培养学生的自主探究能力和创新能力是新课改的主要目标之一，但传统的中学物理教学基本上是停留在对物理学知识系统的归纳和理论体系的阐述上，那么如何有效培养学生的自主探究能力和创新能力？
　　创新是从设计开始的，设计是创造的基础，贯穿于创造的全过程。独到的设计本身就是一种创造，设计能力是创新能力的重要标志，同时设计的过程也就是自主探究的过程。故在中学物理教学中，有意识地引导学生对相关物理实验进行设计训练，可以有效地培养学生的自主探究能力和创新能力。实验设计的基本方法如下：
　　一、建立物理模型
　　要应用所学知识，根据实验对象的物理性质广泛联系，研究与实验对象相关的物理过程原理及过程中各物理量之间的关系、推导数学公式。
　　举例来说，要测定地球表面附近的重力加速度，我们就应检索在所学知识范围内哪些内容涉及到重力加速度、它与其他物理量有何定量关系，尽可能罗列出来：
　　二、确定实验方案、实验方法
　　每一个实验目标，都可能存在多条思路、多种方案，而同一物理量的测量也有多种方法，我们应如何选择呢？一般来说，选择实验方案、方法主要有三个原则：
　　1.简便性原则：要求所选方案原理简单、操作简便、各量易测。
　　2.可行性原则：实验方案的实施要安全可靠，所需装置和器材要易于置备。
　　3.精确性原则：在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的实验方案。
　　三、选定配套器材
　　实验方案、方法选定之后，要考虑该方法需要哪些装置、被测量与哪些物理量有直接的定量关系、这些物理量分别需用什么仪器来测定，从而确定整个实验需要哪些器材。在“用单摆测定重力加速度”的实验中，是利用单摆装置来进行实验的，故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆。重力加速度可表示为周期需用秒表测定；摆长l是从悬点到摆球中心的距离，因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d。从实验原理表达式可以看出，实验与摆球质量无关，故毋需使用天平。当然，从实验方便性和精确性角度考虑，还需对所选器材作进一步要求，以期把系统误差降到最小。如上述器材中，摆线的伸缩性和质量应较小，摆球的质量应较大。摆线伸缩性大，其长度会随拉力变化而变化；摆球与摆线质量相差越小，系统（摆线和摆球）质心偏离摆球中心越远，误差就越大。为了便于观察，摆球振动的路径宜长，但又要确保单摆做简谐振动，故摆线宜长些，常取1米左右。
　　四、制定合理有序的实验步骤
　　实验之前，应从正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤。对一些可直接测量的物理量，可先行测量；对需通过实验装置才能测定的物理量，须先组装器材，再进行实验、观察和测量。
　　如在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，原理表达式中的l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期，因此应先组装单摆，再测定摆长，最后让单摆做简谐振动，测定周期T，根据所测数据计算出重力加速度g的值。至于过程细节不再赘述。
　　五、数据处理，误差分析
　　综上所述，要有效培养中学生的自主探究能力和创新能力，在现有教学条件下，应该充分引导学生从事物理实验设计，在设计中自主探究，在设计中创新，在设计中成长。