Skill: daigxok/calculus-homework-assignment (version 1.0.0)

# calculus-homework-assignment - 高等数学智能作业布置Skill ## 概述 基于学生能力画像的智能作业布置系统，专门针对高等数学课程设计。支持自适应作业生成、分层难度设计、多模态题目组装和定时发布。 ## 核心功能 ### 1. 自适应作业生成 根据学生历史表现和知识点掌握度，智能生成个性化作业： - **能力画像分析**：评估学生概念理解、计算能力、逻辑推理三大维度 - **难度自适应**：动态调整基础/提高/拓展题目比例 - **知识点覆盖**：确保教学进度的全面覆盖 ### 2. 多模态题目支持 - **LaTeX公式**：完美支持高等数学公式编辑 - **GeoGebra交互**：嵌入几何可视化题目 - **图像题目**：支持图表、函数图像 - **语音讲解**：为复杂题目提供语音提示 ### 3. 智能工作流 ``` 学生能力分析 → 知识点匹配 → 题目筛选 → 难度调整 → 作业组装 → 发布 ``` ## 工具定义 ### generate_adaptive_homework 基于学生能力画像生成自适应作业 **参数**： - `topic` (string): 知识点主题，如"定积分应用"、"多元函数微分" - `difficulty_distribution` (array): 难度分布，如[40, 40, 20]表示基础40%、提高40%、拓展20% - `student_level` (string): 学生水平，可选"初级"、"中等"、"高级"或具体分数段 - `estimated_time` (number): 预计完成时间（分钟） - `question_count` (number): 题目数量，默认10题 **返回**： ```json { "homework_id": "hw_20260416_001", "topic": "定积分应用", "questions": [ { "id": "q1", "type": "calculation", "difficulty": "基础", "content": "计算∫₀¹ x² dx", "latex": "\\int_0^1 x^2 dx", "estimated_time": 5 } ], "total_time": 60, "difficulty_summary": { "basic": 4, "intermediate": 4, "advanced": 2 } } ``` ### schedule_release 定时发布作业并设置提醒 **参数**： - `release_time` (string): 发布时间，ISO格式"2026-04-16T18:00:00" - `deadline` (string): 截止时间，ISO格式"2026-04-17T23:59:00" - `reminder_hours` (number): 提前提醒小时数，默认2小时 - `class_id` (string): 班级ID - `batch_release` (boolean): 是否分批发布 **返回**： ```json { "schedule_id": "sch_001", "release_time": "2026-04-16T18:00:00", "deadline": "2026-04-17T23:59:00", "reminder_set": true, "reminder_time": "2026-04-17T21:59:00" } ``` ### analyze_student_profile 分析学生能力画像 **参数**： - `student_id` (string): 学生ID - `history_range` (string): 历史数据范围，如"last_month"、"all" - `include_topics` (array): 包含的知识点列表 **返回**： ```json { "student_id": "stu001", "overall_level": "中等", "dimension_scores": { "concept_understanding": 75, "computation_ability": 82, "logical_reasoning": 68 }, "weak_topics": ["微分中值定理", "泰勒公式"], "strong_topics": ["导数计算", "不定积分"], "recommended_difficulty": [30, 50, 20] } ``` ## 使用示例 ### 示例1：生成个性化作业 ```bash # 为中等水平学生生成定积分应用作业 openclaw skill calculus-homework-assignment generate_adaptive_homework \ --topic "定积分应用" \ --difficulty-distribution "[40,40,20]" \ --student-level "中等" \ --estimated-time 60 \ --question-count 8 ``` ### 示例2：定时发布作业 ```bash # 安排作业发布 openclaw skill calculus-homework-assignment schedule_release \ --release-time "2026-04-16T18:00:00" \ --deadline "2026-04-17T23:59:00" \ --reminder-hours 2 \ --class-id "math2024-01" \ --batch-release true ``` ### 示例3：分析学生能力 ```bash # 分析学生能力画像 openclaw skill calculus-homework-assignment analyze_student_profile \ --student-id "stu001" \ --history-range "last_month" \ --include-topics "['导数','积分','微分方程']" ``` ## 配置说明 ### 难度等级定义 ```yaml difficulty_levels: basic: # 基础题（40%） description: "直接应用公式和基本方法" example: "计算简单导数或积分" intermediate: # 