“探究吸煙危害性”活動設(shè)計方案

張 淵 羅 堯

（1 貴州省綏陽縣綏陽中學(xué) 貴州遵義 563399 2 貴州省習(xí)水縣第五中學(xué) 貴州遵義 564600）

1 實驗教學(xué)背景

每一包香煙上都印有“吸煙有害健康”的字樣，但全世界依然存在大量煙民。目前我國煙民有3.2 億之多，每年約有100 萬人死于吸煙引起的疾病，居世界第一［1］。青少年吸煙的問題不容忽視，2010年吉林省對800 名青少年學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)青少年平均吸煙率為18.3%；13.7%的青少年嘗試吸煙年齡在16 歲左右。41.6%的青少年在家里遭受二手煙的危害，38.1%的青少年在公共場所遭受二手煙的危害［2］。吸煙對正處在生長發(fā)育階段的青少年的危害更為嚴(yán)重，作為生物學(xué)教師，教育學(xué)生不要染上吸煙惡習(xí)責(zé)無旁貸。

2 教材分析

人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教材《生物1》第6 章“細(xì)胞的生命歷程”，第4 節(jié)“細(xì)胞的癌變”中有這樣的描述：“吸煙是人體攝入化學(xué)致癌物的主要途徑之一，從香煙的煙霧中可分析出20 多種化學(xué)致癌因子。”筆者設(shè)計了“探究吸煙危害性”實驗活動，能生動形象地展現(xiàn)吸煙的危害。

3 學(xué)情分析

學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過吸煙有害健康的課題，但認(rèn)識不夠深入，通過高中生物學(xué)必修1 第2章有關(guān)蛋白質(zhì)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生已知血紅蛋白運(yùn)輸氧對人體生命活動的重要性，此時探究香煙煙霧中一氧化碳對血紅蛋白與氧結(jié)合的影響，學(xué)生能理解得更為深刻；第5 章學(xué)習(xí)了細(xì)胞呼吸及酶的相關(guān)知識，明白了酶對新陳代謝至關(guān)重要，香煙的煙霧對酶活性影響實驗的探究，起到“百聞不如一見”的教育教學(xué)效果。學(xué)生將理論與實驗現(xiàn)象相聯(lián)系，認(rèn)同“吸煙對健康具有嚴(yán)重危害性”的觀點。

4 教學(xué)目標(biāo)

1）知識目標(biāo)：通過模擬系列驗證性實驗，說出香煙煙霧中有害化學(xué)成分對多項生理指標(biāo)的影響，進(jìn)一步分析是否影響人體健康；舉例說明吸煙可對健康造成哪些危害。

2）能力目標(biāo)：通過資料搜集，提高搜集、處理信息的能力；通過引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計探究實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，激發(fā)創(chuàng)新思維，提升創(chuàng)新能力。

3）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：通過資料搜集和進(jìn)行模擬實驗，明白吸煙危害健康的事實，從而遠(yuǎn)離香煙，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念；通過設(shè)計能溶解煙霧的模擬吸煙裝置，增強(qiáng)環(huán)保意識，更加關(guān)注身邊的環(huán)境問題；通過動腦設(shè)計，動手實驗，用心探究，發(fā)展學(xué)生理性思維，培養(yǎng)科學(xué)探究的興趣。通過在校園、社區(qū)演示實驗和解釋實驗現(xiàn)象，宣傳吸煙危害健康的知識，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

5 教學(xué)重點、難點和創(chuàng)新點

1）重點：師生搜集有關(guān)資料；自制探究吸煙危害實驗裝置；設(shè)計驗證香煙煙霧主要有害成分對生命活動指標(biāo)的影響實驗方案。

2）難點：實驗裝置的構(gòu)想和制作；探究實驗方案的制定。

3）創(chuàng)新點：

①實驗裝置創(chuàng)新：裝置系統(tǒng)科學(xué)，能激發(fā)學(xué)生的探索熱情；易于操作，可根據(jù)需要選擇實驗項目，每項實驗可單獨進(jìn)行，也可同時進(jìn)行多項實驗；裝置內(nèi)安裝的小型抽水泵，能循環(huán)利用裝置中的水；安全環(huán)保，裝置能溶解剩余煙霧，減少實驗過程中煙霧對師生健康的危害。

