docs/AI_Interface_Design_v2.2.md

# Smart Quiz AI 接口规范

**版本**: v2.2
**日期**: 2026-04-01
**状态**: Draft
**描述**: 本文档详细定义了 Smart Quiz 后端与 AI 服务端的新版交互标准，重点增强了可追溯性、数据结构规范性和错误处理机制。

---

## 1. 变更摘要 (Change Log)

1. **全局**: 所有响应新增 `meta` 字段（模型信息、耗时、Token 消耗）。
2. **Quiz 生成**:
   - 移除 `options[].is_correct`。
   - 新增 `question_id`。
   - 新增 `correct_answers` 数组（支持单选、多选、判断）。
   - 明确短答题必须返回 `explanation`。
3. **错误处理**: 标准化 4xx/5xx 响应结构，引入 `error.type` 和 `error.reason`。
4. **Quiz 评分**: 新增 `per_question_feedback`，提供每题得分与理由。
5. **新增recipe 评分**:
   智能出题变更：取消原 configurations 下的 questionCount和 questionTypes，新增configurations.recipe 对象。
   若生成了 SHORT_ANSWER 题，除了必备的 explanation 外，响应选项中还要支持返回带有评分标准的 rubric（json）。
   智能判卷变更：在请求的 userAnswers 每一项数组元素中，新增支持附加可选字段 rubric: Object。在给主观题打分时，会把出题接口接收到的这条 rubric 传过去
6. **单题即时判题流程补充**:
   submit 升级为单题提交时，后端调用 grade 接口可仅传 1 条 `userAnswers`；最后一题完成后再触发一次整卷汇总调用，生成全局 `feedbackSummary/recommendations`。

---

## 2. 通用规范

### 2.1 Meta 信息 (Traceability)

所有 API 成功响应（2xx）必须包含 `meta` 字段，用于监控模型表现和成本。

**响应结构示例**:

```json
{
  "data": { ... },
  "meta": {
    "model": "gpt-4-turbo",       // 模型名称
    "model_version": "2024-04-09",// 模型版本日期
    "prompt_version": "v2.1",     // Prompt 版本
    "temperature": 0.4,           // 采样温度
    "tokens_used": 1250,          // 总 Token 消耗 (Prompt + Completion)
    "latency_ms": 3500            // 服务端处理耗时 (ms)
  }
}
```

---

## 3. 接口详情

### 3.1 智能出题 (Generate Quiz)

**变更点**: 数据结构重构，强化校验能力。

- **URL**: `{AI_SERVICE_URL}/ai/quiz/generate`
- **Method**: `POST`
- **Auth**: `Authorization: Bearer {API_KEY}`

**请求参数 (Request)**:

```json
{
  "requestId": "req_unique_id_123",
  "context": {
    "courseId": 101,
    "moduleId": 5,
    "topics": ["if-else", "loops"]
  },
  "configurations": {
    "recipe": {
      "SINGLE_CHOICE": 3,
      "TRUE_FALSE": 0,
      "MULTIPLE_CHOICE": 1,
      "SHORT_ANSWER": 1
    },
    "language": "EN"
  }
}
```

**请求参数说明 (Request Fields)**:

| 字段名                    | 类型      | 必选 | 描述                      |
| :------------------------ | :-------- | :--- | :------------------------ |
| `requestId`               | `String`  | 是   | 溯源 ID，用于日志追踪     |
| `context`                 | `Object`  | 是   | 教学上下文信息            |
| `context.courseId`        | `Integer` | 是   | 课程 ID (Traceability)    |
| `context.moduleId`        | `Integer` | 否   | 模块 ID (Traceability)    |
| `context.topics`          | `Array`   | 否   | 精确的主题列表            |
| `configurations`          | `Object`  | 是   | 生成配置                  |
| `configurations.recipe`   | `Object`  | 是   | 题目生成配方 (题型: 题数) |
| `configurations.language` | `String`  | 是   | 题目语言 (CN/EN)          |

**字段备注 (Field Notes)**:

- `configurations.recipe`:
  - 规定 AI 应该生成的具体题型及与其对应的题目数量。AI 模型需严格遵守该配置出题，对于不需要生成的题型可传 0 甚至省略其键。后端负责将教师设定好的配比翻译为配方。

- `context.topics`:
  - **后端生成逻辑**: 若指定 `moduleId`，系统自动检索该模块下所有 **Unit** 的标题作为主题列表；若未指定或模块无单元，默认为 `["general"]`。
  - **传输处理**: 数组元素会被拼接为逗号分隔的字符串 (e.g., "Variables, Data Types") 传递给 AI 模型。