提高题（40%） description: "需要多步推导或综合应用" example: "应用题、证明题前几步" advanced: # 拓展题（20%） description: "创新性、开放性题目" example: "综合证明、实际建模问题" ``` ### 知识点库配置 ```yaml knowledge_topics: - id: "derivative" name: "导数与微分" sub_topics: ["基本求导", "高阶导数", "隐函数求导", "参数方程求导"] - id: "integral" name: "积分" sub_topics: ["不定积分", "定积分", "反常积分", "重积分"] - id: "series" name: "级数" sub_topics: ["数项级数", "幂级数", "傅里叶级数"] ``` ## 与现有Skill集成 ### 调用question-type-generator ```python # 从题目生成器获取题目 from question_type_generator import generate_math_problem problem = generate_math_problem( topic="定积分", difficulty="中等", type="calculation" ) ``` ### 集成calculus-concept-visualizer ```python # 为题目添加可视化 from calculus_concept_visualizer import create_visualization visualization = create_visualization( concept="定积分的几何意义", type="area_under_curve" ) ``` ## 实现细节 ### 核心算法 ```python class AdaptiveHomeworkGenerator: def __init__(self): self.question_bank = QuestionBank() self.student_analyzer = StudentAnalyzer() def generate_homework(self, topic, student_profile): # 1. 分析学生能力 ability_scores = self.student_analyzer.analyze(student_profile) # 2. 确定难度分布 difficulty_dist = self.calculate_difficulty_distribution(ability_scores) # 3. 筛选题目 questions = self.question_bank.filter_questions( topic=topic, difficulty_dist=difficulty_dist, count=10 ) # 4. 组装作业 homework = self.assemble_homework(questions, topic) return homework ``` ### 多模态支持 ```python class MultimediaQuestion: def __init__(self, base_question): self.base = base_question def add_latex(self, latex_content): """添加LaTeX公式""" self.latex = latex_content def add_geogebra(self, geogebra_url): """添加GeoGebra交互""" self.geogebra = geogebra_url def add_voice_hint(self, hint_text): """添加语音提示""" self.voice_hint = text_to_speech(hint_text) ``` ## 测试用例 ### 单元测试 ```python def test_adaptive_homework_generation(): generator = AdaptiveHomeworkGenerator() # 测试中等水平学生 homework = generator.generate_homework( topic="定积分应用", student_level="中等" ) assert len(homework.questions) == 10 assert homework.difficulty_summary["basic"] == 4 assert homework.total_time <= 60 ``` ### 集成测试 ```bash # 测试完整作业流程 python test_full_workflow.py \ --student "stu001" \ --topic "多元函数微分" \ --output "test_report.json" ``` ## 部署说明 ### 环境要求 - Python 3.8+ - PostgreSQL 12+ - Redis 6+ - LaTeX编译环境 ### 安装步骤 ```bash # 1. 克隆代码 git clone https://github.com/yourrepo/calculus-homework-assignment.git # 2. 安装依赖 pip install -r requirements.txt # 3. 配置数据库 python setup_database.py # 4. 启动服务 python main.py --port 8000 ``` ## 性能优化 ### 缓存策略 - 题目库缓存：Redis缓存常用题目 - 学生画像缓存：内存缓存活跃学生数据 - 作业模板缓存：预生成常用作业模板 ### 并发处理 - 异步题目生成：使用asyncio提高并发 - 批量作业发布：支持同时发布多个班级作业 - 分布式处理：支持多节点部署 ## 版本历史 - v1.0.0 (2026-04-16): 初始版本 - 自适应作业生成 - 多模态题目支持 - 定时发布功能 - 学生能力分析 ## 作者 代国兴 - 高等数学智慧课程系统 ## 许可证 MIT License


Security scan verdicts — ClawScan: clean | static analysis: clean | VirusTotal: clean | SkillSpector: clean (LOW)