XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Искусственный интеллект в образовании: создание чат - бота

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Парамонов А.А. 1

---

1МБОУ "Татарская СОШ им. Героя России Михеева А.И." Черлакского МР Омской области

Ситникова А.В. 1

---

1МБОУ "Татарская СОШ им. Героя России Михеева А.И." Черлакского МР Омской области

Работа в формате PDF

231 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проект «Искусственный интеллект в образовании: создание чат - бота» направлен на разработку умного чат-бота, который будет помогать школьникам в образовательном процессе.

Проблема: Недостаток персонализированной поддержки и помощи для школьников в Татарской средней школе.

Актуальность: В современном мире активно внедряется в нашу жизнь искусственный интеллект. Сегодня мы можем наблюдать, как искусственный интеллект завоевывает новые позиции в образовательной среде, чтобы помочь учащимся школы в освоении цифрового образовательного пространства. Чтобы помочь школьникам адаптироваться в цифровой образовательной среде, требуются инновационные инструменты на основе искусственного интеллекта. В этих условиях создание чат-бота, специально адаптированного для образовательных целей, и будет являться актуальным инструментом.

Гипотеза исследования: Чат-бот будет предоставлять информацию о заданиях, материалах для изучения, а также отвечать на вопросы по предметам.

Цель проекта - улучшить доступ к цифровым образовательным ресурсам через создание текстового чат-бота на платформе телеграмм.

Задачи проекта:

1. Познакомить с понятиями «Цифровые образовательные ресурсы», «Искусственный интеллект», «Чат-бот», «Нейросеть».

2. Разработать чат-бота для образовательных целей.

3. Провести тестирование чат-бота среди школьников, для этого создать группу учащихся из выпускных классов, которые будут использовать чат-бот для подготовки ЕГЭ по математике.

4. Сравнить результаты использования чат-бота с традиционными методами обучения и оценить и удовлетворенность пользователей.

Объект исследования: Применение искусственного интеллекта в образовании.

Предмет исследования: Разработка и использование чат-бота в образовательном процессе.

Глава I. Теоретическая часть

1. 1. Искусственный интеллект в образовании: основные понятия

«Цифровые образовательные ресурсы» — материалы и инструменты, созданные с использованием цифровых технологий и предназначенные для поддержки образовательного процесса.¹

Они включают в себя различные виды материалов, такие как электронные учебники, интерактивные задания, мультимедийные презентации, образовательные видео и аудио, а также программное обеспечение для обучения.

«Искусственный интеллект» — это область науки, которая занимается разработкой компьютерных систем и программ, способных имитировать интеллектуальные функции человека, такие как распознавание образов, обработка естественного языка и принятие решений.²

Искусственный интеллект использует алгоритмы, которые позволяют компьютеру обрабатывать большие объёмы данных и находить в них закономерности. На основе этих закономерностей он может делать выводы, предсказывать события или принимать решения.

«Чат-бот» — это компьютерная программа, которая позволяет людям взаимодействовать с цифровыми устройствами так, как если бы они общались с реальным человеком.³

По функционалу чат-боты различают:

• Для обслуживания клиентов — FAQ, поддержка, заказы;

• Маркетинговые — для рассылок и опросов.

• Для обучения — для онлайн-курсов, тестирования знаний;

• Развлекательные — игры, викторины.

Нейросеть — это компьютерная модель, которая имитирует работу нервной системы человека. Она содержит множество связанных между собой искусственных нейронов, которые принимают информацию, обрабатывают её и выдают результат.⁴

Нейросеть обучается на загруженных в неё текстовых базах данных и принимает обоснованные решения. Она может обучаться как с помощью заданных человеком алгоритмов распознавания или команд, так и на основе прошлого опыта — то есть самостоятельно, используя ранее полученные данные.

1. 2. Искусственный интеллект в образовании

Искусственный интеллект (ИИ) активно внедряется в различные сферы нашей жизни, и образование не является исключением. Появление новых технологий позволяет реформировать традиционные методы обучения и улучшить взаимодействие участников образовательного процесса.

Одним из ключевых направлений применения искусственный интеллект в образовании является создание персонализированных обучающих программ. Алгоритмы анализа данных могут изучать прогресс учащихся, их предпочтения и стили обучения, на основе чего формируются индивидуальные учебные траектории. Это помогает школьникам усваивать материал в удобном для них темпе, что значительно повышает эффективность обучения.

Интерактивные обучающие платформы, использующие искусственный интеллект, предлагают школьникам уникальный опыт. Они могут включать в себя элементы симуляции и интерактивные задания, которые делают процесс обучения более вовлекающим. Такие системы также обеспечивают мгновенную обратную связь, что способствует лучшему пониманию материала.

