為了準確理解課程標準的基本理念，此次教科書在落實“物理學科核心素養(yǎng)與課程目標”方面主要是通過如下的安排來體現(xiàn)的。
1. 物理觀念的建立
“物理觀念”是課程標準中提到的四個物理學科核心素養(yǎng)之一。它主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。
編者認為要想使學生理解物理觀念，首先，要注意物理概念、規(guī)律的學習。為此，我們加強了概念、規(guī)律的探究學習，以使學生對相關的概念、規(guī)律有深入的理解，并且促進概念、規(guī)律的結構化。例如，瞬時速度概念的建立對多數(shù)學生來說是比較困難的，需要一個逐漸建立的過程。
教科書在學過平均速度之后，先向學生提出“平均速度描述物體在一段時間內運動的平均快慢程度及方向。那么，怎樣描述物體在某一時刻運動的快慢和方向呢？”的問題，讓學生主動思考，提出自己的想法。隨后，教科書通過形象的語言向學生滲透“極限”的思想，使學生建立瞬時速度的概念。
在學生有了一定的基礎之后，教科書注意將有關概念、規(guī)律與核心概念建立聯(lián)系，適時加以整合提升，形成科學的物理觀念。例如，為了加強物質觀的教學，教科書在必修第一冊第一章第1 節(jié)“質點參考系”中特意設置了如下旁批：“我們生活的客觀世界是物質的，物質由分子、原子等組成，我們所看到的物體是物質的聚集狀態(tài)。研究機械運動，需要描述物體位置隨時間變化的規(guī)律?！痹诒匦薜谝粌缘诙碌? 節(jié)中設置了如下旁批：“世界是物質的，物質的運動有多種形式，例如機械運動、熱運動和電磁運動等。這些不同的運動形式有著不同的運動規(guī)律，我們將陸續(xù)學習?！痹诒匦薜谌齼缘诰耪碌? 節(jié)“電場電場強度”中寫道：“場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，因而場也是物質存在的一種形式。”在第十三章第4 節(jié)“電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用”中設置了如下旁批：“實物粒子是物質存在的一種形式，場是物質存在的另一種形式，它們都是客觀存在的。場具有能量?！睘榱思訌娔芰康挠^點，教科書在必修第二冊第八章第4 節(jié)“機械能守恒定律”中設置了如下旁批：“能量是人們研究物質世界非常重要的一個物理量，是物質運動的統(tǒng)一量度。物體運動雖然形式各異，但是每種運動都具有相應的能量。能量及其轉化將各種運動統(tǒng)一、聯(lián)系起來。”
編者認為，只有在進行概念、規(guī)律的教學中適時注意將有關概念加以整合提升，才能使學生的物理觀念水到渠成地建立起來。
2. 科學思維的培養(yǎng)
科學思維是人們對客觀事物進行分析、推理，從而概括、總結出事物的本質及內在規(guī)律的思維及方法，這是物理教育中必須關注的一個方面。培養(yǎng)學生的科學思維能力是物理課中非常重要的任務，也是此次課程改革的重點。為了更好地培養(yǎng)學生的科學思維，我們在教科書中做了如下的安排。
（1）加強模型建構能力的培養(yǎng)
模型建構是物理學習及研究中重要的方法與手段，其中包含分析、抽象和概括等思維方法，是科學思維能力培養(yǎng)的重要內容。為了加強這種能力的培養(yǎng)，教科書首先在相應的正文中突出模型建構的思想。例如，在分析物體是否可以看成質點時，課文就從以下幾種情況進行了分析：有時物體上各點的運動有差異，但差異很小，如果這種差異對所研究的問題影響很小，就可以把它看成質點；有些運動的物體雖然各點運動的差異不小，但是所研究的問題并不關注物體某部分細節(jié)的變化，而是考慮物體整體的變化，這時也可以將物體看成質點來處理；有些物體雖然不能忽略大小和形狀，但是物體各點的運動情況完全一樣，這樣的物體也可以看成質點來處理。再比如，在勻速直線運動、點電荷和彈簧振子等內容中也都努力體現(xiàn)理想化、模型建構的思想，使學生逐步學習、領會模型建構的思想，并能在實際問題中加以應用。
