虚拟力学实验室
立项背景与目标:
背景:物理实验教学面临设备不足、器材损耗、安全隐患、学生无法反复操作等痛点。需要一个零安装、可随时随地访问的虚拟实验平台。
目标:用Unity WebGL构建交互式3D物理仿真实验,搭配AI教学助手,实现课前预习、课中探究、课后报告的完整教学闭环。
软件功能/核心模块共5个:
一,首页导航——8个实验卡片入口,鼠标悬停时自动预加载Unity文件。
二,Unity仿真实验(e1到e8共8个)——3D物理模拟,支持调节导轨角度、光电门间距、摩擦系数等参数,有运行实验、重置实验、批量实验三个按钮,实验结果实时填入数据表格。
三,数据分析工具——弦线波振动实验的数据分析页面,耦合摆实验的4种分析页面(同向振动分析、异向振动分析、拍频分析、摆支分析),用Chart.js生成图表。
四,AI助教——DeepSeek驱动的聊天机器人,支持三种教学风格:苏格拉底式提问(只反问不给答案)、引导式提示(给线索留推理步骤)、协作式讲解(接近完整但最后一步留给学生)。内置物理常见误区库,能自动识别并纠正学生的错误概念。
五,预习预测题——进入实验前弹出选择题,引导学生先思考再操作。
六,实验报告——在线填写实验名称、实验目的、实验原理、数据记录、结果分析等,点击提交后AI自动批改并给出反馈建议。
业务流程:
用户进入首页,看到8张实验卡片。点击任意卡片后弹出预习预测题,做完选择题后进入实验页面。Unity场景开始加载(约98MB,界面显示实时下载速度和剩余时间)。加载完成后进入3D实验场景,用户调节参数,点击运行实验观察物理现象,数据自动填入表格。过程中可以随时打开AI助教提问,AI会根据用户选择的引导级别给出不同深度的回答,还能识别物理常见误区。需要深入分析时可以打开独立的数据分析页面查看图表。实验结束后到实验报告页面填写报告,提交后AI自动批改并给出改进建议。
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