Εφαρμογή για την Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Υλικού με Χρήση της Τεχνητής Νοημοσύνης

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε μία web εφαρμογή, η "EduAI", η οποία καλείται να παρέχει τις βασικές και ζωτικές λειτουργίες μία διδακτικής πλατφόρμας εκπαίδευσης αλλά και να ενσωματώσει νέες διδακτικές μεθόδους όπως αυτής τη μάθησης με οπτικοποίηση δεδομένων αλλά και την ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης για παιδαγωγικούς σκοπούς. Σκοπός της διπλωματικής είναι να ενισχύσουμε τις λειτουργίες των παραδοσιακών πλατφόρμων για την εκπαίδευση. Για την δημιουργία της εφαρμογής χρησιμοποιήθηκε το πλαίσιο ανάπτυξης Django σε γλώσσα python και για την ενσωμάτωση των λειτουργιών τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιήθηκε ένα γλωσσικό μοντέλο της google το Gemini 2.0 flash με την χρήση rest api, ενώ υπάρχει δυνατότητα να εισάγουμε και άλλα μοντέλα όπως το OpenAI-GPT, Anthropic-Claude, Groq-Llama/Mistral ή τοπικό μοντέλο τύπου Ollama/LM studio με την χρήση api key. Ένα σημαντικό εργαλείο για την χρήση της τεχνητής νοημοσύνης είναι η τεχνική RAG (Retrieval-Augmented Generation), η οποία παίρνει πληροφορίες από τα σχολικά βιβλία που έχουμε φορτώσει στην πλατφόρμα, εξασφαλίζοντας πως οι απαντήσεις που θα παίρνουν οι μαθητές συνάδουν με το πρόγραμμα σπουδών που έχει δημιουργήσει το Υπουργείο Παιδείας και Θρησκευμάτων, ενώ δεν περιορίζουμε και την χρήση του διαδικτύου για τυχόν γνώση που δεν παρέχουν τα σχολικά βιβλία. Η πλατφόρμα είναι πλήρως λειτουργική, υποστηρίζει διαφορετικούς ρόλους χρηστών (μαθητές, καθηγητές και admin), παρέχει εργαλεία για τη διαχείριση της διδακτέας ύλης, τη διεξαγωγή αυτοματοποιημένων διαγωνισμάτων σε στυλ κουίζ, την ανάθεση εργασιών από τους καθηγητές προς τους μαθητές και την οργάνωση του προγράμματος σπουδών με ανακοινώσεις, συμβάντα ημερολογίου όπως αργίες ή σχολικές εορτές. Επιπλέον, σύμφωνα με τις νεότερες διδακτικές μεθόδους εκμάθησης, ενσωματώνονται εργαλεία οπτικοποίησης, όπως τα ιστορικά χρονολόγια καθώς και προσομοιώσεις και οπτικοποιήσεις βασικών αλγορίθμων για το μάθημα της πληροφορικής. Ο τελικός σκοπός της εργασίας είναι να εξετάσουμε τις δυνατότητες και τους περιορισμούς της ελεγχόμενης χρήσης τεχνητής νοημοσύνης στην διαδικασία της εκπαίδευσης των μαθητών, ευελπιστώντας ότι η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να λειτουργήσει ως ένα αποτελεσματικός βοηθός για τον μαθητή, απελευθερώνοντας τον φόρτο εργασίας των καθηγητών χωρίς όμως να του αντικαθιστά.In this thesis, a web application, "EduAI", was designed and developed, which is called upon to provide the basic and vital functions of a teaching platform for education, as well as to integrate new teaching methods such as learning with data visualization and the integration of artificial intelligence for pedagogical purposes. The purpose of the thesis is to enhance the functions of traditional platforms for education. To create the application, the Django development framework in python was used, and to integrate the artificial intelligence functions, a language model from Google, Gemini 2.0 flash, was used using the rest api, while it is possible to introduce other models such as OpenAI-GPT, Anthropic-Claude, Groq-Llama/Mistral or a local model such as Ollama/LM studio using the api key. An important tool for the use of artificial intelligence is the RAG (Retrieval-Augmented Generation) technique, which takes information from the textbooks that we have uploaded to the platform, ensuring that the answers that students will receive are consistent with the curriculum created by the Ministry of Education and Religious Affairs, while we do not limit the use of the internet for any knowledge that is not provided by the textbooks. The platform is fully functional, supports different user roles (students, teachers and admin), provides tools for managing the curriculum, conducting automated quiz-style exams, assigning tasks from teachers to students and organizing the curriculum with announcements, calendar events such as holidays or school holidays. Furthermore, in line with the latest teaching methods, visualization tools are incorporated, such as historical timelines as well as simulations and visualizations of basic algorithms for the computer science course. The ultimate goal of the work is to examine the possibilities and limitations of the controlled use of artificial intelligence in the process of educating students, hoping that artificial intelligence can function as an effective assistant for the student, freeing up the workload of teachers without replacing them.