“探究吸煙的危害”生物實踐活動方案

郭士安

目前中國煙民有3.2億，每年約有100萬人死于吸煙引起的疾病，居世界第一。青少年吸煙的問題不容忽視，2010年吉林省對800名青少年學生進行調查，結果是青少年的平均吸煙率為18.3%;13.7%的青少年嘗試吸煙年齡在16周歲以下。40.0%的青少年在家里或公共場所遭受二手煙危害。吸煙對正處在生長發育階段的青少年的危害更為嚴重。最新研究顯示，香煙煙霧成分復雜，至少含有7 000多種化學物質，其中數百種具有毒性，至少有69種物質可以致癌，香煙煙霧中的焦油、尼古丁、一氧化碳等是危害吸煙者和被動吸煙者健康的罪魁禍首。吸煙危害人體健康的機理復雜，許多問題值得研究。因此依據普通高中生物新課程理念，以生物綜合實踐活動為載體，設計活動方案，開展探究吸煙的危害生物實踐活動，具有重要的教育意義。

1 活動目標

1.1 知識目標

學生通過此項活動能夠說出香煙煙霧主要化學成分;描述吸煙對人體健康的危害。

1.2 能力目標

學生利用提供的實驗材料和儀器，設計實驗探究吸煙對酶活性及小動物的影響。

1.3 情感、態度與價值觀目標

學生通過調查和一些簡單的實驗懂得吸煙危害人體健康的道理，從而遠離香煙，珍愛生命，健康成長;增強自身的環保意識，更加關注身邊的環境問題，激發愛科學、學科學、用科學的興趣。

2 活動對象

本活動適合于初、高中學生，以班級或小組形式開展。

3 活動的重點、難點和創新點

3.1 活動重點

學生利用網絡、圖書資源查閱收集有關資料;自制煙霧收集裝置;設計實驗探究香煙煙霧的主要成分，探究吸煙對酶活性及小動物的影響。

3.2 活動難點

實驗設計中變量的分析和控制，實驗步驟的設計，結果的分析和結論的得出;自制實驗器材，學生對實驗儀器的使用，研究報告的撰寫，以及學生之間、師生合作及家長等有關人員的合作。

3.3 主要創新點

研究方法的創新：在活動中采用觀察法、資料收集法、實驗探究法、綜合分析法等科學方法。

活動項目的創新：自制簡易抽煙霧裝置和環保香煙煙霧收集裝置;煙焦油的簡單驗證實驗;設計實驗探究香煙煙霧對酶活性的影響;設計實驗探究煙蒂提取液對小紅鯉魚的影響等。

4 活動設計

4.1 探究活動一：了解植物煙草、香煙煙霧的化學成分及吸煙對人體健康危害的相關知識

為了全面了解吸煙的危害，教師要求每位學生利用網絡及圖書資料，收集有關資料，在班級內開展一次“吸煙有害健康警示展”手抄報或專題宣傳網頁設計展示評比活動，召開討論會共同探討有關問題。教師提供參考題目：

香煙從何而來？中國的煙民有多少？香煙煙霧主要含有哪些化學物質？被動吸煙者為什么比吸煙者受到的危害更大？吸煙對人體健康有哪些危害？吸煙危害人體健康的原因有哪些？吸煙還有哪些方面的危害？……

4.2 探究活動二：自制香煙煙霧收集裝置

材料用具：注射器、玻璃管、移液槍頭、橡皮管、大龍頭瓶、玻璃三通、橡皮塞、鐵架臺等。

設計要求：教師要求學生利用家里的簡單材料，自己設計、自己制作一個簡易抽取煙霧裝置。學生在教師指導下利用學校實驗室簡單器材合作設計制作一個環保抽氣通氣裝置（圖1、圖2）。

注意事項：制作簡易抽煙裝置是為了抽取煙霧，關鍵是要解決注射器如何與香煙連接的問題，選擇大小合適的金屬（或塑料）筆帽、移液管頭、玻璃滴管等材料，利用橡膠或塑料管連接。設計環保抽氣通氣裝置的目的是為了既能抽取煙霧，又能解決實驗過程中余煙對空氣的污染問題，可依據負壓原理圖2裝置設計制作，注意關鍵各部件的順序連接及氣密性的檢測。教師要啟發學生動手動腦，創造性設計抽氣裝置。