**响应 (Response)**:

```json
{
  "data": {
    "questions": [
      {
        "question_id": "ai_q_8f9a2",           // [新增] 唯一标识
        "type": "SHORT_ANSWER",
        "content": "Explain polymorphism in OOP.",
        "options": [],
        "correct_answers": ["Ability to take many forms"],
        "explanation": "Polymorphism allows objects to be treated as instances of their parent class.",
        "rubric": {                            // [新增] 题目专门的评分标准(可选)
          "keywords": ["inherit", "override", "many forms"],
          "max_score": 10
        }
      },
      {
        "question_id": "ai_q_7b3c1",
        "type": "MULTIPLE_CHOICE",
        "content": "Select mutable types.",
        "options": [
          { "label": "A", "content": "List" },
          { "label": "B", "content": "Tuple" },
          { "label": "C", "content": "Dictionary" }
        ],
        "correct_answers": ["A", "C"]
      }
    ]
  },
  "meta": { ... }
}
```

**字段校验规则 (Backend Validation)**:

1. **SINGLE_CHOICE**: `correct_answers` 长度必须为 **1**。
2. **MULTIPLE_CHOICE**: `correct_answers` 长度必须 **≥ 1**。
3. **TRUE_FALSE**: 必须包含 2 个选项 (True/False)，且 `correct_answers` 长度为 **1**。
4. **SHORT_ANSWER**: `options` 为空，必须包含有效 `explanation`（作为参考答案）。

---

### 3.2 智能判卷 (Grade Quiz)

**变更点**: 增加逐题反馈详情，并支持单题即时判题与完卷汇总。

- **URL**: `{AI_SERVICE_URL}/ai/quiz/grade`
- **Method**: `POST`
- **Auth**: `Authorization: Bearer {API_KEY}`

**请求参数 (Request)**:

```json
{
  "requestId": "req_unique_id_456",
  "quizContext": {
    "title": "Python Quiz",
    "totalScore": 10.0,
    "maxScore": 100.0
  },
  "userAnswers": [
    {
      "questionId": "501",
      "questionContent": "What is Python?",
      "userChoiceLabel": "A",
      "correctChoiceLabel": "A",
      "isCorrect": true
    }
  ]
}
```

**请求参数说明 (Request Fields)**:

| 字段名                          | 类型     | 必选 | 描述                             |
| :------------------------------ | :------- | :--- | :------------------------------- |
| `requestId`                     | `String` | 是   | 溯源 ID                          |
| `quizContext`                   | `Object` | 是   | 测验背景信息                     |
| `userAnswers`                   | `Array`  | 是   | 用户作答数据，用于生成针对性建议 |
| `userAnswers[].questionId`      | `String` | 是   | 题目唯一标识（后端用于回写对应题目） |
| `userAnswers[].questionContent` | `String` | 是   | 题目内容文本                     |
| `userAnswers[].userChoiceLabel` | `String` | 否   | 客观题：用户选择的选项标签       |
| `userAnswers[].correctChoiceLabel` | `String` | 否 | 客观题：标准答案选项标签         |
| `userAnswers[].isCorrect`       | `Boolean`| 否   | 客观题：后端预判是否正确         |
| `userAnswers[].userTextAnswer`  | `String` | 否   | 用户对主观题的回答文本           |
| `userAnswers[].referenceAnswer` | `String` | 否   | 标准/参考答案                    |
| `userAnswers[].rubric`          | `Object` | 否   | (可选) 评分标准(如需精细评分)    |

#### 3.2.1 单题即时判题调用约定

- 后端在学生每提交一道题时调用本接口，`userAnswers` 数组长度固定为 `1`。
- 客观题与主观题都允许走 AI 评分与说明生成。
- `per_question_feedback[].question_id` 必须回传并可映射到入参中的 `userAnswers[].questionId`。

#### 3.2.2 完卷汇总调用约定

- 当最后一题提交完成后，后端会再次调用本接口做整卷汇总。
- 此时 `userAnswers` 为整卷全量答案，用于生成全局 `feedbackSummary/recommendations`。

**完卷汇总请求示例（全量 `userAnswers`）**:

```json
{
  "requestId": "req_quiz_final_789",
  "quizContext": {
    "title": "Python Quiz",
    "totalScore": 80.0,
    "maxScore": 100.0
  },
  "userAnswers": [
    {
      "questionId": "501",
      "questionContent": "What is Python?",
      "userChoiceLabel": "A",
      "correctChoiceLabel": "A",
      "isCorrect": true
    },
    {
      "questionId": "502",
      "questionContent": "Explain MVC.",
      "userTextAnswer": "Model View Controller...",
      "referenceAnswer": "Design pattern...",
      "rubric": {
        "keywords": ["Model", "View", "Controller", "Separation of concerns"],
        "max_score": 10
      }
    }
  ]
}
```