②教學(xué)手段的創(chuàng)新：學(xué)生全程參與，興趣小組的學(xué)生參與搜集資料、設(shè)計并制作裝置、進(jìn)行實驗和走進(jìn)社區(qū)的全過程；進(jìn)行合作探究，興趣小組內(nèi)既有明確分工，又有協(xié)同合作，在制定探究實驗方案和提出新的探究問題等方面，小組合作顯示出優(yōu)越性；活動走近社區(qū)，經(jīng)歷了“課堂教學(xué)→走入校園→走近社區(qū)”幾個階段，為更多學(xué)生及社區(qū)居民演示實驗和宣傳吸煙危害健康的知識。

6 課前準(zhǔn)備

6.1 搜集材料 為了解香煙煙霧的化學(xué)成分及吸煙的危害，興趣小組的學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)，分組搜集相關(guān)資料，共同探討一系列問題，例如香煙煙霧主要含有哪些化學(xué)物質(zhì)？ 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？被動吸煙者會受到危害嗎？吸煙還有哪些方面的危害？并思考：怎樣用實驗證明吸煙對健康的危害？

6.2 確定實驗內(nèi)容

6.2.1 驗證性實驗 ①驗證香煙煙霧中含有煙焦油；②驗證香煙煙霧中含有尼古丁；③驗證香煙煙霧中一氧化碳的毒性（血液顏色發(fā)生變化）。

6.2.2 探究性實驗 ①探究主動吸煙和被動吸煙的危害性；②探究香煙煙霧對過氧化氫酶活性的影響。

6.3 設(shè)計并制作實驗裝置 根據(jù)擬定實驗內(nèi)容，師生共同設(shè)計制作出能滿足上述探究實驗的裝置，如圖1所示。

7 教學(xué)過程

7.1 興趣小組作資料搜集匯報

1）實驗原理及相關(guān)知識普及。

①裝置吸煙的原理：用抽氣泵吸煙；2 個圓底燒瓶吸收多余煙霧，避免實驗過程煙霧對師生造成危害。

②驗證煙焦油的實驗原理： 煙焦油可吸附在附著物（棉花）上，也可溶解在水中或酒精中。煙焦油是指吸煙者使用的煙嘴內(nèi)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(chǎn)物，是眾多烴類及烴的氧化物、硫化物及氮化物的極其復(fù)雜的混合物，其中包括苯并芘、鎘、砷、胺、亞硝胺及放射性同位素等多種致癌物質(zhì)和苯酚類等致癌物質(zhì)。

③驗證尼古丁的實驗原理： 尼古丁是油狀液態(tài)物質(zhì)，可溶于水和有機(jī)溶劑，遇無色HgCl2或Hg（N03）2，溶液出現(xiàn)白色沉淀。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(chǎn)生依賴性，大劑量的尼古丁會引起嘔吐、惡心，嚴(yán)重時會使人死亡。

④檢驗煙霧中一氧化碳毒性的原理： 一氧化碳與紅細(xì)胞中的血紅蛋白結(jié)合，導(dǎo)致血液由紅色變成櫻桃紅。一氧化碳是有機(jī)物在氧氣不足時燃燒的產(chǎn)物，一氧化碳進(jìn)入人體之后會和血液中的血紅蛋白結(jié)合，生成碳氧血紅蛋白，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體出現(xiàn)惡心、嘔吐、暈厥甚至窒息死亡。

⑤新鮮的肝臟研磨液中含有過氧化氫酶，過氧化氫酶能催化過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣，香煙煙霧會降低過氧化氫酶的活性。

