我国中学物理课程标准中明确指出,应该让学生明白实验设计在实验中的重要性,2017年版的高中物理课程标准在“学业水平要求”栏目划分了实验设计能力的水平。经文献调查发现:很多研究者指出,学生的实验设计能力水平不高,甚至较低;尽管有不少教师、学者研究如何培养和评价学生的实验设计能力,但大家提出的实验设计能力的结构要素存在较多差异;课标虽划分了实验设计能力的水平,但只是一个总体的描述,并没有给出具体的实验设计能力要素。培养和评价学生的实验设计能力的重要前提是,知道实验设计能力的结构和要素,唯有此才能针对性地进行培养和评价。基于以上分析,本研究选取高中学生为研究对象,建构一个高中生物理实验设计能力框架体系,为一线教师和相关研究者提供一个清晰的参考架构,并充实相关理论。本研究分为两大模块,框架的建构和框架初步应用。在建构框架阶段:（1）运用扎根理论中的文本分析法建构高中生物理实验设计能力初步框架。首先在“中国知网”、“Wiley Blackwell”、“Taylor＆Francis”数据库选取相关学术论文,以及在“中国国家图书馆”检索并线下借阅物理、物理教学、物理实验相关的书籍进行研究分析,提取实验设计能力的相关信息,通过二级编码建构了“高中生物理实验设计能力框架”的初始版本;（2）研究通过德尔菲专家咨询法完善了框架,框架包含6个一级维度和19个二级维度,以及二级维度的含义;（3）运用层次分析法确立框架各个维度的权重,并制定了在评价活动中使用框架的评分标准和计分方式。在框架初步应用阶段:（1）基于框架开发了“高中生物理实验设计能力测定量表”。量表设计好后用于测试440个高二学生获取数据,回收有效量表380份,获取数据后对量表信度、效度进行检验。其中,结构效度检验采用SPSS19.0进行探索性因子分析并修改量表的结构,再运用AMOS24.0进行验证性因子分析,检验上一步探索出来的量表结构模型,进一步完善量表,最终开发出一份信度、效度良好的“高中生物理实验设计能力测定量表”;（2）开发物理实验设计单运用于课堂教学。依据框架与一线教师结合实际教学内容开发了“探究加速度与力、质量关系实验设计单”,并运用于课堂教学。本研究建构了一个系统全面的“高中生物理实验设计能力框架”,并开发了一个“高中生物理实验设计能力测定量表”,不仅能够为教师和研究者们提供一个清晰的参考,还充实了相关理论,为基础教育发展起到一定的推动作用。