Автоматизация процессов оценки успеваемости — ещё одно важное направление. Искусственный интеллект может быстро и объективно проверять домашние задания и тесты, позволяя преподавателям сосредоточиться на более творческих и консультативных аспектах своей работы. Кроме того, искусственный интеллект может анализировать ошибки школьников и предоставлять рекомендации по их устранению, что способствует более глубокому пониманию тем.⁵

Не менее важным является и устранение языковых барьеров. Современные технологии распознавания речи и автоматического перевода открывают доступ к образовательным материалам для студентов, говорящих на разных языках. Это особенно полезно в многоязычных классах.

Таким образом, применение искусственного интеллекта в образовании открывает новые горизонты, делая процесс обучения более доступным, эффективным и ориентированным на потребности каждого ученика. Эта трансформация позволит создать более качественную образовательную среду, способствующую развитию знаний и навыков будущих поколений.

1. 3. Роль чат-ботов в образовательном процессе

Чат-боты становятся всё более востребованными в образовательном процессе, играя ключевую роль в улучшении взаимодействия между учащимися и преподавателями. Их использование открывает новые возможности для повышения эффективности и доступности образовательных услуг.

Одним из основных преимуществ чат-ботов является их способность предоставлять круглосуточную поддержку, учащиеся могут задавать вопросы и получать ответы в любое время, что особенно актуально для тех, кто изучает материал самостоятельно или готовится к экзаменам. Чат-боты могут помочь с поиском информации важных аспектов учебного процесса.

Кроме того, чат-боты способны проводить тесты, проверять знания учащихся и давать рекомендации по улучшению навыков. Это позволяет студентам развивать свои способности в интерактивном формате, получая оперативную обратную связь. Такие помощники могут адаптировать учебный план в зависимости от уровня знаний пользователя, что способствует персонализированному обучению.

Чат-боты также упрощают процесс общения между преподавателями и студентами. Они могут облегчать организацию групповых проектов, рассылать напоминания о важных событиях и сроках, а также собирать отзывы об учебном процессе. Это позволяет педагогам быть в курсе потребностей и проблем студента, что в итоге повышает качество получаемого образования.⁶

Не менее важным является и то, что чат-боты могут снизить нагрузку на администрацию учебных заведений. Они способны обрабатывать большое количество запросов одновременно, освобождая персонал от рутинной работы и позволяя сосредоточиться на более важных задачах. Это способствует оптимизации рабочего процесса и улучшению общего уровня сервиса.

Таким образом, чат-боты играют важную роль в образовательном процессе, становясь прозрачным и эффективным инструментом для студентов и преподавателей. Их внедрение в учебные заведения не только упрощает доступ к информации, но и позитивно влияет на качество обучения, создавая более динамичную и отзывчивую образовательную среду.

Глава II. Практическая часть

Закончив работу над теоретической частью, я приступил к созданию чат-бота. Для себя я определил план действий:

1. Определение цели чат-бота, я должен четко сформулировать задачи, которые должен решать чат-бот;

2. Выбор платформы, что является важнейшей частью;

3. Проектирование диалогов;

4. Реализация;

5. Тестирование.

После определения цели и задач для моего чат-бота, наступает следующий этап разработки — выбор платформы для его создания. На сегодняшний день существует два основных подхода к данной задаче: конструкторы и написание кода с нуля.

Конструкторы представляют собой платформы с понятным интерфейсом, которые позволяют создать чат-бота без глубоких знаний программирования. Они предлагают удобство и быстроту разработки, но бесплатные версии конструкторов ограничены в возможностях.

Программирование — процесс создания программного обеспечения, которое позволяет взаимодействовать с пользователями посредством текста. Этот метод дает полный контроль над функционалом чат-бота.

Я решил отдать предпочтение конструктору. Это решение было обусловлено тем, что возможность простой настройки функционала и быстрого обучения создания бота превосходит программирование.

Рис. 1. Конструктор чат-бота

Рис. 2. Конструктор чат-бота

Теперь, когда мне стало ясно, какие функции будет выполнять мой чат-бот и на какой платформе я планирую его реализовать, мне предстоит осуществить его создание.

2.1. Тестирование чат-бота и анализ результатов

После завершения разработки образовательного чат-бота в конструкторе Domino была проведена испытание его работы на целевой аудитории. Основная цель тестирования - оценить практическую пользу, удобство использования и восприятие нового инструмента учащимися.⁷

Цели тестирования:

• Оценить, способствует ли использование чат-бота лучшему пониманию учебного материала.

• Определить уровень удобства и пользовательского опыта при взаимодействии с интерфейсом бота.

• Сравнить субъективную эффективность нового цифрового инструмента с традиционными методами изучения теории.

Тестирование проводилось в формате опроса среди учащихся 10-11 классов, которые использовали чат-бота для подготовки к ЕГЭ по математике в течение недели. В опросе приняли участие 4 человека. Им были заданы три вопроса, требующих выбора из предложенных вариантов.

