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我把可视化科普做成了Skill,一口气上线10个互动实验,开源了。

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文中我提到,这是一个可复用的流程,可以把复杂科学问题变成可操作的互动实验


最近我把整个"用交互把科学概念变直观"的过程抽象成了一个可复用的 skill,叫 z-sci-viz-lab,下次任何数学或科学概念想变成交互演示,我不用再从零写提示词和代码,直接复用这套系统,速度起码快 10 倍,你拿走用也一样

有想学习 Skills 的同学,可以看看:skills-course·zhanglearning·com


直达:github·com/tjxj/z-skills

我用它一口气给实验室加了 9 个新场景:日食、月食、太阳系、四季、月相、潮汐、卫星轨道、板块运动、光的折射,点开链接就能拖动、旋转、调参数

线上体验:sci-viz-lab·pages·dev




Skills 简介

我设计 z-sci-viz-lab 最核心目的是把任何数学或科学概念变成单页互动实验

它的核心思路和普通"做个科普网页"有本质区别——不从一串定义和公式开始,而是让读者先旋转、拖动、调参数建立直觉,再进入正式定义、结论边界和权威来源

skill 内部固化了 8 步流程:

  1. 事实核验:先查官方页面、原始论文、可靠综述,禁止虚构定理、数字和引文

  2. 直觉模型:把抽象概念转成可以操作的画面,三维模型或二维画布

  3. 正式定义:直觉建立后再给严格表述和关键概念区分

  4. 互动实验设计:参数滑杆 + 实时反馈,拖动旋转、滚轮缩放、重置视角、暂停动画

  5. 边界说明:明确页面演示只用于建立直觉,不能充当数学证明

  6. 来源追溯:所有重要结论都能回到权威资料,页面末尾列出来源链接

  7. Vite 单文件构建:vite-plugin-singlefile 打包成单个 dist/index.html

  8. Cloudflare Pages 发布:一条命令上线,得到电脑手机都能访问的地址

z-sci-viz-lab 可视化科普 8 步流程

这 8 步分成两层:

前 6 步是内容质量把关——查证事实、建立直觉、严格定义、设计交互、明确边界、追溯来源,目的是保证一个科普页既有严谨的科学基础,又不会被误当成数学证明;

后 2 步是资产化——打成单文件、一条命令发布,把成果变成随时能分享的在线页面

这套方法论是从挂谷猜想那次实践里榨出来的,只要问题里存在空间关系、时间变化、尺度变化或参数影响,它就有发挥空间

skill 的目录结构就四个文件:

z-sci-viz-lab/
├── SKILL.md # 触发词、8 步流程、两种使用方式、完成标准
├── README.md
├── templates/
│ ├── prompt-template.txt # 完整提示词模板(可替换主题复刻)
│ └── scene-template.js # 场景模块样板(registry 接口)
└── references/
└── workflow.md # 方法论详解
使用

这个 skill 有两种用法:

方式 A:提示词模板

方式 B:场景插件

适用场景

全新主题,独立做一个单页

给现有实验室加场景

用到的模板

prompt-template.txt

scene-template.js

产出

独立项目 + 单文件页面

实验室里多一个 Tab

上手门槛

会跟 AI 对话就行

需要一点 JavaScript 基础

方式 A:全新主题,生成完整单页

如果你想做一个全新的主题,比如"波动方程"或"DNA 双螺旋":拿 templates/prompt-template.txt 这份完整提示词,替换五处内容后直接丢给 AI

  • 主题对象:比如日食就换成太阳、月球、地球、光线、本影、半影

  • 核心变量:比如轨道倾角、时间、相对位置、食分

  • 运动规则:比如轨道运动、影锥变化、周期

  • 时间线:该主题的关键历史节点

  • 权威资料:官方页面、原始论文、可靠综述

模板里的事实核验、直觉模型、互动实验、边界说明、响应式检查和来源追溯要求原样保留,这些是质量底线,动了就容易产出一眼假的科普页

方式 B:场景插件,扩展现有实验室

如果你想给现有实验室添加新场景,比如"火星轨道"或"光学衍射",不用新建项目,直接写一个场景模块丢进去,系统会自动懒加载和集成——这次 9 个新 demo 用的就是这条路:

