江 锋，林 定，唐丽玉，周 翔，陈崇成

(福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心, 福建 福州 350108)

0 引言

DNA分子结构抽象、 微观且复杂，初学者较难想象DNA双链反向互补匹配的三维空间形态及其螺旋和解旋的动态过程. 通常采用图片、 文字、 视频等二维形式进行说明[1]，或者采用曲别针、 泡沫塑料、 橡皮泥等实物或者3D打印物类比DNA结构的组分，逐个拼接形成DNA分子结构示意模型，以增强三维效果[2]. 这些教学手段通常占用较多课堂时间、 形式单一、 信息传递效果不佳[3]，而且受材料限制难以动态展示相关的DNA微观生物过程，如碱基互补配对、 DNA复制等. 随着计算机视觉技术快速发展，利用增强现实(augmented reality，AR)、 虚拟现实(virtual reality，VR)等技术手段呈现受时空限制而无法在现实世界中观察和控制的现象具有显著优势，如变化太快或太慢的微观现象以及空间结构复杂的物体等. 增强现实技术由虚拟现实技术发展而来，深度融合专业知识，将虚拟场景与真实场景实时精准叠加，构建沉浸式三维可视化场景, 在真实环境中增强感知体验[4-5]，培养探究式逻辑思维[6-7]，是促进认知的一种新方法和支撑技术[8-9], 已在教育[10]、 古建筑物重建[11]、 旅游[12]等方面得到越来越广泛的应用. 大量事例说明了增强现实技术推动了生物化学教学的发展[13-14]，现有软件能够模拟生物大分子结构和功能之间的关系，如BiochemAR[15]、 CADD[16]、 ChemPreview[17]等. 但是这些工具都是面向大学课……