Источник: Сборник материалов IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «ИИ в образовании. Современные достижения и перспективы применения». — 2025. — № 5 (98). — С. 25-31.

УДК 004.415

РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АССИСТЕНТА ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Ю. С. Гаврилова, В. Р. Смородин, С. М. Бараксанов

Гаврилова Юлия Сергеевна, руководитель лаборатории интеллектуального анализа данных, КГПИ ФГБОУ ВО «КемГУ», г. Новокузнецк, Россия.

Смородин Валерий Русланович, ведущий программист лаборатории интеллектуального анализа данных, КГПИ ФГБОУ ВО «КемГУ», г. Новокузнецк, Россия.

Бараксанов Сергей Максимович, студент, КГПИ ФГБОУ ВО «КемГУ», г. Новокузнецк, Россия.

Аннотация. В статье рассматривается разработка интеллектуального ассистента преподавателя в виде Telegram-бота, предназначенного для автоматизации рутинных задач. Описываются реализованные функции бота, а также инструменты управления для преподавателей. Применение такого ассистента позволяет снизить нагрузку на преподавателей и повысить доступность обучения.

Ключевые слова: telegram-бот, искусственный интеллект, нечеткая логика, расстояние Левенштейна.

Введение

Современная система образования все чаще сталкивается с необходимостью внедрения цифровых технологий для повышения эффективности учебного процесса, персонализации обучения и уменьшения не связанной с проведением занятий нагрузки преподавателей [2]. Одним из перспективных направлений внедрения цифровых технологий в образовательный процесс является разработка интеллектуальных ассистентов преподавателя – программных решений на основе искусственного интеллекта, способных автоматизировать рутинные задачи.

Интеллектуальные ассистенты могут взаимодействовать с клиентами, выполняя роль первой линии технической поддержки, операторов сбора отзывов и предложений (обратной связи), администраторов, напоминающих о записи на оказание услуги и т.п. Реализуют таких ассистентов, как правило, в популярных социальных сетях или мессенджерах. Например, Telegram-боты уже стали неотъемлемой частью цифровой экосистемы многих организаций, сочетая в себе простоту использования, широкие возможности автоматизации различных информационных процессов и интеграции с различными сервисами [1]. Применение же чат-ботов студентам на регулярной основе на занятиях и во время самоподготовки позволяет им отработать выполнение различных базовых заданий и снизить страх перед ошибками за счет отсутствия прямого контроля со стороны преподавателя [3].

Функции интеллектуального ассистента

Telegram-бот, предназначенный для помощи преподавателю, помогает студентам решить следующие вопросы, связанные с их обучением:

1. Функция ответа на вопросы. Часто у студентов возникают различные вопросы по пройденному материалу, и чтобы их задать – нужно дождаться занятия или прийти на консультацию. Данная функция бота позволяет студентам получить ответы на интересующие их вопросы. Для активации данной функции студенту необходимо написать в поле ввода сообщения вопрос, после чего программа найдет на него ответ в базе данных и передаст его пользователю. Для того чтобы избежать дополнения различных формулировок одного и того же вопроса (например, «Что такое база данных?» и «Расскажи про базы данных») была реализована нечеткая логика, позволяющая задавать вопросы в разных формулировках.
2. Функция диалогов. Данная функция позволяет студенту написать сообщение другому студенту или преподавателю. Внедрение такой функции в Telegram-бот позволяет применять технологию взаимного обучения (peer-to-peer learning): студент может задать вопрос другому студенту и попросить помощи. Для того чтобы начать работу с данной функцией, зарегистрированный студент должен сообщить боту о необходимости отправки сообщения. После того как бот получает на вход команду для отправки сообщения, он предлагает студенту выбрать пользователя-получателя с помощью инлайн-кнопок, расположенных под сообщением. После выбора получателя бот просит ввести сообщение, которое будет отправлено получателю.
3. Регистрация. Данная функция позволяет пользователю пройти регистрацию для того, чтобы получить доступ к функциям тестирования и диалогов.
4. Тестирование. Данная функция позволяет пользователю пройти тестирование в ходе текущего контроля (например, таким тестированием можно заменить устный опрос на занятии) [5]. Для того чтобы начать тестирование зарегистрированный пользователь выбирает дисциплину для тестирования, написав ее название боту. После выбора предмета бот сообщит пользователю об установленных параметрах тестирования и попросит подтвердить готовность, написав «Да» или отказаться от тестирования, написав «Нет».

Для того чтобы пройти авторизацию с правами «Преподаватель» необходимо написать боту команду, после чего он запросит пароль. В случае совпадения хеша полученного на вход пароля с хешем пароля, хранящегося в базе данных, бот сообщит об успешной авторизации, после чего автоматически даст доступ к служебным командам. В случае несовпадения бот сообщит об этом пользователю и прервет процесс авторизации, соответственно, доступа к служебным командам у такого пользователя не будет. Интеллектуальный ассистент не позволяет преподавателю дважды указать себе один и тот же предмет, а в случае, если с другого устройства зайдет пользователь с такими же данными авторизации, то бот сообщит об этом и предупредит, что доступ к служебным командам ограничен.

