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《义务教育小学科学课程标准》在课程设计思路部分指出，本标准在物质科学领域选择了6个主要概念，生命科学领域选择了6个主要概念，地球与宇宙科学领域选择了3个主要概念，技术与工程领域选择了3个主要概念……四大领域的18个主要概念被分解成75个学习内容，分布在三个学段的课程内容中。什么是主要概念？怎样围绕主要概念组织教学？怎样从低年级开始引导学生循序渐进地建构主要概念？下面就这些问题进行讨论。
什么是主要概念
什么是主要概念呢？北京师范大学刘恩山教授认为，主要概念是基于整个课标某个主题的知识框架中概括总结出来的，强调概念之间的关联与概念体系的结构。他查阅各国教育文件后发现，少有直接给出概念名词及其定义，大多是将概念放在一定的背景中，用完整句子、小段落的形式表述出来。这样的表述方式更易于学生理解和掌握概念的内容及意义。
例如，物质科学领域的6个主要概念：
1.物体具有一定的特征，材料具有一定的性能。
2.水是一种常见而重要的单一物质。
3.空气是一种常见而重要的混合物质。
4.物体的运动可以用位置、快慢和方向来描述。
5.力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态。
6.机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式。
分析主要概念的描述可以看出，主要概念的教学不是一节课就可以完成的，即便是一个最简单的主要概念，通常也需要几节课甚至更长时间的、多角度的学习才可以形成。例如，水是一种常见而重要的单一物质，在这个主要概念之下包括两个学习内容：
1. 水在自然状态下有三种存在状态。
2. 有些物质在水里能够溶解，而有些物质在水里很难溶解。
这两个学习内容在低、中、高三个学段都有涉及，是学生需要通过六年的学习来逐步认识和理解的。
怎样围绕主要概念展开教学
主要概念的教学遵循从“学生的具体经验—一般性科学概念的获得—主要概念建构”的过程，这是一个从特殊现象推导出一般的、本质的、上位的知识的过程，属于知识的总结与归纳（如图1）。而从“对主要概念的理解”到“为学生未来课程的学习作铺垫”，则是强调学以致用，属于知识的演绎与迁移。
例如，“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”这一主要概念指向（如图2）。
从图2可以看出，主要概念需要很长的时间逐步建构，教师要心中有数。在一个单元或一节课的教学安排中，通常需要围绕分解概念展开（如图3、图4）。
低年段教学要为建构主要概念打好基础。低年段学生直接掌握主要概念会有一定困难，教师要根据他们的认知特点，从他们的具体经验出发，指导他们为主要概念的形成积累丰富的科学事实，为在中、高年段时形成主要概念并运用主要概念去解释相关的事件打好基础。
例如，“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”这个主要概念被分解成6个学习内容，分布在三个学段的课程内容中。其中，在一、二年级只有关于磁（磁铁）的内容安排。所以，在小学阶段关于能量的内容，低年段涉及较少，主要集中在中、高年段。低年段主要对磁（磁铁）进行研究，知道磁铁能对一些物体产生力的作用，这种作用表现在两个方面，即相吸和相斥。中年段主要对声能、光能、热能、电能进行具体研究，光能和热能的部分内容还会延续到高年级。高年段需要继续研究光的传播和热的传递，对各种形式的能量加以区分，初步了解能量之间的相互转化。到初、高中时，会进一步研究内能、机械能、电磁能等，以及深入认识能量之间的转化和守恒关系。
低年段学生的感觉、知觉尚处于初步发展水平，他们对事物的空间、时间和运动特征的感知有很大的局限性。有关能量的教学，声、光、热、电等能量形式大多是关于能量的传递以及传递规律的探索，不利于低年段学生感知和分析。低年段学生在观察的精确性方面，往往只关注事物的大致轮廓与整体特征，不能进行精细的分析和细节的把握，比较适合对磁铁的形状以及磁铁的吸引和排斥作用进行观察感知。
低年段学生以形象思维为主，他们还很难掌握抽象的概念，教师在教学中要有意识地引导他们进行事物间的比较、分类和判断，逐步发展他们的思维。低年段学生的认知特点，也决定了关于科学主要概念的建立需要有一个循序渐进的过程。低年段科学课教学要着力于引导学生积累事实、感受体验，为主要概念的形成进行量的积累。
比如，对能量的认识，需要在一定数量的事实经验基础上，提升学生对能量这一主要概念的理解。磁能的学习内容安排在一、二年级。教材首先通过一年级《磁铁“魔法”城堡》单元对磁铁隔着一定距离吸引铁、镍等材料，磁铁的形状以及磁铁在生活中的应用进行了探究，使得学生对磁铁的基本性能有了初步的认知，对磁铁的吸引力有了初步体验。一年级学生通过体验，能够对磁铁的一些基本特点形成较好的感知。随着年龄的增长，学生在二年级学习《磁针与南北》一课，探究磁铁的磁极、磁极间的相互作用，以及磁铁作为指南工具的广泛应用，学生的思维有所发展，能更有效地进行比较和归纳，对磁的吸引和排斥作用能明确区分，初步体会磁的能量表现。这些都为后面声、光、热、电等能量的学习做好了铺垫，属于主要概念建构的初级阶段。由此可以看到，学生的学习是一个逐步加深的过程，但最终都会指向主要概念的建构，并且延续到初、高中。
