科学教育的目的在于培养科学思维，使学生具备新时代公民的科学素养。然而，这一目标不是通过习得分门别类的科学事实性知识与技能就能达到，而是要通过主动而不断深入地学习基本科学概念、原理，获得可迁移且能广泛应用的科学概念与深刻的理解能力才能达到的。因此，在综合科学课程实践上，虽然“主题单元设计”被视作克服知识分立、科目分类过细、学校学习远离学生生活世界等问题的常用方式，人们却越来越认识到其“主题中心”倾向——虽能在形式上罗列多门学科事实性知识，却不能真正揭示与呈现学科之间的联系，促进学生对跨学科联系的深入理解，从而实现科学教育的目的追求。因此，如何既发挥“主题单元设计”联系多门学科的优势，又克服其囿于学科事实而整合效能不足的劣势，成为当前综合科学课程设计的努力方向。本文“基于科学大概念的跨学科主题单元设计”正是朝向这种方向的初步尝试。本文首先对文中重要术语进行界定，如跨学科、主题单元、科学大概念等，并对跨学科主题单元教学、科学大概念等相关研究文献进行综述，梳理了已有研究成果与待研究问题，从而厘定自己的具体研究对象与研究范围。接下来，以真实设计案列为分析对象，从多个维度对“主题—中心单元设计”与“概念—中心单元设计”模式进行了分析对比，认为主题单元设计不能仅止于联系不同学科，而是借助主题的组织中心作用与核心概念的聚合联系作用，实现学科之间的整合，并使学生获得超越事实与学科界线的概念性理解与高级思维能力。在此基础上，运用跨学科单元设计、概念为本教学以及科学大概念等相关研究成果，提出了“基于科学大概念的跨学科主题单元设计”的基本程序与规范。最后，作者根据这些设计程序与规范，设计了一个基于科学大概念的跨学科主题教学单元，作为相应的设计案例供人们参考。