4.3 探究活動三：設計實驗證明香煙煙霧中含有焦油、尼古丁和一氧化碳

4.3.1 煙焦油的驗證實驗

實驗原理：煙焦油是指吸煙者使用的煙嘴內積存的一層棕色油膩物，俗稱煙油。它是香煙在缺氧條件下的不完全燃燒產物，是眾多烴類及烴的氧化物、硫化物及氮化物的極其復雜的混合物，其中包括苯并芘、鎘、砷、胺、亞硝胺以及放射性同位素等，多種致癌物質和苯酚類等促癌物質。煙焦油可以吸附在附著物上，也可溶解在水中或酒精中。

驗證方法：方法① 將白色棉絮塞到透明管內，將透明管的一端接香煙，另一端接環保負壓抽氣裝置?；鸩顸c燃香煙后，打開龍頭放水抽氣。若棉絮被染成黃褐色，證明香煙煙霧中含焦油;若棉絮不被染成黃褐色，證明香煙煙霧中不含焦油。

方法② 火柴點燃香煙后，用注射器抽取煙霧，將注射器管頭貼緊濾紙，將煙霧推過濾紙空隙，觀察現象。若濾紙上出現黃褐色圓圈，證明香煙煙霧中含焦油;若棉絮不被染成黃褐色，證明香煙煙霧中不含焦油。

4.3.2 尼古丁的驗證實驗

實驗原理：尼古丁又稱煙堿，分子式為C10H14N2，是一種存在于茄科植物（茄屬）中的生物堿，也是煙草的重要成分。尼古丁會使人上癮或產生依賴性，大劑量的尼古丁會引起嘔吐以及惡心，嚴重時會使人死亡。尼古丁是油狀液態物質，可溶于水和有機溶劑，遇無色HgCL2或Hg（NO3）2，溶液出現白色沉淀。

檢驗方法：① 取一只試管編號為A，注入10 mL蒸餾水，用負壓抽氣裝置抽氣，向A試管通入5支煙的煙霧，當看到溶液變為褐色時，再取2 mL褐色溶液于另一試管中，滴入6滴1 mol/L硝酸汞溶液，觀察現象。② 將2只吸過的煙蒂浸泡在20 mL蒸餾水中，制成煙蒂浸出液，取2 mL浸出液于B試管中，滴入6滴1 mol/L硝酸汞溶液，觀察現象。

檢驗結果：若以上A、B試管中出現白色沉淀，說明香煙中含有尼古丁。

4.3.3 一氧化碳的毒性檢驗

實驗原理：一氧化碳是煤氣的主要成分，是有機物在氧氣不足的情況下產生的，一氧化碳進入人體之后會和血液中的血紅蛋白結合，進而使血紅蛋白不能與氧氣結合，從而引起機體組織出現缺氧，導致人體窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性?？衫靡谎趸几褐屑t細胞的血紅蛋白結合，使血液由暗紅色變成鮮紅色的原理檢驗。

檢驗方法：在試管中加入5 mL新鮮的動物（雞、鴨等家禽）血液，加入少量草酸鈉作抗凝劑，用負壓抽氣裝置抽氣，點燃香煙，使煙霧通過試管（其中盛入1/3管蒸餾水）。

檢驗結果：當點燃到第三支香煙時，可明顯地看出血液由暗紅色逐步變成鮮紅色，證明煙霧中含有一氧化碳。

4.3.4 注意事項

為減少廢氣的污染，節省時間，上述實驗中需要通煙霧的試管可利用環保負壓抽氣裝置同時通氣。試管中的新鮮動物血液要及時加入少量草酸鈉防止凝固，搖勻，試管口加蓋，防止空氣進入。為減少實驗過程中煙霧溢出，除采用環保負壓抽氣裝置外，實驗盡量放在有排氣設備的實驗室進行。尼古丁驗證實驗中的硝酸汞溶液有毒，注意不要灑落在皮膚、衣物上。使用過廢液不要亂倒，倒入回收容器中，妥善處理?；鸩窆：蜔燁^要及時熄滅，放入廢物桶。

4.4 探究活動四：設計實驗探究香煙對人和動物的危害

4.4.1 設計實驗探究香煙對酶活性的影響

提出問題：吸煙會影響酶的活性嗎？

做出假設：該實驗的假設是什么？（如香煙煙霧中含有的化學物質會影響酶的活性）

確定變量：該實驗的自變量、因變量分別是什么？無關變量有哪些？（自變量是酶是否接觸香煙煙霧，因變量是酶活性的變化，其他影響酶活性的因素如溫度、酶量等屬于無關變量）

材料用具：新鮮的質量分數為20%的肝臟（如豬肝、雞肝）研磨液（含過氧化氫酶），體積分數為3%的過氧化氫溶液，香煙。自制吸煙器，試管，滴管，試管架，衛生香，火柴，鐵架臺等。