通过以上讨论，我们认为，围绕课程标准确定的主要概念展开教学应该成为每一位科学教师课堂实施的准则。尤其是低年段教学，应当遵循循序渐进的原則，重在引导学生体验、感受和积累事实，直至形成主要概念乃至跨学科的大概念，为他们的终身学习打下良好基础。
什么是主要概念
什么是主要概念呢？北京师范大学刘恩山教授认为，主要概念是基于整个课标某个主题的知识框架中概括总结出来的，强调概念之间的关联与概念体系的结构。他查阅各国教育文件后发现，少有直接给出概念名词及其定义，大多是将概念放在一定的背景中，用完整句子、小段落的形式表述出来。这样的表述方式更易于学生理解和掌握概念的内容及意义。
例如，物质科学领域的6个主要概念：
1.物体具有一定的特征，材料具有一定的性能。
2.水是一种常见而重要的单一物质。
3.空气是一种常见而重要的混合物质。
4.物体的运动可以用位置、快慢和方向来描述。
5.力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态。
6.机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式。
分析主要概念的描述可以看出，主要概念的教学不是一节课就可以完成的，即便是一个最简单的主要概念，通常也需要几节课甚至更长时间的、多角度的学习才可以形成。例如，水是一种常见而重要的单一物质，在这个主要概念之下包括两个学习内容：
1. 水在自然状态下有三种存在状态。
2. 有些物质在水里能够溶解，而有些物质在水里很难溶解。
这两个学习内容在低、中、高三个学段都有涉及，是学生需要通过六年的学习来逐步认识和理解的。
怎样围绕主要概念展开教学
主要概念的教学遵循从“学生的具体经验—一般性科学概念的获得—主要概念建构”的过程，这是一个从特殊现象推导出一般的、本质的、上位的知识的过程，属于知识的总结与归纳（如图1）。而从“对主要概念的理解”到“为学生未来课程的学习作铺垫”，则是强调学以致用，属于知识的演绎与迁移。
例如，“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”这一主要概念指向（如图2）。
从图2可以看出，主要概念需要很长的时间逐步建构，教师要心中有数。在一个单元或一节课的教学安排中，通常需要围绕分解概念展开（如图3、图4）。
低年段教学要为建构主要概念打好基础。低年段学生直接掌握主要概念会有一定困难，教师要根据他们的认知特点，从他们的具体经验出发，指导他们为主要概念的形成积累丰富的科学事实，为在中、高年段时形成主要概念并运用主要概念去解释相关的事件打好基础。
例如，“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”这个主要概念被分解成6个学习内容，分布在三个学段的课程内容中。其中，在一、二年级只有关于磁（磁铁）的内容安排。所以，在小学阶段关于能量的内容，低年段涉及较少，主要集中在中、高年段。低年段主要对磁（磁铁）进行研究，知道磁铁能对一些物体产生力的作用，这种作用表现在两个方面，即相吸和相斥。中年段主要对声能、光能、热能、电能进行具体研究，光能和热能的部分内容还会延续到高年级。高年段需要继续研究光的传播和热的传递，对各种形式的能量加以区分，初步了解能量之间的相互转化。到初、高中时，会进一步研究内能、机械能、电磁能等，以及深入认识能量之间的转化和守恒关系。
低年段学生的感觉、知觉尚处于初步发展水平，他们对事物的空间、时间和运动特征的感知有很大的局限性。有关能量的教学，声、光、热、电等能量形式大多是关于能量的传递以及传递规律的探索，不利于低年段学生感知和分析。低年段学生在观察的精确性方面，往往只关注事物的大致轮廓与整体特征，不能进行精细的分析和细节的把握，比较适合对磁铁的形状以及磁铁的吸引和排斥作用进行观察感知。
低年段学生以形象思维为主，他们还很难掌握抽象的概念，教师在教学中要有意识地引导他们进行事物间的比较、分类和判断，逐步发展他们的思维。低年段学生的认知特点，也决定了关于科学主要概念的建立需要有一个循序渐进的过程。低年段科学课教学要着力于引导学生积累事实、感受体验，为主要概念的形成进行量的积累。
比如，对能量的认识，需要在一定数量的事实经验基础上，提升学生对能量这一主要概念的理解。磁能的学习内容安排在一、二年级。教材首先通过一年级《磁铁“魔法”城堡》单元对磁铁隔着一定距离吸引铁、镍等材料，磁铁的形状以及磁铁在生活中的应用进行了探究，使得学生对磁铁的基本性能有了初步的认知，对磁铁的吸引力有了初步体验。一年级学生通过体验，能够对磁铁的一些基本特点形成较好的感知。随着年龄的增长，学生在二年级学习《磁针与南北》一课，探究磁铁的磁极、磁极间的相互作用，以及磁铁作为指南工具的广泛应用，学生的思维有所发展，能更有效地进行比较和归纳，对磁的吸引和排斥作用能明确区分，初步体会磁的能量表现。这些都为后面声、光、热、电等能量的学习做好了铺垫，属于主要概念建构的初级阶段。由此可以看到，学生的学习是一个逐步加深的过程，但最终都会指向主要概念的建构，并且延续到初、高中。
通过以上讨论，我们认为，围绕课程标准确定的主要概念展开教学应该成为每一位科学教师课堂实施的准则。尤其是低年段教学，应当遵循循序渐进的原則，重在引导学生体验、感受和积累事实，直至形成主要概念乃至跨学科的大概念，为他们的终身学习打下良好基础。