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本研究为了让学生获得能应用在生活和工作中的科学能力，基于科学家获得知识的科学过程，对高中物理实验设计进行研究。 本研究首先对研究涉及的科学过程、物理实验、科学能力和实验设计四个重要概念进行界定。并根据国内外对实验设计的研究进展，在国外针对大学基础物理课程的物理实验设计基础上，设计基于科学过程的高中物理实验。其中包括五方面的设计:实验报告指导手册结构的设计、实验类型的设计、实验报告的设计、评价量表的设计和实验考核设计。本研究基于科学过程设计的三类实验，分别是探究实验、验证实验和应用实验。并根据三类实验分别设计实例“研究弹力与弹簧形变的关系”、“验证机械能守恒定律”、“测定未知金属的电阻率”，并以“研究弹力与弹簧形变的关系”为例，珠海一中高一年级某重点班为研究对象，研究学生理科理论知识与科学能力的相关性，初步验证通过物理实验课程改革培养学生科学能力，促进学生综合素质全面发展的必要性。同时调查基于科学过程的高中物理实验实施情况，并根据调查结果对基于科学过程的高中物理实验提供改进建议，以提高基于科学过程的高中物理实验的普适性。 本研究为了充分发挥高中物理实验课程的作用，通过物理实验课程培养学生的科学能力，促进学生综合素质全面发展，设计了基于科学过程的高中物理实验，并根据试行情况对基于科学过程的高中物理实验提供改进建议，为高中物理实验教学提供参考。