Чат-бот для информационной поддержки преподавания дисциплины
|
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Теоретический анализ предметной области 9
1.1 Общие понятия чат-бота 9
1.2 Анализ эффективности использования чат-бота в образовательном
процессе 14
1.3 Определение функциональных требований к работе образовательных
чат-ботов 17
1.4 Выводы 19
2 Выбор программного обеспечения 20
2.1 Обзор популярных платформ для создания чат-ботов 20
2.2 Обзор и сравнительный анализ средств разработки 22
2.3 Анализ выбора базы данных для хранения сведений о пользователях . 31
2.4 Выводы 36
3 Разработка программного продукта 37
3.1 Регистрация чат-бота 38
3.2 Административная панель управления 42
3.3 Проектирование и реализация базы данных чат-бота 46
3.4 Модели машинного обучения для автоматизированной обработки
обращений пользователя 48
3.5 Результаты разработки чат-бота 63
3.6 Выводы 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг исходного кода 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Презентация
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Теоретический анализ предметной области 9
1.1 Общие понятия чат-бота 9
1.2 Анализ эффективности использования чат-бота в образовательном
процессе 14
1.3 Определение функциональных требований к работе образовательных
чат-ботов 17
1.4 Выводы 19
2 Выбор программного обеспечения 20
2.1 Обзор популярных платформ для создания чат-ботов 20
2.2 Обзор и сравнительный анализ средств разработки 22
2.3 Анализ выбора базы данных для хранения сведений о пользователях . 31
2.4 Выводы 36
3 Разработка программного продукта 37
3.1 Регистрация чат-бота 38
3.2 Административная панель управления 42
3.3 Проектирование и реализация базы данных чат-бота 46
3.4 Модели машинного обучения для автоматизированной обработки
обращений пользователя 48
3.5 Результаты разработки чат-бота 63
3.6 Выводы 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг исходного кода 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Презентация
С развитием цифровой экономики, скорость получения информации с помощью современных средств интернет-коммуникаций быстро возросла. Цифровая трансформация образовательной среды формирует основы для качественных преобразований современных программных инструментов с целью повышения качества образования на разных уровнях обучения. Одним из средств улучшения качества взаимодействия с пользователями может выступать чат-бот. В настоящее время в качестве приоритетных направлений для научных исследований является создание разговорного искусственного интеллекта, способного поддерживать человеко-машинный разговор посредством текстового или голосового взаимодействия [1].
Чат-боты находят применение в самых разных областях, выполняя разнообразные задачи: они способствуют упрощению повторяющихся бизнес-процессов, помогают в изучении иностранных языков, занимаются набором персонала, обеспечивают техническую поддержку на мероприятиях и в компаниях, а также используются и в образовательной сфере. Во многих работах обосновывается большой потенциал использования чат-ботов для улучшения процесса обучения и результатов обучения [2, 3]. Чат-боты становятся все более популярными в образовательной сфере благодаря своей универсальности и многофункциональности. Они могут быть применены в качестве надежных помощников преподавателей не только для решения образовательных задач, но и для организации воспитательной работы [4].
Кроме того, чат-боты способны поддерживать изучении дисциплины в образовательной среде, напоминая обучающимся о важности выполнения заданий и соблюдения расписания. Они могут напоминать о предстоящих занятиях, контрольных работах и других мероприятиях, что способствует более эффективной организации учебного процесса.
В самом общем смысле чат-бот (от англ. chat - болтать, bot - робот) или виртуальный собеседник - программа-алгоритм, имитирующая общение с пользователем на естественном языке через цифровое устройство [5].
Таким образом, это программа, которая интерактивно имитирует человеческую речь и позволяет общаться с цифровыми устройствами как с людьми. Чат-боты могут быть простой программой, отвечающей на простой вопрос. Некоторые боты имею достаточно сложную систему: обучающиеся и развивающиеся по мере накопления информации. При разработке современных чат-ботов активно применяется искусственный интеллект [6].
Таким образом, актуальность разработки чат-бота для преподавания учебной дисциплины обусловлено необходимостью оптимизировать работу преподавателей высшей школы, вынужденных затрачивать большое количество времени для ответов на частые вопросы студентов, что способствует более эффективной организации учебного процесса.
Целью проекта является разработка приложения информационной поддержки дисциплины (на примере «Современные информационные технологии») на основе интеллектуального чат-бота.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить различные подходы к понятию «чат-бот», выделить основные его функции, провести анализ эффективности использования ботов в образовательном процессе,
- провести обзор различных программных средств для разработки чат- бота и обосновать выбор для разработки программного продукта ,
- разработать структуру бота для информационной поддержки выбранной учебной дисциплины,
- изучить модели машинного обучения для обработки запросов пользователей в чат-боте,
- продемонстрировать концепцию разработки и реализацию чат-бота для использования в образовательном процессе.
