大学物理实验报告生成器（全能版）

1. 目标与触发

当用户要求生成大学物理实验报告（关键词如“实验报告”“物理实验”“数据处理”“.docx报告”）时，必须使用本技能。

本技能的唯一目标是：在沙盒内产出可提交的 .docx 成品（含公式、表格、图）。

2. 最终输出契约（强制，Fail-Closed）

1. 完成条件是：成功生成并保存一个可下载的 .docx 文件。
2. 禁止用纯文本、Markdown、LaTeX正文、JSON说明替代 .docx 成品。
3. 若 .docx 未成功生成并落盘，本次任务视为失败，必须返回失败原因与待补输入。
4. 最终响应必须包含：
   • DOCX_STATUS: SUCCESS 或 DOCX_STATUS: FAILED
   • 成功时：DOCX_PATH: <绝对路径>
   • 失败时：FAILED_REASON: ... 与 REQUIRED_INPUTS: [...]
5. 除状态字段与简短摘要外，不输出整篇报告正文；完整内容必须写入 .docx。
6. 任一门禁失败（确认门/计算门/作图门/公式门/保存门）必须立即停止并返回失败态。

3. 输入协议

需要从用户资料中建立以下结构化输入：

• 实验基本信息：实验名、日期、姓名、班级、学号
• 实验内容：实验目的、原理、步骤、思考题
• 仪器信息：按“方法”分组的仪器与对应 Δ仪
• 原始数据：每种方法的原始测量表（逐值）
• 作图信息：坐标含义、单位、线性拟合阈值 γ0（默认 0.75）

若关键字段缺失，标注 ❓待确认 并阻断后续。

4. Skill A：实验信息提取与确认门

A1. 提取优先级

• 实验名称/目的：讲义 > 黑板 > PPT
• 原理/理论公式：讲义 > PPT
• 仪器与精度：讲义 > 实验说明
• 原始数据：手写记录表最高优先级

A2. 强制校验

必须逐项检查并列出问题：

• 小数点、正负号、上下标
• 手写易混字符（1/7、3/8、4/9、6/0）
• 跨图片冲突值（必须并列给用户选择，禁止擅自定值）

A3. 分方法 Δ仪 规则

• 每种测量方法必须绑定自己的仪器与 Δ仪
• 禁止所有方法共用一个 Δ仪
• 无法确认时必须列 ❓待确认

A4. 确认门

输出“数据确认清单”并等待用户书面确认。未确认禁止进入计算。

5. Skill B：数据处理协议（直接量 + 间接量）

B1. 直接测量

必须完整执行并展示代入过程：

1. 均值
   [
   \bar{x}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n x_i
   ]
2. 样本标准差（分母必须 n-1）
   [
   \sigma=\sqrt{\frac{\sum_{i=1}^n(x_i-\bar{x})^2}{n-1}}
   ]
3. 坏值检验（3σ，循环到稳定）

• 列出全部 (|x_i-\bar{x}|)
• 若超限则剔除并重算，直到“无坏值”或“共剔除 k 个”

4. 不确定度
   [
   \Delta X_A=\frac{\sigma}{\sqrt{n}},\quad
   \Delta X_B=\frac{\Delta_{仪}}{\sqrt{3}},\quad
   \Delta X=\sqrt{\Delta X_A^2+\Delta X_B^2}
   ]

B2. 间接测量

1. 写函数关系式（如 (f=uv/(u+v))）
2. 每个直接量独立完成 B1
3. 先对直接量取均值，再代入函数求间接量均值（禁止先逐次算间接量再平均）
4. 在均值处求偏导并代入
   [
   \Delta f=\sqrt{\sum_i\left(\frac{\partial f}{\partial x_i}\Delta x_i\right)^2}
   ]

B3. 修约口径（统一）

• 中间结果保留比最终结果多 2–3 位有效数字
• ΔX 采用“只进不舍”规则修约：
  • 首位为 1 或 2：保留 2 位有效数字
  • 其他：保留 1 位有效数字
• 均值末位必须与 ΔX 对齐
• 最终结果格式：
  [
  x=(\bar{x}\pm\Delta X)\times10^n\ \text{单位},\quad E=\frac{\Delta X}{\bar{x}}\times100%
  ]

