1 引言

设计型实验以培养学生综合素质、创新能力为目标[1]，是根据一定的实验目的和要求，利用所学知识和技能，设计制定完整的实验方案，并进行实验的一种实验训练形式，被视为培养学生创新能力和实践能力的有效途径.

科技是对客观世界及其规律的求真认知[2]，人文是对精神世界的求善追求，两者共同构成了人们对世界的认识.在教育方面，很早以前就有人提出科技与人文融合的思想，例如，以马斯洛、罗杰斯为代表的人本主义认为，在教学过程中，要以学生为主体，尊重学生的人格，充分发展学生的学习兴趣和学习动机.现今素质教育倡导要促进学生德、智、体、美、劳全面发展，这正与科技与人文相融合的思想不谋而合.

早在2001年，《基础教育课程改革纲要》中就提出：要使学生形成正确的人生观、价值观、世界观，具有社会责任感，努力为人民服务，具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识[3].物理学本身的求真、求实、尚理精神正是科技与人文融合的最好体现.

目前中学物理教育中[4]，设计型实验面临着教学内容占比较少、重视程度不够、学生的训练程度不够、教学评价不够完善等问题，这显然与学生全面发展的初衷不相符.从科技与人文相融合的角度出发[5]，能够从多方面对目前中学物理设计型实验面临的问题进行全面、深入的剖析，并提出一定的解决方案，为解决问题提供新颖的思路.

2 设计型实验的特点及现存问题

2.1 较大的开放性

设计型实验在实验内容和实验形式方面具有较大的开放性，从最初的实验设计到最终的实验结果分析都需要大量知识的综合运用.学生在实验过程中必须要将之前所学进行充分调动.此外，设计型实验需要学生具备一定的综合思维能力，甚至是一些突破性的创新思维才能够完成.但这需要学生具备较强的基础和能力，同时教师在实验中进行知识引导时，也需要教师自身具备较强的综合素质.

因此，目前设计型实验在中学物理教学中所占比重较小，这会带来多个方面的弊端：

(1)学生创新性训练减少，不利于学生所学知识的综合运用；

(2)教师指导开放性活动减少，不利于教师综合教学能力的提升；

(3)单一固定内容、形式的实验内容占比较大，难以形成知识融会贯通的良好氛围.

2.2 较大的不确定性

设计型实验由于其实验者的主观意识作用较强，因此具有较大的不确定性：

(1)实验目标方面，设计型实验往往是基于某个特定物理知识的验证展开，在实验目标的提炼中存在较大差异；

(2)实验原理方面，实验原理是基于实验目标进行的设计，会出现很多的可能性；

(3)实验器材方面，实验原理不同，实验器材的选择也会不同，此外也存在着参数范围的不同组合；

(4)实验内容和实验表格方面，基于实验原理，对实验内容和表格进行规划和设计，重难点的侧重、步骤的顺序、观测量的选择、方法的组合等都会存在较大差异；

(5)实验结果方面，实验结果与实验内容直接相关，但更为重要的是，获得实验结果后的结果分析才是训练的关键环节，这一点很大程度上取决于实验者个人.

因此，目前设计型实验在开展形式上缺乏一定的范式，造成教学中缺乏较为标准化的教学和评价体系，大大制约了这一利器在学生能力提升中的作用.

2.3 采用小组协作的形式来开展设计型实验

设计型实验要想达到很好的训练效果，采取小组协作的形式来开展是比较好的.小组协作可以有效地组合每位成员的强项，不论在知识还是能力方面，都能够达到迅速提升整体水平的效果.此外，在小组协作的交流过程中，每位成员能够对自己所不擅长的方面有直观的认识，对自己所擅长的方面也能够获得快速的反馈.

但是，目前中学物理教学中，小组协作的教学和学习方式仍较为欠缺，对学生而言，不能很好地熟悉和掌握这一学习方式，对教师而言，不能够得到团队组合的教学把控训练.

3 科技与人文融合背景下的教学原则

3.1 理性思维和感性思维相结合

教学活动离不开思维方式的选择，从逻辑性方面来划分，思维可以分为理性思维和感性思维[6].理性思维是指借助抽象思维来把握事物的本质、事物的整体、事物内部的联系、认识、特点，以抽象性与间接性为特点.感性思维是指借助形象思维，以生动、丰富、具体的形象来直接反映外界事物，和客观事物直接联系，几乎无中间环节，是对事物的各个片面、现象和外部联系的反映.