在当前社会对复合型人才的迫切需求和教育对全面发展人的培养要求中,我们不断思考科学教育的学科本质和教育目的。从传统教育中走出来的我们,深知当前中小学科学教育中重知识轻能力、重结果轻过程、重学科轻综合的现状,怀疑学生在科学课堂上学到的东西离开学校之后还剩下什么,更担忧科学教育对学生的未来社会生活的帮助有多大。本研究正是出于对现行科学教育的担忧和对教育本质的追寻而开始的,期间通过对“核心素养”和“主题学习”的文献分析和相关教育心理学的理论分析,结合PBL学习模式提出初中科学主题学习的设计原则、方法和途径,并在设计原则的指导下对主题《水》进行了包括学情分析、学习目标、学习内容、学习流程和学习评价在内的五个部分设计。以此设计在青岛中学六年级展开实践,根据实践情况总结了基于核心素养的初中科学主题学习设计的特征,并结合实践中的问题提出了改进建议。本研究得到了以下结论:(1)通过主题《水》的学习,学生在课时不增效果不减的情况下体验了基于问题解决的探究过程,获得了较为完整的知识与经验,说明初中科学主题学习是可行的。(2)通过实践分析归纳出基于核心素养的初中科学主题学习设计的以下特征:(1)学习情境共建性;(2)学习内容整合性;(3)学习过程协商性;(4)学习方式交互性;(5)学习评价多维性。(3)结合实践问题提出基于核心素养的初中科学主题学习实施的以下建议:(1)关注实验和活动前后的知识迁移与思维深刻性;(2)优化评价的时机、方式和反馈;(3)设计留白促进生成和创新。