除了在正文中體現(xiàn)模型建構的思想外，教科書還特意在適當?shù)牡胤接谩芭耘钡男问綄δＰ徒嫷乃枷爰右蕴崾?，以引起學生對這一方法的重視。例如，在正文“質點”的概念旁邊特意設置了這樣的旁批：“在物理學中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經常采用的一種科學研究方法。質點這一理想化模型就是這種方法的具體應用。”在伽利略理想實驗旁邊設置了旁批：“伽利略理想實驗的本質是想象著把實際中存在、影響物體運動的摩擦力去掉，抓住事物的本質。這種依據(jù)邏輯推理把實際實驗理想化的思想也是研究物理問題的重要方法之一?！鳖愃频呐耘诮炭茣羞€有多處出現(xiàn)。
（2）加強科學推理、論證等科學思維的培養(yǎng)
科學推理和科學論證是物理學習與研究中重要的思維方法，是科學思維的主干。教科書在主要的概念、規(guī)律學習中都體現(xiàn)了推理與論證。例如，在自由落體的學習中，教科書首先通過伽利略富有說服力的推理，得出“重的物體與輕的物體下落同樣快”的結論，接著又設計實驗，用實驗證明了重的物體與輕的物體下落得確實同樣快。再比如，在牛頓第二定律的探究中，教科書先根據(jù)學生的生活經驗，提出加速度與力、質量有關，接著請學生自己設計實驗、收集數(shù)據(jù)得出具體的關系，這實際上就是一個獲取證據(jù)，進行推理論證的過程。
在物理研究與學習中，有些方法對科學推理與論證體現(xiàn)得比較直接，如由一般性結論推出個別性結論的演繹推理，或由部分推出一般的歸納推理。但是有些物理學方法則有可能含有多種思維方法，如物理中常用的控制變量的方法，其中就含有推理與論證。
像觀察、控制變量、用物理量之比定義新物理量以及極限這些物理學科的方法，雖然與推理與論證等思維方法分類不同，但是也是物理學科經常運用的一些方法，應該讓學生了解和學習。
為此，我們根據(jù)學習的內容在適當?shù)牡胤綄@些方法進行了介紹。例如，在說明如何探究加速度與力、質量的關系時，教科書在旁批提到：“從實驗的角度，同時研究某個物理量與另外兩個或多個物理量之間的定量關系是非常困難的。面對這樣的問題，我們通常采用控制變量的方法進行研究?！绷硗?，還在這節(jié)的最后專門設置了“科學方法”欄目介紹控制變量。 教科書在每冊書中都設置了一個“科學方法”欄目，較為詳細地介紹一種科學方法，包括：必修第一冊“科學方法控制變量”，必修第二冊“科學方法演繹推理”，必修第三冊“科學方法物理量之比定義新物理量”，選擇性必修第一冊“科學方法分析與綜合”，選擇性必修第二冊“科學方法抽象與概括”，選擇性必修第三冊“科學方法理想模型”。
（3）設置開放性問題，加強質疑創(chuàng)新思維的培養(yǎng)
創(chuàng)新是當代社會的主旋律，而創(chuàng)新往往從質疑開始。為了加強質疑創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，教科書提出問題引起學生思考。例如，對原有的結論提出質疑；給出典型的質疑創(chuàng)新的例子（例如伽利略對亞里士多德的質疑）；給出開放的解決問題的方法，如探究中給出多個方案，體現(xiàn)解決問題可以有不同路徑的思想；給出開放性的課題讓學生自主探究，自己提出猜想與假設、設計方案、得出結論；提出問題，讓學生從正反兩方面來闡述。猜想與假設、對自然規(guī)律某些特征所持的信念，這些是創(chuàng)新思維中最活躍的因素。
在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方面，教科書重視系統(tǒng)性布局，形成循序漸進、前后呼應的線索。例如，在必修第一冊中，教科書系統(tǒng)地安排了學生設計和應用加速度傳感器的創(chuàng)造性活動：首先在學習自由落體運動時，讓學生用手機中的加速度傳感器測量自由落體的加速度，知道手機可以同時測量并顯示三維空間三個不同方向的加速度；在學習牛頓第二定律后的“復習與提高”中讓學生用彈簧和小球設計一個能測量并顯示豎直方向加速度的傳感器，并進一步要求學生設計一個測量水平方向加速度的傳感器；在必修第二冊的“課題研究”中，教科書編寫了一個用手機測量甩手時手腕的向心加速度的課題研究范例。這樣，學生在理解物理原理的基礎上，應用所學知識循
序漸進地完成一系列創(chuàng)造性活動，增強了創(chuàng)新意識，提高了創(chuàng)造能力。
3. 科學探究的設計
