Textbook Virtual Simulator

教材虚拟仿真系统生成器，支持多种教材格式（文本/PDF/JSON）转换为交互式教育仿真 Web 应用。 能够生成3D场景、交互式组件、数据分析功能，适用于教育实验、操作培训、知识图谱等多种仿真类型。 当用户提出以下意图时触发：创建教材仿真、生成虚拟实验、构建教学模拟、制作教育3D场景、 教材可视化、交互式教学应用、仿真教学系统等。

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

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

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

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。

bash

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。

bash

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。

bash

python3 scripts/interactive_builder.py content.json --components quiz|progress|control --output components/

data_analyzer.py

添加数据分析功能。

bash

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。

bash

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)