“探究吸烟危害性”活动设计方案

张 渊 罗 尧

（1 贵州省绥阳县绥阳中学 贵州遵义 563399 2 贵州省习水县第五中学 贵州遵义 564600）

1 实验教学背景

每一包香烟上都印有“吸烟有害健康”的字样，但全世界依然存在大量烟民。目前我国烟民有3.2 亿之多，每年约有100 万人死于吸烟引起的疾病，居世界第一［1］。青少年吸烟的问题不容忽视，2010年吉林省对800 名青少年学生进行了调查，结果发现青少年平均吸烟率为18.3%；13.7%的青少年尝试吸烟年龄在16 岁左右。41.6%的青少年在家里遭受二手烟的危害，38.1%的青少年在公共场所遭受二手烟的危害［2］。吸烟对正处在生长发育阶段的青少年的危害更为严重，作为生物学教师，教育学生不要染上吸烟恶习责无旁贷。

2 教材分析

人教版普通高中课程标准教材《生物1》第6 章“细胞的生命历程”，第4 节“细胞的癌变”中有这样的描述：“吸烟是人体摄入化学致癌物的主要途径之一，从香烟的烟雾中可分析出20 多种化学致癌因子。”笔者设计了“探究吸烟危害性”实验活动，能生动形象地展现吸烟的危害。

3 学情分析

学生在初中已经接触过吸烟有害健康的课题，但认识不够深入，通过高中生物学必修1 第2章有关蛋白质知识的学习，学生已知血红蛋白运输氧对人体生命活动的重要性，此时探究香烟烟雾中一氧化碳对血红蛋白与氧结合的影响，学生能理解得更为深刻；第5 章学习了细胞呼吸及酶的相关知识，明白了酶对新陈代谢至关重要，香烟的烟雾对酶活性影响实验的探究，起到“百闻不如一见”的教育教学效果。学生将理论与实验现象相联系，认同“吸烟对健康具有严重危害性”的观点。

4 教学目标

1）知识目标：通过模拟系列验证性实验，说出香烟烟雾中有害化学成分对多项生理指标的影响，进一步分析是否影响人体健康；举例说明吸烟可对健康造成哪些危害。

2）能力目标：通过资料搜集，提高搜集、处理信息的能力；通过引导学生自己设计探究实验，培养创新意识，激发创新思维，提升创新能力。

3）情感态度与价值观目标：通过资料搜集和进行模拟实验，明白吸烟危害健康的事实，从而远离香烟，培养学生的生命观念；通过设计能溶解烟雾的模拟吸烟装置，增强环保意识，更加关注身边的环境问题；通过动脑设计，动手实验，用心探究，发展学生理性思维，培养科学探究的兴趣。通过在校园、社区演示实验和解释实验现象，宣传吸烟危害健康的知识，增强学生的社会责任感。

5 教学重点、难点和创新点

1）重点：师生搜集有关资料；自制探究吸烟危害实验装置；设计验证香烟烟雾主要有害成分对生命活动指标的影响实验方案。

2）难点：实验装置的构想和制作；探究实验方案的制定。

3）创新点：

①实验装置创新：装置系统科学，能激发学生的探索热情；易于操作，可根据需要选择实验项目，每项实验可单独进行，也可同时进行多项实验；装置内安装的小型抽水泵，能循环利用装置中的水；安全环保，装置能溶解剩余烟雾，减少实验过程中烟雾对师生健康的危害。

②教学手段的创新：学生全程参与，兴趣小组的学生参与搜集资料、设计并制作装置、进行实验和走进社区的全过程；进行合作探究，兴趣小组内既有明确分工，又有协同合作，在制定探究实验方案和提出新的探究问题等方面，小组合作显示出优越性；活动走近社区，经历了“课堂教学→走入校园→走近社区”几个阶段，为更多学生及社区居民演示实验和宣传吸烟危害健康的知识。

6 课前准备

6.1 搜集材料 为了解香烟烟雾的化学成分及吸烟的危害，兴趣小组的学生充分利用互联网，分组搜集相关资料，共同探讨一系列问题，例如香烟烟雾主要含有哪些化学物质？ 吸烟对人体健康有哪些危害？吸烟危害人体健康的原因有哪些？被动吸烟者会受到危害吗？吸烟还有哪些方面的危害？并思考：怎样用实验证明吸烟对健康的危害？

6.2 确定实验内容

6.2.1 验证性实验 ①验证香烟烟雾中含有烟焦油；②验证香烟烟雾中含有尼古丁；③验证香烟烟雾中一氧化碳的毒性（血液颜色发生变化）。

6.2.2 探究性实验 ①探究主动吸烟和被动吸烟的危害性；②探究香烟烟雾对过氧化氢酶活性的影响。

6.3 设计并制作实验装置 根据拟定实验内容，师生共同设计制作出能满足上述探究实验的装置，如图1所示。

7 教学过程

7.1 兴趣小组作资料搜集汇报

1）实验原理及相关知识普及。

①装置吸烟的原理：用抽气泵吸烟；2 个圆底烧瓶吸收多余烟雾，避免实验过程烟雾对师生造成危害。

②验证烟焦油的实验原理： 烟焦油可吸附在附着物（棉花）上，也可溶解在水中或酒精中。烟焦油是指吸烟者使用的烟嘴内积存的一层棕色油腻物，俗称烟油。它是香烟在缺氧条件下的不完全燃烧产物，是众多烃类及烃的氧化物、硫化物及氮化物的极其复杂的混合物，其中包括苯并芘、镉、砷、胺、亚硝胺及放射性同位素等多种致癌物质和苯酚类等致癌物质。