Вопросы и полученные результаты:

1. Лучше ли вы стали понимать темы и решать задачи с помощью чат-бота?

Рис. 3. Результаты опроса

2. Удобно ли вам пользоваться чат-ботом?

Рис. 4. Результаты опроса

3. Что для вас эффективнее: пользование чат-ботом или изучение обычной теории (учебник, конспект)?

Рис. 5. Результаты опроса

Выводы по результатам тестирования - инструмент был оценен как удобный и доступный, что соответствует современным запросам школьников на цифровизацию образования.

Таким образом, практическое тестирование доказало жизнеспособность, полезность и востребованность разработанного прототипа образовательного чат-бота в реальной школьной среде.

Заключение

В ходе выполнения проекта «Искусственный интеллект в образовании: создание чат-бота» была достигнута поставленная цель – разработан и внедрен текстовый чат-бот в мессенджере Telegram, призванный улучшить доступ школьников к цифровым образовательным ресурсам и предоставить персонализированную поддержку в учебном процессе.

В рамках проекта успешно решены все поставленные задачи:

1. Проведен теоретический анализ ключевых понятий: «цифровые образовательные ресурсы», «искусственный интеллект», «чат-бот», «нейросеть». Изучена роль ИИ и чат-ботов в современном образовательном процессе, что подтвердило высокую актуальность выбранной темы.

2. На основе конструктора платформы Domino был разработан функциональный чат-бот для образовательных целей. Бот способен предоставлять пользователям информацию о заданиях и учебных материалах, а также отвечать на вопросы по предметам (на примере подготовки к ЕГЭ по математике).

3. Организовано и проведено практическое тестирование чат-бота среди фокус-группы учащихся 10-11 класса. В процессе тестирования оценивались удобство интерфейса, релевантность предоставляемых ответов и общая полезность инструмента.

Таким образом, выдвинутая в начале исследования гипотеза о том, что чат-бот может быть эффективным инструментом для предоставления учебной информации и ответов на вопросы по предметам, нашла свое практическое подтверждение.

Перспективы развития проекта включают в себя:

• Расширение базы знаний чат-бота по другим предметам школьной программы.

• Интеграцию более сложных алгоритмов на базе нейросетей для генерации уникальных заданий и более гибкого диалога.

• Проведение более масштабного и длительного педагогического эксперимента для количественной оценки влияния бота на успеваемость.

В итоге, данный проект продемонстрировал реальную возможность и эффективность применения относительно простых и доступных технологий искусственного интеллекта (в форме чат-бота) для решения актуальной проблемы недостатка персонализированной учебной поддержки, сделав еще один шаг к цифровой трансформации и персонализации современного образования.

Список литературы

1. 1. Большая Российская энциклопедия. [Электронный ресурс]. – URL: https://old.bigenc.ru/mathematics/text/2022537 (дата обращения: 17.06.2025).

   2. Дудникова, И. Е. Искусственный интеллект в дополнительном образовании: перспективы и вызовы. [Электронный ресурс] // 2025. – URL: https://www.sgu.ru/sites/default/files/page/files/dudnikova-i-e.pdf / (дата обращения: 30.01.2026).

   3. Официальный сайт и документация платформы для создания чат-ботов «Domino» [Электронный ресурс]. – URL: https://domino.ru/ (дата обращения: 15.06.2025).

   4. Федеральный проект «Цифровая образовательная среда» [Электронный ресурс] // Министерство просвещения Российской Федерации. – URL: https://edu.gov.ru/national-project/ (дата обращения: 05.04.2025).

   5. Цифровые образовательные ресурсы. [Электронный ресурс] // Якласс – 2025. – URL: https://www.yaklass.ru/p/obshchestvoznanie/10-klass/bogatstvo-dukhovnoi-kultury-7137110/obrazovanie-7122363/re-f6e8a865-f4f5-48cf-9f82-fef3fe5b02df / (дата обращения: 11.02.2025).

   6. Чат-боты в образовании: виды, возможности, примеры внедрения [Электронный ресурс] // Habr. – 2022. – URL: https://habr.com/ru/articles/ (дата обращения: 12.04.2025).

   7. Что такое нейросеть и как она работает [Электронный ресурс] // SkillboxMedia. – 2024. – URL: https://skillbox.ru/media/code/chto-takoe-neyroset-i-kak-ona-rabotaet/ (дата обращения: 10.02.2025).

   8. Что такое чат-боты и какие они бывают. [Электронный ресурс] // Блог BotHelp. – 2024. – URL: https://bothelp.io/ru/blog/chto-takoe-chat-boty-i-kakie-oni-byvayut/ (дата обращения: 10.02.2025).

Приложение

Приложение 1

Рис. 6. Чат-бот «MatEGE»