Научная новизна исследования заключается в том, что на основе изучения обширного количества программных инструментов для осуществления проекта, анализа эффективности использования чат-ботов в сфере образования, разработан оригинальный чат-бот для оказания информационной поддержки студентов первого курса ПИ им. В.Г. Белинского ПГУ «Современные информационные технологии».
Практическая значимость заключается в том, что данный чат-бот может быть применен на занятиях очной и заочной формы обучения, при самостоятельной работе обучающихся, в дистанционном образовании.
Для практических исследований использована среда разработки PyCharm Community и язык Python 3.10.
Настоящая магистерская диссертация состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.
Первый раздел содержит анализ предметной области и постановка задачи исследования.
Во втором разделе представлен анализ инструментов разработки чат- ботов.
Третий раздел посвящен описанию работы разработанного кода.
Чат-боты находят применение в самых разных областях, выполняя разнообразные задачи: они способствуют упрощению повторяющихся бизнес-процессов, помогают в изучении иностранных языков, занимаются набором персонала, обеспечивают техническую поддержку на мероприятиях и в компаниях, а также используются и в образовательной сфере. Во многих работах обосновывается большой потенциал использования чат-ботов для улучшения процесса обучения и результатов обучения [2, 3]. Чат-боты становятся все более популярными в образовательной сфере благодаря своей универсальности и многофункциональности. Они могут быть применены в качестве надежных помощников преподавателей не только для решения образовательных задач, но и для организации воспитательной работы [4].
Кроме того, чат-боты способны поддерживать изучении дисциплины в образовательной среде, напоминая обучающимся о важности выполнения заданий и соблюдения расписания. Они могут напоминать о предстоящих занятиях, контрольных работах и других мероприятиях, что способствует более эффективной организации учебного процесса.
В самом общем смысле чат-бот (от англ. chat - болтать, bot - робот) или виртуальный собеседник - программа-алгоритм, имитирующая общение с пользователем на естественном языке через цифровое устройство [5].
Таким образом, это программа, которая интерактивно имитирует человеческую речь и позволяет общаться с цифровыми устройствами как с людьми. Чат-боты могут быть простой программой, отвечающей на простой вопрос. Некоторые боты имею достаточно сложную систему: обучающиеся и развивающиеся по мере накопления информации. При разработке современных чат-ботов активно применяется искусственный интеллект [6].
Таким образом, актуальность разработки чат-бота для преподавания учебной дисциплины обусловлено необходимостью оптимизировать работу преподавателей высшей школы, вынужденных затрачивать большое количество времени для ответов на частые вопросы студентов, что способствует более эффективной организации учебного процесса.
Целью проекта является разработка приложения информационной поддержки дисциплины (на примере «Современные информационные технологии») на основе интеллектуального чат-бота.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить различные подходы к понятию «чат-бот», выделить основные его функции, провести анализ эффективности использования ботов в образовательном процессе,
- провести обзор различных программных средств для разработки чат- бота и обосновать выбор для разработки программного продукта ,
- разработать структуру бота для информационной поддержки выбранной учебной дисциплины,
- изучить модели машинного обучения для обработки запросов пользователей в чат-боте,
- продемонстрировать концепцию разработки и реализацию чат-бота для использования в образовательном процессе.
Научная новизна исследования заключается в том, что на основе изучения обширного количества программных инструментов для осуществления проекта, анализа эффективности использования чат-ботов в сфере образования, разработан оригинальный чат-бот для оказания информационной поддержки студентов первого курса ПИ им. В.Г. Белинского ПГУ «Современные информационные технологии».
Практическая значимость заключается в том, что данный чат-бот может быть применен на занятиях очной и заочной формы обучения, при самостоятельной работе обучающихся, в дистанционном образовании.
Для практических исследований использована среда разработки PyCharm Community и язык Python 3.10.
Настоящая магистерская диссертация состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.
Первый раздел содержит анализ предметной области и постановка задачи исследования.
Во втором разделе представлен анализ инструментов разработки чат- ботов.
Третий раздел посвящен описанию работы разработанного кода.
В современном мире одним из наиболее динамично развивающихся средств общения является чат-бот, который используется для оперативного обмена короткими сообщениями. Чат-боты находят применение в различных сферах деятельности. Они помогают автоматизировать рутинные задачи в бизнесе, упрощают процесс подбора персонала, предоставляют техническую поддержку на мероприятиях и в компаниях. Кроме того, чат-боты активно используются в образовательной сфере на различных уровнях обучения.
В сфере образования чат-боты выполняют множество полезных функций. Они могут стать надежными помощниками преподавателей, администрации учебных заведений и вспомогательного персонала. Чат-боты не только помогают в выполнении учебных задач, но и обеспечивают поддержку в организации воспитательной работы, создавая комфортное и продуктивное образовательное окружение. Взаимодействие с ними позволяет эффективно использовать современные технологии в образовательном процессе, повышая его доступность и качество.
