“量化烟焦油的吸入”引导探究活动

赵冉冉　钟廷　王钰钦　张文华

摘要：以“量化烟焦油的吸入”为例，设计了一个探究性的实验活动，旨在提高学生对吸烟危害的认识，培养学生的实验探究能力。

关键词：烟焦油 量化实验 引导探究

中图分类号：G633.91 文献标识码B

现今，我国烟民数量已超过3亿，总体吸烟率居世界第一，控烟形势非常严峻。无论是主动吸烟还是被动吸烟，其危害都是非常巨大的。由吸烟所引起的疾病及所造成的死亡给人类带来了巨大痛苦，因此，远离香烟，保持健康就显得尤为重要。当下，全面禁烟需要政府、企业及社会各界的广泛参与。其中，学校作为重要的育人场所，在禁烟教育中发挥着举足轻重的作用。学校可以通过举办各种形式的宣传活动对学生进行禁烟教育，在一定程度上提高了学生对吸烟危害的认识。

然而，笔者发现，大部分学校活动的形式往往停留于单纯的项目展示，学生很少参与探究式的活动。因此，在无形中降低了学生对吸烟危害的认识深度。在美国，禁烟课程在中小学是被积极提倡的，探究活动更是成为美国科学教育的重点。在此，笔者引用了《The American Biology Teacher》期刊中的一个探究实验，旨在提高学生对吸烟危害的认识，培养学生的实验探究能力，另外，也可为今后探究活动的设计提供框架。材料的易得性和实验的简明性使得这一探究活动对于中学生来说非常适用。

1.实验目的

通过设计吸烟模拟器，量化烟焦油的吸人，培养学生的实验探究能力。2材料器具

某种品牌香烟1盒、50mL塑料注射器1支、0.22μm孔径大小的一次性针头过滤器12个、长5cm、直径0.32cm的塑料管、长5cm、直径0.95cm的塑料管、直径1.01cm的塑料管连接器、Parafilm封口膜、电子天平。

备注：一次性针头过滤器是实验室常规使用的快速、方便、可靠的过滤工具，主要用于样品澄清、清除颗粒、液体和气体的除菌过滤等，与一次性注射器配套使用。Parafilm封口膜是一种可以自动封口、可模压、韧性好的特制薄膜产品，可以快速有效地密封实验室的各种器皿，阻止实验样品的挥发和污染。

3.实验步骤

3.1制作吸烟模拟器

该装置是用过滤器从燃烧的香烟里收集积累的烟焦油，根据学生的发展水平，教师可事先为学生准备好实验装置或让学生自行进行组装。

用少量的Parafilm封口膜分别将两根塑料管的一侧末端部分包好，再分别连接到塑料管连接器的两端，然后用Parafilm封口膜将管与管之间的连接部位密封好，确保连接处没有缝隙。

把长5cm、直径0.32cm的塑料管的末端插入到0.22μm孔径大小的一次性针头过滤器中，然后把一次性针头过滤器的另一端与50mL塑料注射器连接，最后，把香烟插入到长5cm、直径0.95cm的塑料管中，吸烟模拟器组装完成，如图1所示。

3.2进行实验

点燃香烟，随着拉动注射器，每一次的压力变化都会使空气通过香烟、塑料管、过滤器，进入到注射器中；注射器平均每次拉50mL，每拉动一次，小心地分离注射器与过滤器，然后把注射器中的空气释放出去，再把注射器与过滤器连接起来；重复上述步骤，直至1支香烟燃烧完为止（每次50mL烟气进入，约40次拉动燃完1支香烟）。

每一个过滤器对应1支香烟，共12支香烟用电子天平测量吸烟前后12支过滤器的实际重量，填入表1中。

4.实验结果

结果表明：过滤器中收集的微粒（焦油、致癌物）的平均重量变化为0.0449g（P<0.001），这说明在抽掉1支香烟后大量的微粒聚集在了一起，除了重量增加外，抽完1支香烟之后，可以很明显地观察到过滤器的颜色发生了变化，在20个抽吸之后，有大量的黑渣出现。燃完1支香烟后，过滤器就会被厚厚的，黑色的残留物所覆盖，如图2所示。

5.结论

吸烟模拟器是测量每吸1支香烟后烟焦油在肺部组织积累量的一个有效方法。通过吸烟模拟器，学生可以很清楚地观察到烟焦油粘附肺部组织的过程以及残留烟焦油的形态。注射器内的负压力变化将烟气通过过滤器压入肺部，教师可将本实验中所涉及到的扩散、负压力变化等原理引入教学，将能够协助学生理解吸烟导致肺部组织损害的过程。对于学生来说，这项探究活动意义重大，不仅提高了学生对于吸烟危害的认识，还培养了学生的实验探究能力，这种通过探究实验来对学生进行相关教育的方式可以为今后的教学活动提供参考。