教材虚拟仿真系统生成器
本技能提供完整的教材到虚拟仿真 Web 应用的转换能力。通过解析多种格式的教材内容，生成包含3D场景、交互式组件和数据分析功能的完整 Web 应用。
核心能力
| 能力 | 说明 |
|---|---|
| 多格式解析 | 支持文本、PDF、JSON 等教材格式 |
| 仿真类型 | 教育实验、操作培训、知识图谱等多种类型 |
| 3D 场景生成 | 基于教材内容自动生成 3D 交互场景 |
| 交互组件 | 创建测验、进度追踪、控制面板等组件 |
| 数据分析 | 支持学习进度、操作数据分析 |
| Web 应用输出 | 生成完整的可部署 Web 应用 |
工作流程
第一阶段：教材解析与需求确认
- 识别教材格式 - 检测用户提供的教材文件类型
- 解析教材内容 - 使用
scripts/parse_materials.py提取关键信息 - 确认仿真类型 - 根据内容特征推荐合适的仿真类型
- 收集需求细节 - 确认具体的功能要求和交互设计
第二阶段：场景与组件设计
- 选择仿真类型 - 参考
@references/simulation_types.md选择最合适的类型 - 设计3D场景 - 基于教材内容设计场景布局和交互逻辑
- 选择3D技术栈 - 参考
@references/3d_technologies.md选择合适的技术 - 规划交互组件 - 确定需要的交互组件类型和数量
第三阶段：代码生成与构建
- 生成3D场景代码 - 使用
scripts/scene_generator.py生成场景代码 - 创建交互组件 - 使用
scripts/interactive_builder.py构建组件 - 实现数据分析 - 使用
scripts/data_analyzer.py添加数据功能 - 组装Web应用 - 使用
scripts/generate_webapp.py生成完整应用
第四阶段：测试与交付
- 验证应用功能 - 检查所有功能是否正常工作
- 优化用户体验 - 调整交互细节和视觉效果
- 打包部署文件 - 生成可直接部署的应用包
- 提供使用文档 - 生成使用说明和部署指南
仿真类型指南
参考 @references/simulation_types.md 获取详细的仿真类型说明和实现指南。
支持的仿真类型
| 类型 | 适用场景 | 3D需求 | 交互复杂度 |
|---|---|---|---|
| 教育实验 | 化学实验、物理模拟 | 高 | 中等 |
| 操作培训 | 设备操作、流程演练 | 中等 | 高 |
| 知识图谱 | 概念关系、知识可视化 | 低 | 低 |
| 历史重现 | 历史场景、事件模拟 | 高 | 中等 |
| 地理探索 | 地形展示、地理教学 | 高 | 中等 |
3D 技术选型
参考 @references/3d_technologies.md 了解不同3D技术的优缺点和适用场景。
推荐技术栈
- 默认选择: Three.js + 3D Loader
- 轻量级场景: Babylon.js
- 移动端优化: Cannon.js + Three.js
- 数据可视化: Three.js + D3.js
关键规则
- 格式检测优先 - 自动检测教材格式，优先使用专用解析器
- 渐进式增强 - 基础功能优先，高级功能可选
- 响应式设计 - 生成的应用必须支持多设备访问
- 无外部依赖 - 生成的应用应尽量减少外部依赖
- 性能优化 - 3D场景必须进行性能优化和LOD处理
- 教育适用性 - 所有交互设计必须考虑教育场景特点
脚本使用说明
parse_materials.py
解析不同格式的教材文件，提取结构化内容。
python3 scripts/parse_materials.py input_file --format auto|text|pdf|json --output content.json
scene_generator.py
根据教材内容生成 3D 场景代码。
python3 scripts/scene_generator.py content.json --scene-type lab|classroom|outdoor --output scene.js
interactive_builder.py
创建交互式组件。
python3 scripts/interactive_builder.py content.json --components quiz|progress|control --output components/
data_analyzer.py
添加数据分析功能。
python3 scripts/data_analyzer.py content.json --metrics progress|accuracy|time --output analytics.js
generate_webapp.py
生成完整的 Web 应用。
python3 scripts/generate_webapp.py content.json --template default --output dist/
参考资料
@references/simulation_types.md- 仿真类型详细指南@references/3d_technologies.md- 3D技术选型和对比@references/web_templates.md- Web应用模板设计@references/best_practices.md- 教育仿真最佳实践
资产模板
技能包含多个预构建的模板，可直接使用或作为基础修改：
assets/web-template/- Web应用基础模板assets/3d-templates/- 3D场景模板assets/interactive-components/- 交互组件模板
使用示例
示例1：化学实验仿真
用户需求：基于化学教材创建虚拟实验
- 解析化学教材PDF
- 选择"教育实验"仿真类型
- 生成实验室3D场景
- 添加交互式实验组件
- 生成完整Web应用
示例2：设备操作培训
用户需求：为设备手册创建培训仿真
- 解析设备操作手册
- 选择"操作培训"仿真类型
- 生成设备3D模型和场景
- 添加步骤指导和错误检测
- 生成培训Web应用
依赖
- Python 3.7+
- PyPDF2 (PDF解析)
- jsonschema (JSON验证)
- 可选：ImageMagick (图片处理)
