Edukacinio turinio kūrimas naudojant dirbtinį intelektą

Ištrauka

Edukacinio turinio kūrimas naudojant dirbtinį intelektą
Bakalauro baigiamasis darbas

TURINYS
ĮVADAS 5
1. LITERATŪROS APŽVALGA 8
2. POREIKIŲ ANALIZĖ 13
2.1. Funkciniai reikalavimai 13
2.1.1. Teksto nuskaitymas 13
2.1.2. Formulių atpažinimas 14
2.1.3. Formulių išvedimas 14
2.1.4. Formulės narių reikšmių įvedimas 14
2.1.5. Grafikų brėžimas 14
2.2. Nefunkciniai reikalavimai 15
2.2.1. Sistemos reikalavimai 15
2.2.2. Duomenų apimtis 15
2.2.3. Aplikacijos efektyvumas 15
2.2.4. Reikalavimai vartotojui 15
3. ĮRANKIŲ PASIRINKIMAS 16
3.1. LLM bibliotekos 16
3.2. Sympy biblioteka 16
3.3. Numpy biblioteka 17
3.4. Matplotlib biblioteka 17
3.5. Tkinter biblioteka 17
4. IMPLEMENTACIJA 18
4.1. Duomenų įvestis 18
4.2. Gemini 1.5 Pro 18
4.3. Įvesties apdorojimas 19
4.4. Veiksmai su formulėmis 19
4.5. Formulės kintamųjų reikšmių įvedimas 20
4.6. Grafiko brėžimas 21
4.7. Vartotojo sąsaja 22
4.8. Uždavinių sprendimo alternatyvos 23
4.8.1. Sympy alternatyvos 23
4.8.2. Matplotlib alternatyvos 23
4.8.3. Tkinter alternatyvos 24
4.8.4. Gemini 1.5 Pro alternatyvos 24
4.8.5. LLM modelio identifikavimas 24
4.8.6. LLM modelio panaudojimas grafiko brėžimui 24
4.9. Aplikacijos taikymo pavyzdys 25
4.10. Spragų analizė 31
REZULTATAI 32
IŠVADOS 33
LITERATŪRA 34
PRIEDAI 37

Įvadas
Darbo aktualumas ir naujumas. Matthew Montabello teigimu, mokomosios programos
vis dar teikia pirmenybę standartiniams ir nusistovėjusiems modeliams, todėl dirbtinis intelektas
(AI) ir kitokios pagalbinės aplikacijos daugumos yra vertinamos neigiamai. Daugybė akademi-
nio rato žmonių nemato jų integracijos į mokomąsias programas privalumų ir yra įsitikinę, „kad
mokymasis ir mokymas niekuomet negali būti pakeisti mašina“[Mon18]. Nepaisant to, pastaruo-
ju dešimtmečiu tokių akademinės aplinkos žmonių kaip Rose Luckin, Jenny Grant Rankin, Neilo
Selwyno, jau minėto M. Montabello ir kt. darbai siekia pabrėžti AI privalumus edukaciniam tu-
riniui kurti. Šių autorių darbai skatina persvarstyti AI naudojimo švietimo srityje naudą, įtikinti,
kad „technologijos ir dirbtinis intelektas nesiekia pakeisti, susilpninti ir nuneigti besimokančiųjų
bei pedagogų įgūdžių. Minėtosios priemonės < > yra skirtos švietimo sistemos palaikymui, stip-
rinimui ir tobulinimui“[Mon18]. Taigi, pastaruoju dešimtmečiu pasirodžiusiuose straipsniuose,
apžvalgose, diskusijose ir AI integracijos į edukacinę programą svarstymams skirtose konferen-
cijose (pavyzdžiui, International Conference on Artificial Intelligence in Education) ima įsigalėti
požiūris, kad „švietimo ateitis yra glaudžiai susijusi su inovatyviais įrankiais ir intelektualiųjų
ma- šinų skaičiavimo galimybėmis“[VT21]. Kaip tik dėl to nekeista, kad pastaruoju metu
išleistuose darbuose daugybė mokslininkų mėgino įrodyti, kad edukacinio turinio kūrimas
naudojant AI gali suteikti personalizuotesnę, t. y. individualizuotą, mokymosi patirtį, tokio
pobūdžio programėlės yra prieinamos daug platesnei auditorijai, yra įtraukios bei interaktyvios,
daug efektyvesnės ad- ministracinių užduočių automatizavimui, ugdo kritinį mąstymą, gali
paskatinti įvairių pedagogų ir studentų bendradarbiavimą ir pan.
Nepaisant visų anksčiau paminėtų argumentų, kurie liudija AI integracijos į edukacinę
prog- ramą privalumus, dažniausiai minėtosios diskusijos neišeina iš uždaro akademinio rato, t.
y. ori- entuojasi į teorinį lygmenį, o ne į praktinį AI integracijos į edukacinę programą
potencialą. Ki- ta vertus, šiuo metu jau esama programėlių, kurios orientuojasi į mokymosi ir
mokymo proceso palengvinimą. Pavyzdžiui, programėlei Desmos[Stu24] yra pritaikyta
grafiniam matematinių for- mulių atvaizdavimui. Photomath[dtea24a] programėlė, įvedus
reikiamus duomenis, efektyviai ir nuosekliai (su visais uždavinio sprendimo žingsnių
paaiškinimais) išsprendžia pateiktą matematinį uždavinį ir grafiškai atvaizduoja pateiktame
uždavinyje aptiktas matematines funkcijas. Micro- soft math solver[Mic24] programėlė funkciškai yra ganėtinai panaši į Photomath[dtea24a], tačiau jos matematinių uždavinių sprendimų diapazonas yra daug platesnis. Pažangiausia programėlė, lyginant ją su anksčiau išvardytomis, galima laikyti WolframAlpha[LLC24], kuri turi daugiausiai funkcijų ir, kitaip nei prieš tai išvardytos programėlės, neapsiriboja matematikos srities uždavi-niais, taip pat geba spręsti tiek fizikos, tiek chemijos uždavinius. Nors šis sąrašas suponuotų, kad
išmaniųjų programėlių integracijos į edukacinę programą etapas yra ganėtinai pažengęs, matyti,
kad vos viena iš jų neapsiriboja matematikos sritimi, o dviejų iš jų esminis tikslas – matematinių
uždavinių sprendimas,...