編者認為廣義的科學探究應該是：探究者通過自身主動參與、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，科學探究應該體現(xiàn)在整個學習過程中。鑒于此，教科書沒有設置單獨的“探究”欄目，而是從整體上以探究的思路展開。因為如果設置這樣一個欄目，容易產生不是這個欄目的內容就不是“探究”的誤解。其實科學探究是一種精神，是一種思維方式。在一定程度上可以說，人們對未知事物的探求精神是與生俱來的，科學教育應該保護并發(fā)揚青少年的探究精神。為了加強科學探究，本套教科書主要采用了以下一些做法。
（1）問題導向
在每節(jié)課的開始，都提出一個具體的問題，以引發(fā)學生的思考，培養(yǎng)學生的問題意識、思維習慣。這種問題意識既可以培養(yǎng)科學探究中要求的“提出問題”的能力，又可以使學生帶著問題進行概念的建構、規(guī)律的探究。例如，必修第一冊第三章第3 節(jié)“牛頓第三定律”中的“問題”欄目用大人小孩掰手腕的問題，許多學生腦子里已有的錯誤概念就會暴露出來。
為了將這種從問題引入探究的思想貫徹始終，我們在編寫教科書的過程中注意適時設置“思考與討論”“ 做一做”欄目，使學生在“動腦”與“動手”兩個方面，進一步展開討論與探究。
（2）設置專門的實驗探究
對于一些需要通過較復雜的實驗來探究學習的內容，教科書多數(shù)都安排了專門的“實驗探究”，如“實驗：探究加速度與力、質量的關系”，這類實驗主要是引導學生自主探究，實驗的名稱通常是“實驗：探究……”。而其他實驗則沒有“探究”二字，如“演示靜摩擦力的大小隨拉力的變化”“實驗驗證機械能守恒定律”，這類實驗不以探究為主，而以演示、驗證為主。為了加強探究性實驗的探究性，教科書只從思路上引導學生如何開展探究，而沒有給出具體的實驗操作步驟。思路討論清楚后，教科書給出2~3 個參考案例，而不是固定的一個方案，從而充分體現(xiàn)探究精神。
（3）設置“課題研究”
為了將學生的探究活動拓展到課外，培養(yǎng)學生將探究的思想應用于日常生活，本套教科書還在每冊書的最后設置了“課題研究”欄目。欄目中給出一個具體的研究樣例，然后給出供選擇的參考選題。這些樣例與選題都與學生生活緊密相連。例如，必修第三冊的研究課題樣例為“充電寶不同電量時的電動勢和內阻研究”，供選擇的參考選題為“手機耗電因素的研究”。這種課題研究既能鍛煉學生研究綜合問題的能力，也能培養(yǎng)學生關注科學與技術以及社會的相互聯(lián)系，提高學生自覺做有社會責任感公民的意識。
4. 態(tài)度與責任的滲透
在科學研究中，嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態(tài)度非常重要。為了加強科學態(tài)度的培養(yǎng)，教科書在科學探究以及實驗操作等相應部分，多次滲透這樣的科學態(tài)度。例如，教科書在序言中就特別指出物理學的目的是求真，客觀事實是判斷對錯的標準，猜想和論斷必須能經受得住實驗的檢驗和邏輯的推敲。在必修第一冊“學生實驗”中還專門提到：“實驗來不得半點粗心和虛假。實驗數(shù)據(jù)從來不以人的意志而改變。要獲得正確的實驗結果，離不開嚴謹、求真的態(tài)度。實驗中觀察到的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)、得出的結論，很可能跟預期的不一樣，這時我們要實事求是，尊重事實。不能隨意更改記錄去‘湊數(shù)’。”
科學家在科學研究中所體現(xiàn)出的科學精神，是學生形成正確的科學態(tài)度與責任的又一重要來源。為此，教科書在適當?shù)牡胤阶⒁膺@種科學精神的體現(xiàn)。例如，教科書設置專門的欄目介紹伽利略、法拉第等科學家。在談到萬有引力定律發(fā)現(xiàn)中各位科學家的貢獻時，特意設置旁批：“哥白尼、第谷、開普勒這些科學家不畏艱辛、幾十年如一日刻苦鉆研的精神是成功的基石，值得我們學習?！痹陔姶鸥袘鄳獌热萏幵O置旁批：“法拉第對科學的熱愛以及對科學研究持之以恒、堅忍不拔的態(tài)度是他獲得巨大成就的重要原因之一?！?/p>
另外，教科書每章前富有針對性的名人語錄也能在態(tài)度與責任方面起到很好的教育作用。
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