#### 3.2.3 职责边界与失败处理

- AI 负责输出每题分数与说明（`score`、`reasoning`）。
- 后端对外响应中的 `isCorrect`（客观题）由标准答案稳定比对生成，避免波动。
- 当 AI 超时/5xx 时，不应阻止后端保存用户答案；后端可将该题标记为待补判并允许重试。

**响应 (Response)**:

```json
{
  "data": {
    "overall_score": 85,
    "feedback_summary": "Good understanding of OOP concepts.",
    "per_question_feedback": [                 // [新增] 逐题反馈
      {
        "question_id": "ai_q_8f9a2",
        "score": 10,
        "reasoning": "Correct. Class is indeed the blueprint."
      },
      {
        "question_id": "ai_q_9c4d2",
        "score": 5,
        "reasoning": "Partially correct. You missed the edge case."
      }
    ],
    "recommendations": [ ... ]
  },
  "meta": { ... }
}
```

---

### 3.3 智能提示 (Generate Hint)

后端调用此接口请求 AI 对单道题目生成解题提示（不泄露答案）。

- **URL**: `{AI_SERVICE_URL}/ai/quiz/hint`
- **Method**: `POST`
- **Auth**: `Authorization: Bearer {API_KEY}`

**请求参数 (Request)**:

```json
{
  "requestId": "req_unique_id_789",
  "questionContext": {
    "content": "Which keyword stops a loop?",
    "options": [
      { "label": "A", "content": "stop" },
      { "label": "B", "content": "break" }
    ]
  },
  "type": "HINT"
}
```

**请求参数说明 (Request Fields)**:

| 字段名                    | 类型     | 必选 | 描述           |
| :------------------------ | :------- | :--- | :------------- |
| `requestId`               | `String` | 是   | 溯源 ID        |
| `questionContext`         | `Object` | 是   | 题目上下文     |
| `questionContext.content` | `String` | 是   | 题目文本       |
| `questionContext.options` | `Array`  | 是   | 选项列表       |
| `type`                    | `String` | 是   | 请求类型: HINT |

**响应参数 (Response)**:

```json
{
  "data": {
    "hint": "Think about the command that completely terminates the execution."
  },
  "meta": {
    "model": "gpt-4-turbo",
    "tokens_used": 50,
    "latency_ms": 800
  }
}
```

**响应字段说明 (Response Fields)**:

| 字段名      | 类型     | 描述              |
| :---------- | :------- | :---------------- |
| `data.hint` | `String` | AI 生成的提示文本 |

---

## 4. 标准错误处理 (Error Handling)

当 AI 服务无法完成请求时，必须返回标准化的错误结构（非 2xx/200 OK）。

**错误响应结构**:

```json
{
  "code": 422,
  "error": {
    "type": "INVALID_GENERATION",    // 错误大类
    "reason": "multiple_correct_answers_for_single_choice", // 具体原因
    "details": "Question ai_q_8f9a2 has 2 correct answers." // 可选详情
  },
  "meta": { ... } // 即使失败也尽量返回 meta 以排查 tokens
}
```

**标准错误码对照表**:

| HTTP Status | error.type           | 场景描述                                         | 处理建议                                     |
| :---------- | :------------------- | :----------------------------------------------- | :------------------------------------------- |
| **422**     | `INVALID_GENERATION` | AI 生成内容不符合 Schema (如单选多答、JSON 损坏) | 后端可尝试重试 (Retry) 1-2 次                |
| **429**     | `RATE_LIMIT`         | 超出并发或 Token 配额                            | 后端需进行指数退避重试 (Exponential Backoff) |
| **500**     | `MODEL_ERROR`        | 模型服务内部崩溃                                 | 记录日志，向前端返回通用错误                 |
| **504**     | `TIMEOUT`            | 生成超时 (如 > 60s)                              | 视场景重试或降级处理                         |

**常见 422 reason**:

- `json_parse_error`: 输出不是有效的 JSON。
- `missing_field`: 缺少必填字段（如 `correct_answers`）。
- `schema_violation`: 数据结构违规（如单选题给了 2 个答案）。

---

## 5. 待办事项 (Future Work)

以下功能规划在后续版本实现：

1. **Difficulty Target**: 基于 Bloom's Taxonomy 的难度分级控制。
2. **Grading Rubric**: 支持自定义评分标准（Rubric）。
3. **Advanced Trace**: 关联 Session/User/Attempt 上下文。
4. **Pedagogy Hint Strategy**: 提供渐进式提示策略（Scaffolding）。
5. **User Content Summary**: 自动生成用户上传内容的摘要。