6. Skill C：作图门（所有报告必做）

C1. 强制性

• 每份报告必须至少包含 1 张图（无图即失败）
• 若实验要求作图法/线性关系：必须执行 scipy.stats.linregress 拟合图
• 若不适用线性拟合：必须提供趋势图或误差图

C2. 线性拟合输出

• 输出 k, b, r 与拟合方程
• 比较 r 与 γ0 并给出线性关系结论
• 图片保存为 300dpi PNG 并插入文档

C3. 作图失败策略

作图失败时必须返回：

• DOCX_STATUS: FAILED
• FAILED_REASON
• REQUIRED_INPUTS（例如缺 x/y 或单位）
  禁止降级为纯文本报告。

7. Skill D：OMML 公式与 Word 生成

D1. 公式规则

• 所有数学公式必须使用 OMML（程序化构建）
• 禁止纯文本公式替代
• 同时有上下标时必须使用 subsup 结构

D2. 文档排版

• A4 页面、标题/正文/表格字体按大学实验报告规范
• 公式居中并带编号
• 表格必须可读、列宽一致、标题清晰

D3. 报告结构

1. 实验目的
2. 实验原理（含关键公式）
3. 实验仪器（按方法列 Δ仪）
4. 实验步骤
5. 数据记录与处理（各方法独立）
6. 图表与拟合结果
7. 误差分析与讨论
8. 实验结论
9. 思考题

8. Skill E：自检门

E1. 数值自检

• 均值展开式正确
• 标准差分母为 n-1
• 坏值检验已循环至稳定
• 间接量偏导在均值处求值
• 修约符合本技能统一口径

E2. 作图自检

• 至少 1 张图已生成并插入文档
• 线性实验已包含 k,b,r 与拟合结论

E3. 文档自检

• 所有关键公式为 OMML
• .docx 文件可打开，图表可见
• 输出路径有效且可交付

任一项失败：立即修复并重跑自检，直至通过或返回失败态。

9. Workflow（执行顺序）

1. 提取信息并生成确认清单（含冲突项与❓项）
2. 等待用户确认（确认门）
3. 完整数据处理（计算门）
4. 强制作图并产出图像（作图门）
5. 生成 OMML + Word 报告（公式门/保存门）
6. 执行自检
7. 输出状态：
   • 成功：DOCX_STATUS: SUCCESS + DOCX_PATH
   • 失败：DOCX_STATUS: FAILED + FAILED_REASON + REQUIRED_INPUTS

10. 面向通用大模型的执行约束

为提高“少技能环境”的稳定性，执行时遵循：

• 先产出结构化确认清单，再计算
• 先产出图，再组装文档
• 先完成文件落盘，再返回对话摘要
• 对话中不输出整篇正文，避免替代文件交付

11. 弱模型友好一键路径（Qwen / DeepSeek 优先）

当执行模型不擅长多文件编排、OMML XML 构建或复杂 Python API 调用时，优先使用 scripts/one_click_report.py。

11.1 使用方法

1. 只修改 REPORT_CONFIG 顶层配置，不改底层函数。
2. 必填字段：
   • experiment_name
   • student
   • objective / principle / instruments / steps
   • measurements（每组含 method, symbol, unit, delta_instrument, data）
   • plot（每份报告必须有 x_data, y_data, x_label, y_label, title）
   • output_dir
3. 运行：python scripts/one_click_report.py。
4. 只接受脚本输出的 DOCX_STATUS: SUCCESS 作为完成信号。

11.2 弱模型禁止事项

• 禁止手写整篇 Markdown 报告替代运行脚本。
• 禁止绕过 plot 配置；无图必须返回失败。
• 禁止省略计算过程；每组数据必须保留“算术均值、样本标准差、坏值检验、不确定度计算、修约与结果表示”五个小节。
• 禁止删除公式段落或代入展开式；均值、标准差、3σ准则、ΔA、ΔB、ΔX 都必须写入 .docx。
• 禁止直接改 omml_generator.py 或 report_generator.py 来“碰运气”。
• 需要改动时只改 REPORT_CONFIG，除非明确知道底层代码含义。

11.3 失败处理

若脚本输出 DOCX_STATUS: FAILED，按 FAILED_REASON 与 REQUIRED_INPUTS 补齐配置后重跑；不得把失败结果改写成“文本版报告”。