Textbook Virtual Simulator

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

工作流程

第一阶段：教材解析与需求确认

1. 识别教材格式 - 检测用户提供的教材文件类型
2. 解析教材内容 - 使用 scripts/parse_materials.py 提取关键信息
3. 确认仿真类型 - 根据内容特征推荐合适的仿真类型
4. 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

1. 选择仿真类型 - 参考 @references/simulation_types.md 选择最合适的类型
2. 设计3D场景 - 基于教材内容设计场景布局和交互逻辑
3. 选择3D技术栈 - 参考 @references/3d_technologies.md 选择合适的技术
4. 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

1. 生成3D场景代码 - 使用 scripts/scene_generator.py 生成场景代码
2. 创建交互组件 - 使用 scripts/interactive_builder.py 构建组件
3. 实现数据分析 - 使用 scripts/data_analyzer.py 添加数据功能
4. 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

1. 验证应用功能 - 检查所有功能是否正常工作
2. 优化用户体验 - 调整交互细节和视觉效果
3. 打包部署文件 - 生成可直接部署的应用包
4. 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

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

1. 格式检测优先 - 自动检测教材格式，优先使用专用解析器
2. 渐进式增强 - 基础功能优先，高级功能可选
3. 响应式设计 - 生成的应用必须支持多设备访问
4. 无外部依赖 - 生成的应用应尽量减少外部依赖
5. 性能优化 - 3D场景必须进行性能优化和LOD处理
6. 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

1. 解析化学教材PDF
2. 选择"教育实验"仿真类型
3. 生成实验室3D场景
4. 添加交互式实验组件
5. 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

1. 解析设备操作手册
2. 选择"操作培训"仿真类型
3. 生成设备3D模型和场景
4. 添加步骤指导和错误检测
5. 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)