Данная выпускная квалификационная работа посвящена разработке и реализации чат-бота на платформе Telegram для информационной поддержки студентов 1 курса очной и заочной формы обучения, изучающие дисциплину «Современные информационные технологии». В ходе исследования и разработки успешно достигнута поставленная цель и получен ценный опыт в области разработки чат-ботов на алгоритмах и методах ИИ.
Для создания чат-бота в данной выпускной квалификационной работе были задействованы современные технологии и инструменты: интегрированная среда разработки PyCharm и язык программирования Python, библиотеки для реализации алгоритмов ML и AI и для взаимодействия с Telegram Bot API.
Результаты магистерской диссертации были апробированы в докладах на конференциях и при публикации в научном журнале:
1. Чат-бот для сферы образования / Инжиниринг и технологии. 2023. Т. 8. № 2. С. 19-21.
2. Предварительная обработка текста для чат-бота / X Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы» («ВНПК-2023») (ПГУ, 15-17 апреля 2023 г.)
3. Инструментальные средства разработки чат-ботов / «Актуальные проблемы науки и образования», посвященная 80-летнему юбилею Пензенского государственного университета (19-25 октября 2023 г.)
4. Особенности разработки бота с искусственным интеллектом / VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Модели, системы, сети в технике», посвященной 90-летию со дня рождения В. И. Пацаева (ПГУ, 24 марта 2024 г.).
5. Методические рекомендации по изучению темы искусственного интеллекта в школе / XX Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Артемовские чтения»: «Современное образование: научные подходы, опыт, проблемы, перспективы» (Педагогический институт им. В. Г. Белинского ПГУ, 17-18 апреля 2024 г.).
В сфере образования чат-боты выполняют множество полезных функций. Они могут стать надежными помощниками преподавателей, администрации учебных заведений и вспомогательного персонала. Чат-боты не только помогают в выполнении учебных задач, но и обеспечивают поддержку в организации воспитательной работы, создавая комфортное и продуктивное образовательное окружение. Взаимодействие с ними позволяет эффективно использовать современные технологии в образовательном процессе, повышая его доступность и качество.
Данная выпускная квалификационная работа посвящена разработке и реализации чат-бота на платформе Telegram для информационной поддержки студентов 1 курса очной и заочной формы обучения, изучающие дисциплину «Современные информационные технологии». В ходе исследования и разработки успешно достигнута поставленная цель и получен ценный опыт в области разработки чат-ботов на алгоритмах и методах ИИ.
Для создания чат-бота в данной выпускной квалификационной работе были задействованы современные технологии и инструменты: интегрированная среда разработки PyCharm и язык программирования Python, библиотеки для реализации алгоритмов ML и AI и для взаимодействия с Telegram Bot API.
Результаты магистерской диссертации были апробированы в докладах на конференциях и при публикации в научном журнале:
1. Чат-бот для сферы образования / Инжиниринг и технологии. 2023. Т. 8. № 2. С. 19-21.
2. Предварительная обработка текста для чат-бота / X Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы» («ВНПК-2023») (ПГУ, 15-17 апреля 2023 г.)
3. Инструментальные средства разработки чат-ботов / «Актуальные проблемы науки и образования», посвященная 80-летнему юбилею Пензенского государственного университета (19-25 октября 2023 г.)
4. Особенности разработки бота с искусственным интеллектом / VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Модели, системы, сети в технике», посвященной 90-летию со дня рождения В. И. Пацаева (ПГУ, 24 марта 2024 г.).
5. Методические рекомендации по изучению темы искусственного интеллекта в школе / XX Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Артемовские чтения»: «Современное образование: научные подходы, опыт, проблемы, перспективы» (Педагогический институт им. В. Г. Белинского ПГУ, 17-18 апреля 2024 г.).
Подобные работы
- Чат-боты как средство развития познавательных УУД у обучающихся 6-х классов на уроках информатики
Бакалаврская работа, информатика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - Моделирование коммуникативных ситуаций в русском языке на уровне А2 в практике создания лингвистического чат-бота
Магистерская диссертация, лингвистика. Язык работы: Русский. Цена: 5500 р. Год сдачи: 2024 - Подходы к построению диалоговой системы о расстройствах аутистического спектра с помощью архитектуры Трансформер
Магистерская диссертация, лингвистика. Язык работы: Русский. Цена: 4875 р. Год сдачи: 2022 - Внедрение электронных образовательных ресурсов в средней общеобразовательной школе и рекомендации по их реализации (на примере муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы №3 имени Тази Гиззата г.Агрыз)
Дипломные работы, ВКР, экономика. Язык работы: Русский. Цена: 6500 р. Год сдачи: 2019