Інформаційна система планування навчального навантаження здобувачів з використанням інтелектуальних технологій

Abstract

Актуальність роботи зумовлена потребою раціонального розподілу навчального часу здобувачів в умовах цифровізації освіти, тоді як більшість наявних сервісів планування та навчальних платформ не забезпечують комплексного аналізу навчального навантаження та персоналізованих рекомендацій. Об’єктом роботи є процес планування та аналізу навчального навантаження здобувача вищої освіти в межах веборієнтованої інформаційної системи. Предметом роботи є програмна реалізація алгоритму планування навчального навантаження здобувача та основних модулів інформаційної системи: бази даних PostgreSQL, REST API на FastAPI, модуля обліку дисциплін і завдань, аналізу та візуалізації навантаження і формування текстових рекомендацій за допомогою Gemini API. Метою роботи є розробка інформаційної системи, яка дає змогу здобувачам планувати й контролювати навчальне навантаження, автоматизувати облік дисциплін і завдань, аналізувати динаміку навантаження та отримувати персоналізовані рекомендації щодо розподілу навчального часу. У роботі проаналізовано існуючі системи планування, спроєктовано клієнт-серверну архітектуру та структуру бази даних, реалізовано серверну частину на FastAPI з PostgreSQL і клієнтську на React, Redux і Tailwind CSS. Розроблено алгоритм оцінювання навчального навантаження, модулі візуалізації, виконано Тестування основних сценаріїв і сформульовано напрями подальшого розвитку системи. Робота складається з трьох розділів. У першому розділі виконано аналіз предметної області планування навчального навантаження здобувачів, розглянуто існуючі сервіси планування та сформовано вимоги до інформаційної системи. У другому розділі спроєктовано архітектуру вебзастосунку, структуру бази даних PostgreSQL, REST API на FastAPI та описано алгоритм оцінювання навчального навантаження. У третьому розділі наведено результати програмної реалізації системи на основі FastAPI, PostgreSQL, React, Redux і Tailwind CSS, описано інтеграцію Gemini API, візуалізацію результатів та результати тестування. Загальний обсяг роботи – 96 сторінок. Кваліфікаційна робота містить 1 додаток, 17 рисунків, 6 таблиць і 39 джерел посилання. The relevance of this work is driven by the need for a rational distribution of students’ study time in the context of education digitalization, while most existing planning services and learning platforms do not provide comprehensive analysis of academic workload and personalized recommendations. The object of the work is the process of planning and analyzing the academic workload of a higher education student within a web‑oriented information system. The subject of the work is the software implementation of the student workload planning algorithm and the main modules of the information system: the PostgreSQL database, the REST API based on FastAPI, the module for managing courses and tasks, the module for workload analysis and visualization, and the module for generating text recommendations using the Gemini API. The aim of the work is to develop an information system that enables students to plan and monitor their academic workload, automate the tracking of courses and tasks, analyze workload dynamics, and receive personalized recommendations on the allocation of study time. The work analyzes existing planning systems, designs the client–server architecture and database structure, implements the backend using FastAPI with PostgreSQL and the frontend using React, Redux, and Tailwind CSS. An algorithm for assessing academic workload and visualization modules have been developed, core usage scenarios have been tested, and directions for further system development have been outlined. The qualification thesis consists of three chapters. The first chapter analyzes the subject area of student workload planning, reviews existing planning services, and defines the requirements for the information system. The second chapter presents the design of the web application architecture, the PostgreSQL database structure, the REST API implemented with FastAPI, and the workload assessment algorithm. The third chapter describes the implementation of the system using FastAPI, PostgreSQL, React, Redux, and Tailwind CSS. It also covers the integration of the Gemini API, data visualization, and the results of system testing. The total volume of the thesis is 96 pages. The qualification work includes 1 appendix, 17 figures, 6 tables, and 39 references.