Making Plant Physiology Visible: Ten Inquiry-Based Infrared Thermography Activities for Undergraduate Teaching

方法

红外热成像技术结合探究式实验设计，覆盖水分、嫁接、病害等十个主题。

发现

热成像能可视化蒸腾、嫁接愈合、病原互作等不可见生理过程，并连接科研与教学。

机会点

可探索将低成本红外热成像用于作物表型高通量采集与干旱/病害早期诊断的教学科研一体化平台。

植物生理学研究的许多过程，包括气孔调节、对干旱的响应、嫁接结合部的形成、与病原体的相互作用、花部产热和冷冻，都是动态的，但学生难以直接观察。因此，这些主题的教学往往依赖于间接测量或理论解释，这使得学生难以理解生理概念与可观察植物行为之间的联系。红外热成像提供了一种快速、非侵入性的方式来可视化反映潜在生理过程的温度模式。本文介绍了十项基于探究的实验室和野外活动，将红外热成像整合到本科植物生理学教学中。这些活动并非聚焦于技术本身，而是围绕基本生理概念组织，挑战学生提出假设、解读热图像并将温度模式与植物功能联系起来。活动涵盖水分关系与蒸腾作用、嫁接结合部形成、植物—病原体相互作用、干旱检测、宿主—寄生植物关系、花部产热、花部冷却、冰核形成、种子活力评估以及对非生物和生物胁迫的响应等主题。除了说明个别生理现象外，这些活动还强调了一个统一原则：红外热成像不仅仅是测量温度，而是通过揭示原本不可见的过程，为植物生理学提供了一个综合窗口。与此同时，学生熟悉了一种越来越多地用于植物科学、精准农业和作物表型分析的研究工具。随着红外相机变得更加经济易得，热成像代表了一种强大而现实的方法，可以丰富探究式学习并加强本科教学与当代植物研究之间的联系。