实验设计具有很强的综合性和创造性，它需要学生综合运用自己所学知识和已有经验，创造性地构思、设计解决问题的途径和方法；同时探究性实验还具有很强的灵活性与开放性，对于要解决的问题，根据不同的实验条件，可以设计不同的方案；即使是相同的条件，也可以进行不同的设计。通过探究实验方案的设计，能够提高学生的问题解决能力和创造能力。

要想设计一个好的、可行的方案，必须遵守实验设计的一些基本原则。

（一）科学性原则

所谓科学性原则，是指设计的实验应具有明确的目的性：为了解决什么问题，说明什么原理，达到怎样的教学效果，等等。实验原理必须是正确的、科学的。实验中所依据的物理原理必须是真实的、无错误的。根据实验目的和实验原理选择恰当的实验器材。实验方法的选择要科学而严谨。整个设计思路都不能偏离物理的基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。

（二）简便可行性原则

在科学探究中，常常是对于同一问题，可能存在多种研究方法，并且每一种研究方法都有可能使研究达到预期的效果。但一个最佳的实验设计，既节省人力、物力和时间，又能获得正确而理想的预期结果。在设计实验时，从实验原理、实验的实施到实验结果的产生，既要切合实际，具有可行性，又要在实验器材、实验方案、实验方法的设计上尽可能考虑使用易获得的实验材料、简单的实验装置，寻找学生容易理解并能简便操作的实验方案。

（三）控制变量原则

变量，也称为因素或因子，指实验者所操纵、控制的，在性质上和数量上可以变化的特定因素或条件。按性质的不同，通常有以下两类共四种变量^[1]：(www.daowen.com)

（1）实验变量与反应变量。实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量变化而引起的变化和结果。通常实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的就在于解释这种前因后果。

（2）无关变量与额外变量。无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。

实验时由于无关变量、额外变量都会对实验结果造成干扰，设计实验时应注意考虑不改变无关变量，只改变其中一个实验变量，观察对实验结果的影响。这样既有利于科学地分析实验结果，又能保证实验结果的真实性和可靠性。

（四）重复性原则

重复性原则，即控制某种变量的变化幅度，在同样的条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。

科学讲究重复性原则，某一具体实验的结论不一定能概括出同类事物的本质。扩大实验的样本是一种重复，将该实验结果推广到同类事物中去再次实验也是一种重复。重复性是判别真伪科学的操作方式，任何实验都必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。重复性原则能够在很大程度上抵消非处理因素所造成的误差。