一、小组讨论，初步探究

课前，在学生的实验桌上，教师未准备任何器材，只是把部分器材放在了实验室的准备桌上。学生在获得液体、固体有热胀冷缩的性质后，教师要求学生对空气是不是也有热胀冷缩的性质进行预测。然后，教师将学生的预测结果进行统计，并指出：要证明你们的猜想是否正确，还需要经过实验来验证。我们都知道科学家研究一个问题，是由自己选择实验器材，今天，我们也要像科学家那样自己来准备实验材料，自己设计实验。

问题一出，同学们马上议论开了。有的用手在比划，有的拿出了纸和笔，有的借助书的帮助。此时的我，也加入到了学生讨论的行列，只听到这个说“空气看不见，怎样才能发现空气的体积有变化呢?”；那个说“怎样让空气受热、受冷呢?”；这边说“把空气装到塑料袋里”；那边说“把空气装到气球里”。学生热烈的讨论，新奇的想法，是因为教师给了学生充足的时间思考、讨论，因而学生才能把问题想得深、想得广、想得全。

二、组际交流，再次探究

经过组内充分的讨论，应该说每一个学生对这个问题都有了新的认识，为了让每一组都有展示自己的机会，我要求学生把本组认为最好的方案说出来，让其他同学听听，看有没有不同意见，此外每组同学还要为自己的设计做好答辩的准备。

有学生迫不及待地站起来：“我们是这样设计的，准备一个铁球和一个铁环，球内有空气，并且这个球正好通过铁环，用酒精灯加热这个球，过一会儿，看球还能不能通过这个铁环，如果不能通过，就证明了球内的空气受热体积膨胀，然后把它放进冷水里，再看它能不能通过这个铁环，能通过就证明球内的空气受冷体积收缩。”看来，上节课固体热胀冷缩的实验给他们留下了深刻的印象。

“有没有不同的看法?”“我们认为他们的实验不够完善，因为在加热铁球时，铁球内的空气和铁同时受热，这样就不能肯定是空气受热膨胀。”其他同学听了纷纷点头，看来，学生的能力确实不能低估，关键在于你怎么去挖掘。

又有同学站起来：我们准备的材料很简单，需要一个小塑料袋，里面装有空气，再把塑料袋绑紧，把它放进热水中看它会不会鼓起来，再把它放进冷水里，看它会不会瘪，如果瘪了，就证明空气有热胀冷缩的性质。“请问你们在袋子里装多少空气?”“装小部分。”看来，学生对这个方案已经认可。

“我们准备用气球装空气。”很显然，这一组受了刚才发言同学的启示。“我们准备用一个杯子……”“上来画个图好吗?”学生一边画一边讲解，“上面蒙一张塑料纸，然后加热杯子，看塑料纸会不会鼓起来，再让杯子受冷，看塑料纸会不会瘪下去。”同学们的发言一个比一个精彩，想法越来越丰富。

“我们准备用一根管子”，“用这样的管子可以吗?”我举起了试管，学生点点头，“在管子上面轻轻地塞一个塞子，加热管子，如果塞子往上动，就证明空气受热体积膨胀，受冷时如果塞子往回缩，就证明空气受冷体积收缩。”这个实验我有一些怀疑，但学生既然都认为他们设计的合理，那就干脆等实验时让事实去说话。“我们的实验最简单，我们也是要用一根管子，用手按在管子口，加热，如果感觉到有向上冲的力，就证明受热体积膨胀，再把管子放进冷水中，如果手感到有股向下的力，就证明空气受冷体积收缩。”

同学们的设计开阔了我的视野，看来，我们平时惯用的“看看桌上的材料，你能想办法来证明吗?”这样的方法在一定程度上的确束缚了学生的思维，扼杀了学生创新思维的火花。组与组的交流，更大地激活了学生的思维，他们在无拘无束的探索空间里使自己的思维得到极大的发散。

三、实验验证，深入探究

学生经过自己的思考，设计出各种各样的实验，更进一步加深了对空气是否有热胀冷缩性质的认识。在设计的同时，学生思维的深度、广度得到了延展。但实验设计是否合理，还需要通过实验来验证、完善。

“陈老师，我感觉到了!我的手确实感觉到有力在向上推。”这是实验设计最简单的那组，“受冷呢?”“受冷时感觉到有股力向下拉。”“塑料袋胀起来了!又缩回去了……”“鼓起来了!瘪下去了……”“我的气球怎么鼓不起来呢?”“我的塞子也没有动静!”看到别人的实验都成功了，实验“失败”的同学未免有些心急，“别着急，看看其他同学的实验，再想想自己的，你们一定能找出原因。”教师鼓励的话语激起了学生继续探索的信心。

于是，他们到别的组去“取经”，“可能是气体膨胀产生的力不够大，不能使气球胀起来。”“我们这组的可能是塞子松了，气从四周溜走了。”学生通过自行探究找到了失败的原因，脸上露出了成功的喜悦。其实，学生经历失败再吸取经验教训重新实验，再次尝试所获得成功的实践经历将会刻骨铭心。同时，还能体验到科学探索迂回曲折，知识来之不易，还感受到自己的努力是有效的，这样更有助于学生全面理解科学。

四、课后静思

以往的课堂内容，教师在组织学生研究一个问题时，往往是让学生根据老师为他们准备好的实验材料来自行设计实验，老师为学生准备的往往是精心设计、能排除许多负面影响、直指实验结果的材料。很显然，这样安排虽然容易得出结论，但在研究中对学生自行探索能力的培养是有限的。学生在老师的安排下，做老师要求做的实验，我们的学生并没有像“小科学家”一样在真刀真枪地搞科学!我以为这样做，会使学生的思维集中于正确的事物，使学习过程以一个正确的顺序展开，教师为学生扫除困难直接解决问题，对于学生日后去面对各种实际问题并没有太多启示。相反如让学生受到挫折，获得一些失败的经历，对学生形成严谨的科学态度是有益的。

总之，通过引导学生自主准备材料，“解放了孩子的脑、思想、手、脚和时间”（刘墨耕语），拓展了学生自行探究的空间，满足了学生“希望自己是一个发现者、研究者、探索者”的需要，学生真正成为了探索活动的主体。