植物生理学中跨膜离子运输的教学生态重构与实践创新——基于OnGuard计算生物学平台的学习范式转变

摘要

跨膜离子运输是植物生理学的核心教学内容，其复杂性与多学科交叉特性对传统教学模式提出了挑战。本文聚焦基于OnGuard计算生物学平台的教学范式重构，系统探讨如何通过多维可视化、虚拟实验及全要素整合策略，破解学生在离子稳态原理内化、分子机制具象化及系统生物学思维构建中的认知障碍。OnGuard模型通过动态模拟保卫细胞离子调控网络，将“渗透溶质浓度-细胞膨胀压-气孔开度”的定量关系转化为可视化操作界面，实现了从分子动力学到生态功能的跨尺度认知整合。教学实践中，“理论讲授—模型推演—实验验证”三段式教学模式有效提升了学生对离子运输协同机制的理解，显著增强了学生的科学探究能力与科研产出。本研究进一步推动教学场景向沉浸式和探究式转型，为培养兼具理论深度与实践创新能力的复合型人才提供了有力支持。

关键词

植物生理学 / 跨膜离子运输 / OnGuard计算生物学模型 / 教学范式重构