2）學(xué)生展示探究實驗方案（圖2）。

圖2 探究香煙煙霧對酶活性影響的實驗方案

7.2 實驗過程

1）按試劑瓶所貼標(biāo)簽分別加入相應(yīng)試劑。

①在前排左起第1 支試管中塞入潔白的棉花，第2 支試管中分別注入30mL 清水，第3 支試管中注入30 mL 酒精。

②向探究香煙煙霧對過氧化氫酶活性影響的2 支試管中分別加入3 mL 肝臟研磨液。

③向探究氧化碳毒性的2 支試管分別加入40 mL 雞血稀釋液。

④再次檢查裝置的氣密性。

2）檢查裝置的氣密性。

3）點燃香煙，觀察棉花、清水、酒精和雞血稀釋液顏色變化情況。

4）吸煙完成后，在探究香煙煙霧對過氧化氫酶活性影響的實驗中分別注入20 mL 3%的過氧化氫溶液，觀察實驗組和對照組氣泡產(chǎn)生的速度和氣球膨脹的情況。

5）觀察實驗現(xiàn)象。

吸煙后，香煙煙霧通過的棉花、清水和酒精均變得焦黃；香煙煙霧通過的肝臟研磨液催化效率明顯降低；香煙煙霧通過的雞血稀釋液顏色變成櫻桃紅。空氣檢測儀上PM2.5 的數(shù)值由吸煙前的50 滋g/m3很快變成最大讀數(shù)999 滋g/m3。

6）檢驗香煙煙霧中含尼古丁。

①取3 支試管，分別標(biāo)號為1、2、3 號；

②向1 號試管中加入5 mL 清水；向2 號試管中加入5 mL 煙霧溶解液（上述實驗過程步驟1 中①第2 支試管中加入的清水吸煙后的煙霧溶解液）；3 號試管中加入5 mL 煙絲浸出液。

③分別向3 支試管中滴入6 滴1 mol/L 氯化汞溶液，觀察現(xiàn)象。2 號、3 號試管中均有白色沉淀產(chǎn)生。

7.3 實驗結(jié)論 香煙煙霧中含有的煙焦油，能附著在棉花上，溶解在水和酒精中；香煙煙霧中的CO 能與血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白，而使血液顏色由紅色變成櫻桃紅；香煙煙霧能抑制過氧化氫酶的活性；香煙煙霧中含會使人上癮的尼古丁。

7.4 課堂小結(jié) 觀察到實驗前、后試劑發(fā)生的明顯變化，吸煙危害健康的“事實”讓學(xué)生觸目驚心，學(xué)生認(rèn)同吸煙危害健康的觀點，紛紛表示會拒絕吸煙。

8 課堂延伸

明顯的實驗現(xiàn)象觸動了學(xué)生的心，興趣小組的學(xué)生提議到校園開展實驗，讓更多的學(xué)生看到吸煙危害健康的事實，從而拒絕吸煙；還應(yīng)該走進(jìn)社區(qū)，為居民宣傳吸煙的危害性，勸說煙民戒煙。興趣小組的學(xué)生為了做好這次宣傳活動，還繪制手抄報，設(shè)計宣傳單，制作“吸煙有害健康”科普展板，分別在校園和社區(qū)進(jìn)行了“吸煙危害健康”的科普宣傳（圖5）。由于實驗效果明顯，宣傳方式多樣，活動收到了良好的效果，更重要的是這個過程很好地培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感。

9 教學(xué)反思

1）收獲。在此實驗活動中，學(xué)生通過動腦思考、動手實踐，用心探究，認(rèn)同吸煙危害健康的觀點，養(yǎng)成拒絕吸煙新時尚，學(xué)生在活動中體驗到“做中學(xué)，學(xué)中做”的樂趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動性；學(xué)生獲取信息的能力、合作探究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力均得到較好的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生全面、健康、和諧發(fā)展。通過把實驗從課堂擴(kuò)展到校園和社區(qū)，培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感。

2）思考。在探究過程中有學(xué)生提出：香煙煙霧能影響酶的活性，也會影響動、植物的生命活動。于是又著手開展香煙煙霧影響動、 植物生命活動的系列探究實驗，例如：①探究香煙煙霧溶解液對種子萌發(fā)的影響；②探究香煙煙霧溶解液對幼苗生長發(fā)育的影響；③探究香煙煙霧溶解液對植物細(xì)胞有絲分裂的影響等。

3）展望。興趣小組開展的這次“探究吸煙危害性”實驗活動結(jié)束了，但是教師和學(xué)生對該課題深入的思考還在繼續(xù)，相信隨著研究的不斷深入，學(xué)生還能提出更多有價值的問題，引領(lǐng)著探究活動向前推進(jìn)。