③验证尼古丁的实验原理： 尼古丁是油状液态物质，可溶于水和有机溶剂，遇无色HgCl2或Hg（N03）2，溶液出现白色沉淀。尼古丁又称烟碱，分子式为C10H14N2，是一种存在于茄科植物(茄属)中的生物碱，也是烟草的重要成分。尼古丁会使人上瘾或产生依赖性，大剂量的尼古丁会引起呕吐、恶心，严重时会使人死亡。

④检验烟雾中一氧化碳毒性的原理： 一氧化碳与红细胞中的血红蛋白结合，导致血液由红色变成樱桃红。一氧化碳是有机物在氧气不足时燃烧的产物，一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，生成碳氧血红蛋白，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体出现恶心、呕吐、晕厥甚至窒息死亡。

⑤新鲜的肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生水和氧气，香烟烟雾会降低过氧化氢酶的活性。

2）学生展示探究实验方案（图2）。

图2 探究香烟烟雾对酶活性影响的实验方案

7.2 实验过程

1）按试剂瓶所贴标签分别加入相应试剂。

①在前排左起第1 支试管中塞入洁白的棉花，第2 支试管中分别注入30mL 清水，第3 支试管中注入30 mL 酒精。

②向探究香烟烟雾对过氧化氢酶活性影响的2 支试管中分别加入3 mL 肝脏研磨液。

③向探究氧化碳毒性的2 支试管分别加入40 mL 鸡血稀释液。

④再次检查装置的气密性。

2）检查装置的气密性。

3）点燃香烟，观察棉花、清水、酒精和鸡血稀释液颜色变化情况。

4）吸烟完成后，在探究香烟烟雾对过氧化氢酶活性影响的实验中分别注入20 mL 3%的过氧化氢溶液，观察实验组和对照组气泡产生的速度和气球膨胀的情况。

5）观察实验现象。

吸烟后，香烟烟雾通过的棉花、清水和酒精均变得焦黄；香烟烟雾通过的肝脏研磨液催化效率明显降低；香烟烟雾通过的鸡血稀释液颜色变成樱桃红。空气检测仪上PM2.5 的数值由吸烟前的50 滋g/m3很快变成最大读数999 滋g/m3。

6）检验香烟烟雾中含尼古丁。

①取3 支试管，分别标号为1、2、3 号；

②向1 号试管中加入5 mL 清水；向2 号试管中加入5 mL 烟雾溶解液（上述实验过程步骤1 中①第2 支试管中加入的清水吸烟后的烟雾溶解液）；3 号试管中加入5 mL 烟丝浸出液。

③分别向3 支试管中滴入6 滴1 mol/L 氯化汞溶液，观察现象。2 号、3 号试管中均有白色沉淀产生。

7.3 实验结论 香烟烟雾中含有的烟焦油，能附着在棉花上，溶解在水和酒精中；香烟烟雾中的CO 能与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，而使血液颜色由红色变成樱桃红；香烟烟雾能抑制过氧化氢酶的活性；香烟烟雾中含会使人上瘾的尼古丁。

7.4 课堂小结 观察到实验前、后试剂发生的明显变化，吸烟危害健康的“事实”让学生触目惊心，学生认同吸烟危害健康的观点，纷纷表示会拒绝吸烟。

8 课堂延伸

明显的实验现象触动了学生的心，兴趣小组的学生提议到校园开展实验，让更多的学生看到吸烟危害健康的事实，从而拒绝吸烟；还应该走进社区，为居民宣传吸烟的危害性，劝说烟民戒烟。兴趣小组的学生为了做好这次宣传活动，还绘制手抄报，设计宣传单，制作“吸烟有害健康”科普展板，分别在校园和社区进行了“吸烟危害健康”的科普宣传（图5）。由于实验效果明显，宣传方式多样，活动收到了良好的效果，更重要的是这个过程很好地培养了学生的社会责任感。

9 教学反思

1）收获。在此实验活动中，学生通过动脑思考、动手实践，用心探究，认同吸烟危害健康的观点，养成拒绝吸烟新时尚，学生在活动中体验到“做中学，学中做”的乐趣，增强了学习主动性；学生获取信息的能力、合作探究能力、实践能力和创新能力均得到较好的发展，促进学生全面、健康、和谐发展。通过把实验从课堂扩展到校园和社区，培养了学生的社会责任感。

2）思考。在探究过程中有学生提出：香烟烟雾能影响酶的活性，也会影响动、植物的生命活动。于是又着手开展香烟烟雾影响动、 植物生命活动的系列探究实验，例如：①探究香烟烟雾溶解液对种子萌发的影响；②探究香烟烟雾溶解液对幼苗生长发育的影响；③探究香烟烟雾溶解液对植物细胞有丝分裂的影响等。

3）展望。兴趣小组开展的这次“探究吸烟危害性”实验活动结束了，但是教师和学生对该课题深入的思考还在继续，相信随着研究的不断深入，学生还能提出更多有价值的问题，引领着探究活动向前推进。