以知识传授为主的传统科学教育已不能满足科学知识传播和普及的要求,严重影响了学生科学素养的持续发展。科学探究活动作为学生积极主动获取知识和解决问题的学习活动,是打破传统教育束缚,培养学生创新意识及实践能力的一种重要方式,对培育学生的科学素养具有不可替代的作用。但在小学课堂中,其实际实施效果并不理想,存在探究活动内容分散、活动结果封闭、动手操作过程中知识内容学习被剥离等的情况,导致学生学习的仍是一些脱离情境且碎片化的事实、概念等。那么,是否存在一种方式能够对知识和技能进行有效选择,来优化整合这种形式化、浅层化的科学探究活动,使学生对探究活动过程与活动内容形成整体认识、深度理解与持续建构?出于对这一系列问题的思考探究,以及当前学科教学中的研究热点大概念理念为笔者提供的思路,本文立足小学科学学科,对以大概念统整的小学科学探究活动设计进行了探索。从理论上讲,要以大概念统整小学科学探究活动设计,需对小学科学探究活动教学中存在的问题展开调查分析,进而根据大概念的内涵价值、大概念与科学探究活动的关系,探讨大概念与小学科学探究活动设计的融合。围绕这一思路,本研究分五个部分展开:第一部分为绪论,主要包括选题缘由、核心概念界定、相关文献综述以及研究设计,以此作为论述本文主要内容和整体构思的基础;第二部分为现状分析,包括科学探究活动在设计实施过程中的现实状况,对成功经验、存在问题进行了梳理,同时对问题产生的原因进行了阐述;第三部分对大概念的内涵、特性和结构进行了阐述,并提出科学探究活动与大概念的内在联系以及根据对大概念的理解建构新的科学探究活动的必要性,分析了大概念对科学探究活动的设计价值、基于大概念的科学探究活动对学生的教育意义;第四部分基于心理学视角、科学哲学视角以及思维过程视角和前面现实基础和理论意义的分析,建构了科学探究活动中学生发展大概念的内在机制,即基于知识层级的大概念形成机制、基于协同思维的大概念联结机制、基于科学探究的大概念实践机制三者共同配合发展的机制,并提出了学生在科学探究活动中学习大概念的方式、内部条件和外部条件;第五部分探讨了基于大概念的小学科学探究活动设计程序的改进,结合科学探究活动设计要素,提出了基于大概念的小学科学探究活动设计路径,阐释了基于大概念的小学科学探究活动设计的价值取向、原则、方法和策略等,并将合适的样例片段融合到设计模块中,以支撑提出的活动方案设计,最后从确定的流程出发,选择了个案,对其进行分析与再次设计,尝试呈现出一个完整的基于大概念的科学探究活动设计案例。本研究借助访谈法、观察法,发现教师对科学探究活动的认识、实践和设计的不足,在此基础上结合大概念内涵、价值意义的分析,得出以大概念来优化科学探究活动设计是解决问题的关键,进而阐释了科学探究活动中大概念的发展机制,以帮助读者理解围绕大概念进行的科学探究活动意蕴,然后呈现指向大概念的小学科学探究活动的活动设计方法和过程,并提供了操作示例,展现了在小学科学探究活动中促进学生形成大概念、发展科学素养的具体做法,为相关研究者提供了可参考的教学依据。