“量化煙焦油的吸入”引導探究活動

趙冉冉　鐘廷　王鈺欽　張文華

摘要：以“量化煙焦油的吸入”為例，設計了一個探究性的實驗活動，旨在提高學生對吸煙危害的認識，培養學生的實驗探究能力。

關鍵詞：煙焦油 量化實驗 引導探究

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼B

現今，我國煙民數量已超過3億，總體吸煙率居世界第一，控煙形勢非常嚴峻。無論是主動吸煙還是被動吸煙，其危害都是非常巨大的。由吸煙所引起的疾病及所造成的死亡給人類帶來了巨大痛苦，因此，遠離香煙，保持健康就顯得尤為重要。當下，全面禁煙需要政府、企業及社會各界的廣泛參與。其中，學校作為重要的育人場所，在禁煙教育中發揮著舉足輕重的作用。學校可以通過舉辦各種形式的宣傳活動對學生進行禁煙教育，在一定程度上提高了學生對吸煙危害的認識。

然而，筆者發現，大部分學校活動的形式往往停留于單純的項目展示，學生很少參與探究式的活動。因此，在無形中降低了學生對吸煙危害的認識深度。在美國，禁煙課程在中小學是被積極提倡的，探究活動更是成為美國科學教育的重點。在此，筆者引用了《The American Biology Teacher》期刊中的一個探究實驗，旨在提高學生對吸煙危害的認識，培養學生的實驗探究能力，另外，也可為今后探究活動的設計提供框架。材料的易得性和實驗的簡明性使得這一探究活動對于中學生來說非常適用。

1.實驗目的

通過設計吸煙模擬器，量化煙焦油的吸人，培養學生的實驗探究能力。2材料器具

某種品牌香煙1盒、50mL塑料注射器1支、0.22μm孔徑大小的一次性針頭過濾器12個、長5cm、直徑0.32cm的塑料管、長5cm、直徑0.95cm的塑料管、直徑1.01cm的塑料管連接器、Parafilm封口膜、電子天平。

備注：一次性針頭過濾器是實驗室常規使用的快速、方便、可靠的過濾工具，主要用于樣品澄清、清除顆粒、液體和氣體的除菌過濾等，與一次性注射器配套使用。Parafilm封口膜是一種可以自動封口、可模壓、韌性好的特制薄膜產品，可以快速有效地密封實驗室的各種器皿，阻止實驗樣品的揮發和污染。

3.實驗步驟

3.1制作吸煙模擬器

該裝置是用過濾器從燃燒的香煙里收集積累的煙焦油，根據學生的發展水平，教師可事先為學生準備好實驗裝置或讓學生自行進行組裝。

用少量的Parafilm封口膜分別將兩根塑料管的一側末端部分包好，再分別連接到塑料管連接器的兩端，然后用Parafilm封口膜將管與管之間的連接部位密封好，確保連接處沒有縫隙。

把長5cm、直徑0.32cm的塑料管的末端插入到0.22μm孔徑大小的一次性針頭過濾器中，然后把一次性針頭過濾器的另一端與50mL塑料注射器連接，最后，把香煙插入到長5cm、直徑0.95cm的塑料管中，吸煙模擬器組裝完成，如圖1所示。

3.2進行實驗

點燃香煙，隨著拉動注射器，每一次的壓力變化都會使空氣通過香煙、塑料管、過濾器，進入到注射器中；注射器平均每次拉50mL，每拉動一次，小心地分離注射器與過濾器，然后把注射器中的空氣釋放出去，再把注射器與過濾器連接起來；重復上述步驟，直至1支香煙燃燒完為止（每次50mL煙氣進入，約40次拉動燃完1支香煙）。

每一個過濾器對應1支香煙，共12支香煙用電子天平測量吸煙前后12支過濾器的實際重量，填入表1中。

4.實驗結果

結果表明：過濾器中收集的微粒（焦油、致癌物）的平均重量變化為0.0449g（P<0.001），這說明在抽掉1支香煙后大量的微粒聚集在了一起，除了重量增加外，抽完1支香煙之后，可以很明顯地觀察到過濾器的顏色發生了變化，在20個抽吸之后，有大量的黑渣出現。燃完1支香煙后，過濾器就會被厚厚的，黑色的殘留物所覆蓋，如圖2所示。

5.結論

吸煙模擬器是測量每吸1支香煙后煙焦油在肺部組織積累量的一個有效方法。通過吸煙模擬器，學生可以很清楚地觀察到煙焦油粘附肺部組織的過程以及殘留煙焦油的形態。注射器內的負壓力變化將煙氣通過過濾器壓入肺部，教師可將本實驗中所涉及到的擴散、負壓力變化等原理引入教學，將能夠協助學生理解吸煙導致肺部組織損害的過程。對于學生來說，這項探究活動意義重大，不僅提高了學生對于吸煙危害的認識，還培養了學生的實驗探究能力，這種通過探究實驗來對學生進行相關教育的方式可以為今后的教學活動提供參考。