Функционал для преподавателя

Рассмотрим функционал, доступный преподавателю:

1. Добавление и удаление вопроса из базы данных. Исходя из названия, данные функции позволяют редактировать базу данных вопросов и ответов без обращения к СУБД. При добавлении вопроса учитывается предмет, для которого корректируется список вопросов.
2. Удаление аккаунта пользователя. Данная функция позволяет удалить аккаунт пользователя, ограничив ему доступ к командам, требующим авторизации.
3. Получение списка вопросов и ответов. После ввода данной команды бот отправит пользователю список вопросов и ответов.
4. Составление отчета по тестированию. Функция позволяет получить результаты тестирования по выбранным предметам. Для получения отчета необходимо написать фразу «Сформируй отчет по тестированию» и указать название предмета так, как он указан в базе данных. После этого бот сформирует отчет в формате *.xls и передаст его пользователю.
5. Предоставление или ограничение доступа к ответам на вопросы. Пользователи, авторизованные как преподаватели, могут предоставлять или блокировать доступ к функции ответа на вопросы. Блокировка необходима, чтобы студенты не имели доступа к ответам во время тестирования.
6. Очистка результатов тестирования. Функция очищает таблицу с результатами тестирования, если она перегружена данными.
7. Редактирование параметров тестирования. Позволяет задать количество вопросов в тесте и минимальный процент схожести, при котором ответ будет считаться правильным.

Модель общения с интеллектуальным ассистентом

Получаемый на вход текст классифицируется как вопрос или активатор действия. Алгоритм, позволяющий отличить вопрос от активатора действия, выглядит следующим образом:

1. Программа получает на вход сообщение пользователя.
2. Формируется список имеющихся в базе данных вопросов.
3. Сравнение полученного текста с каждым вопросом из базы. Проценты схожести добавляются в список.
4. Сравнение текста с каждым элементом списка шаблонов для фраз-функций. Проценты схожести добавляются в отдельный список.
5. Из каждого списка выбираются максимальные проценты схожести.
6. Сравнение максимальных значений: если значение для вопросов выше, текст классифицируется как вопрос и запускается алгоритм поиска ответа. В противном случае запускается алгоритм выполнения команды.

При ответе на вопрос алгоритм нечеткого поиска аналогичен ранее описанному алгоритму:

1. Сравнение полученного текста с вопросами базы данных.
2. Добавление процентов схожести в список.
3. Вычисление позиции вопроса с максимальным процентом схожести.
4. Выдача пользователю ответа с позиции, вычисленной на предыдущем шаге.
5. Если максимальный процент схожести меньше 70 %, выводится сообщение о том, что ответ не найден, с предложением обратиться к преподавателю.

Разработанный алгоритм позволяет писать команды и вопросы к боту в формулировках, отличающихся от стандартных (рис. 2), что обеспечивает большую гибкость при общении с ассистентом.

Для вычисления процента схожести применяется формула расстояния Левенштейна (редакционное расстояние), определяющая минимальное количество операций редактирования для превращения одной строки в другую. Функция определяет стоимость трех основных операций:

1. Вставка (Insertion) – добавление одного символа в строку.
2. Удаление (Deletion) – удаление одного символа из строки.
3. Замена (Substitution) – замена одного символа другим.

Каждой операции присваивается стоимость, после чего функция вычисляет минимальную стоимость последовательности операций. Одинаковые строки имеют нулевое расстояние. Например, «Привет» и «Привт» имеют расстояние 1, а «Привет» и «привты» — расстояние 3.

Следует отметить, что интеллектуальный ассистент требует тщательной настройки: преподаватель формирует и загружает список вопросов по своим дисциплинам, постоянно обновляет его для актуальности и тщательно выбирает вопросы. Применение бота позволяет разнообразить образовательный процесс, сократить время получения ответов студентами и снизить нагрузку на преподавателя.

Выводы

Разработанный интеллектуальный ассистент преподавателя на базе Telegram-бота демонстрирует эффективное применение искусственного интеллекта и технологий автоматизации в образовательном процессе. Реализованный функционал, включая нечеткий поиск ответов, управление тестированием и диалоговую систему, позволяет снизить нагрузку на преподавателей за счет автоматизации рутинных операций, повысить доступность обучения благодаря круглосуточной поддержке студентов и обеспечить персонализацию через адаптивные тесты и гибкую систему взаимодействия.

Список литературы

1. Абрамова, А. И. Использование telegram-бота в образовательном процессе вуза / А. И. Абрамова – Текст : непосредственный. // Вестник науки. – 2022. – № 1 (46).
2. Гаврилова, Ю. С. Обзор игровых образовательных проектов по дисциплине «Базы данных» / Ю. С. Гаврилова. – Текст : непосредственный. // Развитие науки и практики в глобально меняющемся мире в условиях рисков : сборник материалов XXI Международной научно-практической конференции, Москва, 15 сентября 2023 года. – Москва: Алеф, 2023. – С. 15-21.
3. Дукальская, И. В. Чат-боты в приложении Telegram как средство изучения английского языка / И. В. Дукальская, Е. О. Аликберова. – Текст : непосредственный. // Преподаватель XXI век. – 2023. – № 2-2. – С. 434-442.
4. Журавлев, А. А. Создание телеграм-бота с помощью среды разработки Visual Studio / А. А. Журавлев. – Текст : непосредственный. // Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet». – 2020. – № 12. – C. 271-277.
5. Могилевская, Н. С. Чат-бот для тестирования знаний на платформе мессенджера Telegram / Н. С. Могилевская, Г. П. Самойленко. – Текст : непосредственный // Молодой исследователь Дона. – 2022. – № 3 (36).