  1. 复制 templates/scene-template.js 到src/scenes/ .js

  2. 实现场景接口

// 每个场景就是一个实现了统一接口的模块
export default {
id: "my-scene", // 与 index.html 中 Tab 的 data-scene 一致
name: "示例场景",
getDefaultParams() { // 滑杆初值等默认参数
return { sampleCount: 200, delta: 0.05 };
},
init(container) {}, // 激活时写入 DOM、创建渲染器、绑定事件
update(params) {}, // 每帧调用,params 含 delta 和 time
dispose() {}, // 切走时释放 WebGL 资源,防内存泄漏
};
  1. 在src/main.js中registerScene(myScene)注册

  2. 在 index.html 的.scene-tabs加一个 Tab

  3. npm run dev本地验证,然后构建发布

场景由 scene-loader 懒加载:点到哪个 Tab 才 init 哪个场景,切走立即 dispose,全局只维护一个渲染循环

10 个场景挤在一个单文件 HTML 里还能保持流畅,靠的就是这个架构

本地跑起来只需要:

npm install       # Node.js >= 20
npm run dev # 本地开发
npm run build # 构建,产出单文件 dist/index.html
npm run deploy # 发布到 Cloudflare Pages

技术栈是 Vite + Three.js(三维)+ HTML Canvas(二维),之所以这么选:Vite 迭代快,配合 vite-plugin-singlefile 直接输出单文件;Three.js 处理 3D 够用又不至于过重;二维交互用原生 Canvas,最轻

实测:9 个新场景逐个看

下面的 9 个新场景每一个都遵循同样的 8 步流程,但应用场景完全不同,从天文到地理再到基础物理,正好检验这套方法论的覆盖面

① 日食

日地月三球几何,本影和半影区分得清清楚楚,拖动相对位置就能看到日全食、日环食、日偏食分别是怎么发生的


日食场景:三球几何与本影半影

② 月食

月球穿过地球本影的完整过程,还解释了血月为什么是红的——地球大气把红光折射进了影子里,这个细节很多科普文都懒得讲


月食场景:月球穿过地球本影

③ 太阳系

八大行星轨道与公转周期对比,时间流速可调,把一年压缩成几秒,水星和海王星的速度差异一眼就看出来了


太阳系场景:八大行星轨道与周期

④ 四季

地轴倾角与太阳直射点移动,看完你会彻底明白季节和昼夜长短的变化根源在哪,顺便治好"夏天是因为离太阳近"这个经典误解


四季场景:地轴倾角与直射点移动

⑤ 月相

月球公转与日地月相对位置联动,从新月到满月的周期直接拖着看,比课本上那张静态八宫格图直观太多


月相场景:新月到满月的周期演示

⑥ 潮汐

月球与太阳引潮力叠加,有个太阳开关可以单独打开对比,大潮小潮和每日两次涨落的成因一目了然


潮汐场景:引潮力叠加与大潮小潮

⑦ 卫星轨道

我个人最喜欢的一个,以真实物理量模拟:发射速度滑杆从 0 拉到 13 km/s,能依次看到坠落、圆轨道、椭圆轨道和逃逸四种结局,第一宇宙速度不再是一个需要背的数字


卫星轨道场景:发射速度决定轨道形状

⑧ 板块运动

地球板块分布、运动矢量与三类板块边界的交互演示,时间轴一拉就是几百万年尺度,大陆漂移从假说变成了眼前的动画


板块运动场景:板块边界与运动矢量

⑨ 光的折射

入射角和两侧介质折射率都可调,还有介质快捷预设,慢慢加大入射角能亲眼看到全反射发生的那个临界瞬间


光的折射场景:折射定律与全反射

它们都长在同一副骨架上:先查官方资料确保不出错 → 用交互把抽象变直观 → 给严格定义让懂行的人也满意 → 明确说明这只是直觉不是证明 → 页面末尾贴上来源链接

总结

这个 Skills 诞生于我的肌肉记忆,只要是可复用的工作流,我第一想法就是把它做成 Skills,下次任何主题,说一句"像挂谷猜想那样做个科普页,主题是 XX"就能触发全流程

大家的需求可能不太一样:

  • 如果你是学生或家长:直接打开下面的线上体验链接玩这 10 个实验,下次孩子问"为什么会有四季""为什么会涨潮",拖动演示给他看,胜过千言万语

  • 如果你是教育工作者或内容创作者:两种使用方式都给你铺好了,基于这套方法论给自己的领域做交互科普,比从零做网页快好几倍,还能持续复用

  • 如果你是开发者:实验室仓库有 10 个场景的完整源码,skill 仓库有提示词模板和场景样板,想做类似的交互可视化,叉走改改参数就行

我家孩子正暑假,准备给他好好科普一下。下一步我准备多上点物理、化学、生物、经济学方面的内容。大家有哪些感细跟你去的评论区告诉我

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