張 淵 羅 堯

（1 貴州省綏陽(yáng)縣綏陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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(guó)煙民有3.2 億之多，每年約有100 萬(wàn)人死于吸煙引起的疾病，居世界第一［1］。青少年吸煙的問(wèn)題不容忽視，2010年吉林省對(duì)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(chǎng)所遭受二手煙的危害［2］。吸煙對(duì)正處在生長(zhǎng)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(wú)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?！惫P者設(shè)計(jì)了“探究吸煙危害性”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，能生動(dòng)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(guò)吸煙有害健康的課題，但認(rèn)識(shí)不夠深入，通過(guò)高中生物學(xué)必修1 第2章有關(guān)蛋白質(zhì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已知血紅蛋白運(yùn)輸氧對(duì)人體生命活動(dòng)的重要性，此時(shí)探究香煙煙霧中一氧化碳對(duì)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(shí)，明白了酶對(duì)新陳代謝至關(guān)重要，香煙的煙霧對(duì)酶活性影響實(shí)驗(yàn)的探究，起到“百聞不如一見(jiàn)”的教育教學(xué)效果。學(xué)生將理論與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相聯(lián)系，認(rèn)同“吸煙對(duì)健康具有嚴(yán)重危害性”的觀點(diǎn)。

4 教學(xué)目標(biāo)

1）知識(shí)目標(biāo)：通過(guò)模擬系列驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，說(shuō)出香煙煙霧中有害化學(xué)成分對(duì)多項(xiàng)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(shuō)明吸煙可對(duì)健康造成哪些危害。

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

3）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過(guò)資料搜集和進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，明白吸煙危害健康的事實(shí)，從而遠(yuǎn)離香煙，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念；通過(guò)設(shè)計(jì)能溶解煙霧的模擬吸煙裝置，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，更加關(guān)注身邊的環(huán)境問(wèn)題；通過(guò)動(dòng)腦設(shè)計(jì)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，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(guò)在校園、社區(qū)演示實(shí)驗(yàn)和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，宣傳吸煙危害健康的知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

5 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

1）重點(diǎn)：師生搜集有關(guān)資料；自制探究吸煙危害實(shí)驗(yàn)裝置；設(shè)計(jì)驗(yàn)證香煙煙霧主要有害成分對(duì)生命活動(dòng)指標(biāo)的影響實(shí)驗(yàn)方案。

2）難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)想和制作；探究實(shí)驗(yàn)方案的制定。

3）創(chuàng)新點(diǎn)：

①實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；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(shí)驗(yàn)過(guò)程中煙霧對(duì)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(jì)并制作裝置、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和走進(jìn)社區(qū)的全過(guò)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(shí)驗(yàn)方案和提出新的探究問(wèn)題等方面，小組合作顯示出優(yōu)越性；活動(dòng)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(gè)階段，為更多學(xué)生及社區(qū)居民演示實(shí)驗(yàn)和宣傳吸煙危害健康的知識(shí)。

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(wèn)題，例如香煙煙霧主要含有哪些化學(xué)物質(zhì)？ 吸煙對(duì)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(dòng)吸煙者會(huì)受到危害嗎？吸煙還有哪些方面的危害？并思考：怎樣用實(shí)驗(yàn)證明吸煙對(duì)健康的危害？

6.2 確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

6.2.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) ①驗(yàn)證香煙煙霧中含有煙焦油；②驗(yàn)證香煙煙霧中含有尼古??；③驗(yàn)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(shí)驗(yàn) ①探究主動(dòng)吸煙和被動(dòng)吸煙的危害性；②探究香煙煙霧對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響。

6.3 設(shè)計(jì)并制作實(shí)驗(yàn)裝置 根據(jù)擬定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，師生共同設(shè)計(jì)制作出能滿足上述探究實(shí)驗(yàn)的裝置，如圖1所示。

7 教學(xué)過(guò)程

7.1 興趣小組作資料搜集匯報(bào)

1）實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)知識(shí)普及。

①裝置吸煙的原理：用抽氣泵吸煙；2 個(gè)圓底燒瓶吸收多余煙霧，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程煙霧對(duì)師生造成危害。

②驗(yàn)證煙焦油的實(shí)驗(yàn)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(yàn)證尼古丁的實(shí)驗(yàn)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(wú)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(huì)使人上癮或產(chǎn)生依賴性，大劑量的尼古丁會(huì)引起嘔吐、惡心，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人死亡。

④檢驗(yàn)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(shí)燃燒的產(chǎn)物，一氧化碳進(jìn)入人體之后會(huì)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(guò)氧化氫酶，過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣，香煙煙霧會(huì)降低過(guò)氧化氫酶的活性。

2）學(xué)生展示探究實(shí)驗(yàn)方案（圖2）。

圖2 探究香煙煙霧對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)方案

7.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)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(duì)過(guò)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(diǎn)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(duì)過(guò)氧化氫酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中分別注入20 mL 3%的過(guò)氧化氫溶液，觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組氣泡產(chǎn)生的速度和氣球膨脹的情況。

5）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

吸煙后，香煙煙霧通過(guò)的棉花、清水和酒精均變得焦黃；香煙煙霧通過(guò)的肝臟研磨液催化效率明顯降低；香煙煙霧通過(guò)的雞血稀釋液顏色變成櫻桃紅?？諝鈾z測(cè)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(yàn)香煙煙霧中含尼古丁。

①取3 支試管，分別標(biāo)號(hào)為1、2、3 號(hào)；

②向1 號(hào)試管中加入5 mL 清水；向2 號(hào)試管中加入5 mL 煙霧溶解液（上述實(shí)驗(yàn)過(guò)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(hào)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(hào)、3 號(hào)試管中均有白色沉淀產(chǎn)生。

7.3 實(shí)驗(yàn)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(guò)氧化氫酶的活性；香煙煙霧中含會(huì)使人上癮的尼古丁。

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

8 課堂延伸

明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觸動(dòng)了學(xué)生的心，興趣小組的學(xué)生提議到校園開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，讓更多的學(xué)生看到吸煙危害健康的事實(shí)，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(shuō)煙民戒煙。興趣小組的學(xué)生為了做好這次宣傳活動(dòng)，還繪制手抄報(bào)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)效果明顯，宣傳方式多樣，活動(dòng)收到了良好的效果，更重要的是這個(gè)過(guò)程很好地培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

9 教學(xué)反思

1）收獲。在此實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐，用心探究，認(rèn)同吸煙危害健康的觀點(diǎn)，養(yǎng)成拒絕吸煙新時(shí)尚，學(xué)生在活動(dòng)中體驗(yàn)到“做中學(xué)，學(xué)中做”的樂(lè)趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性；學(xué)生獲取信息的能力、合作探究能力、實(shí)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(guò)把實(shí)驗(yàn)從課堂擴(kuò)展到校園和社區(qū)，培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

2）思考。在探究過(guò)程中有學(xué)生提出：香煙煙霧能影響酶的活性，也會(huì)影響動(dòng)、植物的生命活動(dòng)。于是又著手開(kāi)展香煙煙霧影響動(dòng)、 植物生命活動(dòng)的系列探究實(shí)驗(yàn)，例如：①探究香煙煙霧溶解液對(duì)種子萌發(fā)的影響；②探究香煙煙霧溶解液對(duì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響；③探究香煙煙霧溶解液對(duì)植物細(xì)胞有絲分裂的影響等。

3）展望。興趣小組開(kāi)展的這次“探究吸煙危害性”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)結(jié)束了，但是教師和學(xué)生對(duì)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(jià)值的問(wèn)題，引領(lǐng)著探究活動(dòng)向前推進(jìn)。