都给出了相应的主要概念，小学阶段六年的学习都是在帮助学生建立这些主要概念，主要概念之下有一些支持性、细节性的概念帮助学生理解主要概念。对主要概念的理解是贯穿在六年的教学之中的。在生命科学领域，教师需要帮助学生形成以下六个主要概念：
地球上生活着不同种类的生物。
植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存。
动物能适应环境，通过获取植物和其他动物的养分来维持生存。
人体由多个系统组成，各系统分工配合，共同维持生命活动。
植物和动物都能繁殖后代，使它们得以世代相传。
动植物之间、动植物与环境之间存在着相互依存的关系。
新课标进一步将这六个主要概念分学段给出了细节性的要求：其中1～2年级要求学生“认识周边常见的动物和植物，能简单描述其外部主要特征”;3～4年级要求学生“初步了解植物体和动物体的主要组成部分，知道动植物的生命周期;初步了解动物和植物都能产生后代，使其世代相传;能根据有关特征对生物进行简单分类;初步认识人体的主要生命活动”;5～6年级要求学生“初步认识人体的主要生命活动和人体健康;初步了解动物与植物之间的相互关系;了解生物的生存条件和生物的多样性”。也就是说，在本教材的编写中，编者要按照分阶段的学习目标安排教学内容，上一阶段的教学内容要为下一阶段打好基础。
根据新课标的要求，在生命科学领域，通过六年的学习，学生应建立起上述六个主要概念，能够从个体的外部形态、结构和生命活动、繁殖，以及个体与周围环境（生物环境和无机环境）的关系等方面逐步构建对生命的初步认识。本教材中生命科学领域有10个以“大单元”的组织形式来呈现的单元（见表1）。
在本教材中，对主要概念的学习，不是一蹴而就的，而是通过学习进阶的方式，螺旋上升式地进行设计，每一个阶段都有一个不是简单重复的新的要求。
以“植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存”这个主要概念为例，新课标将它的下级概念分为“植物具有获取和制造养分的结构”“植物的一生会经历不同的发展阶段，其外部形态结构也会发生相应的变化”“植物能够适应其所在的环境”，其中“植物具有获取和制造养分的结构”又可以按学段分成更为具体的学段要求：1～2年级是“说出植物需要水和阳光以维持生存和生长”;3～4年级是“描述植物一般由根、茎、叶、花、果实和种子组成，这些部分具有帮助植物维持自身生存的相应功能”;5～6年级是“知道植物可以吸收阳光、空气和水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分”。在本教材中，1～2年级的《植物》单元，3～4年级的《植物的生长变化》单元，5～6年级的《生物与环境》单元分别落实新课标中该主要概念的分段学习目标，使学生逐步建立这个主要概念。
《植物的生长变化》单元安排在四年级下册。在这个单元中，学生将亲历栽培植物的活动，观察绿色开花植物的生长发育过程，认识植物的根、茎、叶、花、果实、种子等植物器官，理解植物的各器官在植物生长发育、繁殖后代的过程中发挥的作用。这个单元与《植物》单元、《生物与环境》单元构成了学习进阶。完成三个阶段的学习之后，学生就能逐步建立“植物能适应环境，可制造和获取养分来维持自身的生存”的概念。在本教材中，生命科学领域包含植物、动物、人体三条支线（见表2）。
这三条支线既相互独立，又相互关联。随着学段的提升，学生的认识也逐渐加深，初步形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点，形成热爱大自然、爱护生物的情感。
事实上，每个大单元都承载着不止一个主要概念，生命科学领域的主要概念，也不止在一个大单元中体现（见表3），它们相互交融，使学生在整个小学阶段的科学学习中，逐渐能够深入地、综合地理解这些主要概念。
在大单元的每一课设计中，都尽可能体现不同学科的研究方法。在生命科学领域，重点体现了观察、比较、分类和描述等方法，以探究式学习为主要学习方式，着重培养学生的探究能力，引导他们用系统的思想去认识生物（见表4）。
探究式学习方式在大单元结构中贯穿始终，能帮助学生获得类似科学家工作的相关体验，从而更深刻地理解主要概念，理解科学家工作的方法和看待世界的方式，认识科学的本质。本教材中几乎每一课的设计都是从提出问题开始，通过收集事实、获得证据、集体论证，形成贯穿于某一主题学习的连续的科学思维，使学生理解每个步骤之间的关系，形成探究思维。随着年级的升高，本教材根据不同单元主题，增加了科学探究的复杂程度和丰富性，使学生的科学探究水平逐步提高，这也是学习进阶的体现。
在大单元结构中，学生能够通过对某一主要概念的连续且有层级的进阶式学习，最终对知识有深入的理解并能迁移应用。大单元结构也更有利于学生形成完整的、系统的概念，更符合学生的认知规律。大单元结构与学习进阶的交融最终能够帮助学生真正成为科学学习的主要参与者，开展属于他们的“自己的研究”，这也是近年来我们在小学科学教材建设中一直努力探索并期望做到的。