INTEGRATION OF A DIGITAL CHATBOT INTO PROFESSIONAL ACTIVITIES: PEDAGOGICAL POTENTIAL, DESIGN AND DEVELOPMENT TRENDS
Uloženo v:
| Název: | INTEGRATION OF A DIGITAL CHATBOT INTO PROFESSIONAL ACTIVITIES: PEDAGOGICAL POTENTIAL, DESIGN AND DEVELOPMENT TRENDS |
|---|---|
| Zdroj: | Zhytomyr Ivan Franko state university journal. Рedagogical sciences; No. 2(121) (2025): Zhytomyr Ivan Franko State University Journal. Pedagogical Sciences; 278-297 Czasopismo Żytomierskiego Państwowego Uniwersytetu imienia Iwana Franki; Nr 2(121) (2025): Вісник Житомирського державного університету імені Івана Франка. Педагогічні науки; 278-297 Вісник Житомирського державного університету імені Івана Франка. Педагогічні науки; № 2(121) (2025): Вісник Житомирського державного університету імені Івана Франка. Педагогічні науки; 278-297 |
| Informace o vydavateli: | Zhytomyr Ivan Franko State University, 2025. |
| Rok vydání: | 2025 |
| Témata: | digital technologies, гейміфікація, chatbot, design, mathematical modeling, educational environment, адаптивне навчання, дизайн, personalized learning, машинне навчання, adaptive learning, математичне моделювання, цифрові технології, чат-бот, machine learning, освітнє середовище, персоналізація навчання, Q-learning, gamification, pedagogical agents, педагогічні агенти |
| Popis: | This article explores the pedagogical potential of integrating a digital chatbot into an educational environment using adaptive and cognitively oriented approaches. The proposed model combines mathematical modeling techniques, reinforcement learning algorithms (Q-learning), and principles of instructional design to create a digital tutor capable of dynamic interaction with the learner. The system architecture is based on four key modules: a user state analyzer, a task generator, a reinforcement module, and a dialogue manager. Particular attention is paid to modeling the user's knowledge growth function EXP(t) using stochastic differential equations that take into account learning efficiency, response time, number of errors, and random disturbances. The use of a stochastic task selection mechanism enhances pedagogical variability and supports learner motivation. The model is implemented as a simulation-based educational game that allows for real-time tracking of cognitive dynamics. Simulation results confirm that the system can adapt to different learner profiles, ensuring a personalized learning trajectory and stable knowledge acquisition even under conditions of fluctuating learning effectiveness. By combining formal mathematical representations with well-designed functional and pedagogical architecture, the proposed model can be viewed as a promising tool for the digital transformation of education. У статті досліджено педагогічний потенціал інтеграції цифрового чат-бота в навчальне середовище з урахуванням адаптивного та когнітивно орієнтованого підходів. Запропонована модель поєднує методи математичного моделювання, алгоритми підкріплювального навчання (Q-learning) та принципи педагогічного дизайну для побудови цифрового тьютора, здатного до динамічної взаємодії з користувачем. Архітектура системи базується на чотирьох модулях: аналізаторі стану користувача, генераторі завдань, підкріплювальному модулі та діалоговому менеджері. Особливу увагу приділено моделюванню зміни рівня знань користувача EXP(t) за допомогою стохастичних диференціальних рівнянь, що враховують фактори ефективності, часу відповіді, кількості помилок та випадкових збурень. Застосування стохастичного механізму вибору завдань сприяє педагогічній варіативності та підтримці мотивації. Модель реалізовано у вигляді симулятивної комп’ютерної гри з можливістю оцінки когнітивної динаміки студента в реальному часі. Результати моделювання підтверджують, що система здатна адаптуватися до різних профілів користувачів, забезпечуючи персоналізовану траєкторію навчання та стабільне зростання знань навіть за умов нестабільної ефективності. Поєднання математичних формалізацій із продуманим функціональним і педагогічним дизайном дозволяє розглядати запропоновану модель як перспективний інструмент цифрової трансформації освіти. |
| Druh dokumentu: | Article |
| Popis souboru: | application/pdf |
| Jazyk: | English |
| ISSN: | 2663-6387 2664-0155 |
| Přístupová URL adresa: | http://pedagogy.visnyk.zu.edu.ua/article/view/338224 |
| Rights: | CC BY NC ND |
| Přístupové číslo: | edsair.scientific.p..af269c5b1d108c1db9b6f2e33398550c |
| Databáze: | OpenAIRE |
Nájsť tento článok vo Web of Science | Abstrakt: | This article explores the pedagogical potential of integrating a digital chatbot into an educational environment using adaptive and cognitively oriented approaches. The proposed model combines mathematical modeling techniques, reinforcement learning algorithms (Q-learning), and principles of instructional design to create a digital tutor capable of dynamic interaction with the learner. The system architecture is based on four key modules: a user state analyzer, a task generator, a reinforcement module, and a dialogue manager. Particular attention is paid to modeling the user's knowledge growth function EXP(t) using stochastic differential equations that take into account learning efficiency, response time, number of errors, and random disturbances. The use of a stochastic task selection mechanism enhances pedagogical variability and supports learner motivation. The model is implemented as a simulation-based educational game that allows for real-time tracking of cognitive dynamics. Simulation results confirm that the system can adapt to different learner profiles, ensuring a personalized learning trajectory and stable knowledge acquisition even under conditions of fluctuating learning effectiveness. By combining formal mathematical representations with well-designed functional and pedagogical architecture, the proposed model can be viewed as a promising tool for the digital transformation of education.<br />У статті досліджено педагогічний потенціал інтеграції цифрового чат-бота в навчальне середовище з урахуванням адаптивного та когнітивно орієнтованого підходів. Запропонована модель поєднує методи математичного моделювання, алгоритми підкріплювального навчання (Q-learning) та принципи педагогічного дизайну для побудови цифрового тьютора, здатного до динамічної взаємодії з користувачем. Архітектура системи базується на чотирьох модулях: аналізаторі стану користувача, генераторі завдань, підкріплювальному модулі та діалоговому менеджері. Особливу увагу приділено моделюванню зміни рівня знань користувача EXP(t) за допомогою стохастичних диференціальних рівнянь, що враховують фактори ефективності, часу відповіді, кількості помилок та випадкових збурень. Застосування стохастичного механізму вибору завдань сприяє педагогічній варіативності та підтримці мотивації. Модель реалізовано у вигляді симулятивної комп’ютерної гри з можливістю оцінки когнітивної динаміки студента в реальному часі. Результати моделювання підтверджують, що система здатна адаптуватися до різних профілів користувачів, забезпечуючи персоналізовану траєкторію навчання та стабільне зростання знань навіть за умов нестабільної ефективності. Поєднання математичних формалізацій із продуманим функціональним і педагогічним дизайном дозволяє розглядати запропоновану модель як перспективний інструмент цифрової трансформації освіти. |
|---|---|
| ISSN: | 26636387 26640155 |