設計實驗步驟：在A、B兩只試管中各加入5 mL 3%的過氧化氫溶液，在C、D兩只試管中各加入2 mL 20%肝臟研磨液，將A、B、C、D試管放在37℃水浴中，用抽煙裝置抽取一只香煙的煙霧，緩慢通入C試管肝臟研磨液中，D試管作為對照通入等量的清潔空氣，將C、D兩只試管中的肝臟研磨液分別同時加入A、B兩只試管中，觀察實驗現象。

分析結果，得出結論（表1）。

4.4.2 設計實驗探究煙蒂提取液對小紅鯉魚的影響

材料用具：（1） 小紅鯉魚15條（魚體健壯，體長3.0 cm±1.0 cm，質量為3.0 g±1.0 g）。實驗前 1 d不喂食，隨機選取個體差異不大、健康活潑的小紅鯉魚用于試驗。準備烤煙型香煙。（2） 自制吸煙器、燒杯、小漁網、培養皿等。（3） 香煙煙蒂水溶物的制備：將吸過的10支煙蒂和未吸過的10支香煙過濾嘴，分別放在盛有200 mL蒸餾水的燒杯中浸泡2 h，加熱煮沸，冷卻到室溫，用紗布過濾，取濾液備用。

設計對照實驗（表2）。

4.4.3 注意事項

對自變量、因變量、無關變量及對照原則等概念，教師要結合實驗講解。探究香煙對酶活性的影響實驗中用到的過氧化氫溶液、肝臟研磨液要新鮮;用煙霧處理肝臟研磨液，而不是H2O2溶液。進行探究煙蒂提取液對小紅鯉魚的影響實驗前要進行預實驗，用配制的煙蒂水溶液試驗魚的致死量和致死時間，使用小魚大小及健康狀況盡量一致;養魚的清水可以用自來水晾曬后使用;實驗現象主要觀察實驗過程中魚的活動狀態、死亡情況等生命現象，并做好記錄。匯總各小組的實驗數據，填入表2中，分析實驗結果，得出實驗結論。

5 活動評價

教師依據多元評價思想和綜合實踐活動評價標準，采用多種評價方式對學生活動的過程、結果進行及時反饋、評價，促進教學活動目標的達成。如實驗結束后讓學生寫出實驗報告，由教師及時評價、小結、講評;開展“吸煙有害健康警示展”手抄報評比活動，對于學生的優秀作品進行張榜公布。教師提前從知識、能力、情感等方面設計評價指標，在活動結束后，向學生發放實踐活動能力綜合評價表，要求學生對自己在活動中的表現進行自評、互評。同時學生結合教師評價、點評，明確需要努力的方向。

6 活動延伸

學生通過對上述活動的分析、評價、總結，總結成功的經驗，找出存在的問題、不足和改進策略，就吸煙有害健康方面的問題進一步深入探究，擴大研究成果。學生在實踐活動中，通過觀察、實踐、思考，師生之間、生生之間的思維碰撞，會產生靈感的火花，從中會產生一些有價值的研究問題。教師要及時鼓勵、指導、支持學生確立研究項目深入開展研究，利用校內外的資源，努力完成自己的研究項目，寫出研究報告，制成發明作品，推薦參加青少年科技創新大賽?；顒咏Y束后，在學?；蛏鐓^舉辦吸煙有害健康研究成果發布會，邀請師生或社區居民參加，展示研究成果，宣傳吸煙有害的證據，讓廣大師生、居民明白吸煙污染環境，危害自己和他人健康的道理，從而遠離香煙，健康生活，促進人類社會的和諧、持續發展。

通過此項活動，學生在親自觀察、體驗、探究、思考中，獲取吸煙危害健康等方面的知識，開闊視野，明白吸煙有害健康的道理。教師要引導學生關注身邊的環境問題和人類社會的可持續發展，促進人類生態文明建設，讓學生在實踐活動中嘗到在做中學、學中做的樂趣，增強了學習的主動性，培養了學生獲取信息能力、合作探究能力、實踐能力和創新能力，促進學生全面、健康、和諧發展。

參考文獻：

[1] 王彥.吸煙醫務人員的控煙態度及對策研究[J].預防醫學情報雜志，2007（6）：666.

[2] 曹鵬遠.吉林省青少年被動吸煙現狀及影響因素調查[J].淮海醫藥，2010（4）：311-313.

[3] 賈玉.創無煙環境，健康你和我[J].江蘇衛生保健，2011（3）：38.

[4] 鄭瑾.香煙煙霧中部分有害成分的鑒定[J].中國西部科技，2010（7）：84.