edulab

edulab 是一套专为教育场景设计的 AI 技能（Skills）集合，旨在通过 Claude Code 或其他支持 Agent Skills 的工具，将抽象的数学几何题和化学反应原理，自动转化为自包含、可交互的 HTML 教学网页。

它不仅仅是给出答案，而是生成一个带有动态演示、参数滑块、3D 分子动画和详细步骤解析的微型课件，让学习者能够“看见”解题过程和微观变化。

核心技能模块

1. 📐 edu-solid-geometry：立体几何交互解算

• 功能：将立体几何题目转化为基于“建系 + 向量法”的交互网页。
• 覆盖题型：正方体/长方体、棱锥/棱柱、圆柱/圆锥中的线面角、二面角、异面直线夹角、点到平面距离及体积计算。
• 交互特性：支持文字输入、图片识别（OCR）及随机出题。生成的网页允许用户直观理解空间关系。
• 依赖：sympy（用于精确坐标与向量计算）。

2. 📈 edu-analytic-geometry：解析几何动态演示

• 功能：针对圆锥曲线（椭圆、双曲线、抛物线、圆）生成基于 2D Canvas 的交互画板。
• 覆盖题型：求标准方程、弦长、向量数量积取值范围/定值、三角形面积最值、定点/定值问题、轨迹方程等。
• 交互特性：
  • 参数驱动：通过滑块改变直线斜率或动点位置，实时观察几何量（如 $MA \cdot MB$）的变化。
  • 理论校验：内置区间开闭判定逻辑，确保交互读数与理论推导（韦达定理+换元）完全一致。
• 依赖：sympy。

3. ⚗️ edu-chem-reaction：化学反应微观 3D 演示

• 功能：生成包含 Three.js 分子动画和 KaTeX 方程讲解的交互式网页。
• 双引擎机制：
  • Morph 引擎：适用于燃烧、化合/分解、氧化还原反应，展示原子飞向新搭档的重组过程。
  • Mechanism 引擎：适用于有机机理（如酯化），展示分子片段的刚体位移、过渡态及催化剂作用。
• 科学严谨性：由 sympy 驱动自动配平方程、校验原子守恒，并推导断键/成键位置。可选集成 RDKit 生成更真实的分子构象。
• 覆盖反应：甲烷/氢气燃烧、电解水、钠氯氧化还原、葡萄糖有氧氧化、酯化机理等。

工作原理：从问题到课件的自动化流水线

1. 结构化提取 (Problem Spec)：AI 识别用户输入的文字或图片，提取几何体类型、尺寸、已知条件或化学反应物，形成结构化描述。
2. 内核精确计算 (Kernel Calculation)：
   • 调用 Python 内核（geometry_kernel.py, analytic_kernel.py, reaction_kernel.py）。
   • 利用 sympy 进行符号运算，得出精确坐标、向量、法向量、化学计量数及中间步骤，杜绝“心算”误差。
3. 模板组装与注入 (Template Injection)：将计算结果、LaTeX 公式、3D 顶点坐标等数据注入到预置的数据驱动 HTML 模板中。
4. 自检与交付 (Self-Check & Delivery)：
   • 内核自动比对答案与步骤展示值，确保一致性。
   • 生成独立的 .html 文件（如 solution-cube-angle.html），无需联网即可在浏览器中打开运行。

安装与使用

推荐安装方式（Skills）

# 安装
npx skills add wy51ai/edulab

# 更新已安装的技能
npx skills update

作为 Claude Code 插件安装

/plugin marketplace add wy51ai/edulab
/plugin install edulab

触发示例

• 立体几何：“解这道立体几何题：正四棱锥 P-ABCD，底面边长为 2，高为 3，求侧棱与底面所成角的正弦值。”
• 解析几何：“随机出一道椭圆向量数量积取值范围的题，并生成交互网页。”
• 化学反应：“生成甲烷燃烧的微观 3D 演示网页，展示原子重组过程。”

命令行独立运行（不经过 AI）

每个技能模块都支持直接通过 Python 脚本生成网页，方便批量生产或测试：

cd skills/edu-solid-geometry
python3 scripts/generate.py cube ./cube.html

cd skills/edu-analytic-geometry
python3 scripts/generate.py ellipse_dot_range ./sol.html

cd skills/edu-chem-reaction
python3 scripts/generate.py combustion_ch4 ./reaction.html

扩展性

edulab 采用模块化设计，开发者可以轻松扩展：

• 加题型：在内核文件中添加新的求解函数，并在 generate.py 中注册构建逻辑。
• 加几何体/曲线：在对应的 bodies.py 或 conics.py 中添加拓扑结构或方程定义。
• 加反应/分子：在 lib/molecules.py 中添加 VSEPR 几何数据，或在 generate.py 中注册新的反应路径。