УДК 004.42

ПРОЄКТУВАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ВЕБПЛАТФОРМИ З ІНТЕГРОВАНИМ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИМ КОМУНІКАЦІЙНИМ ЯДРОМ

Кондратенко Вероніка Дмитрівна

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Науковий керівник: Кириченко В.В.

Інтенсифікація цифрової трансформації освітнього середовища зумовлює необхідність перегляду архітектурних підходів до побудови інформаційних систем управління навчальним процесом. Аналіз існуючих LMS засвідчує їх обмежену ефективність в умовах асинхронної комунікації, що проявляється у зростанні когнітивного навантаження та низькій адаптивності до динамічних змін контенту. У зв’язку з цим актуалізується розробка спеціалізованих платформ, орієнтованих на оптимізацію інформаційних потоків і автоматизацію обробки запитів із застосуванням методів штучного інтелекту. У роботі запропоновано архітектуру веб-платформи на основі модульного моноліту з інтегрованим інтелектуальним комунікаційним ядром.

Формалізація фізичної топології системи здійснена за допомогою UML-діаграми розгортання, яка дозволяє експлікувати структуру середовищ виконання, локалізацію програмних артефактів та протоколи міжкомпонентної взаємодії. Декомпозиція архітектури на вузли розгортання забезпечує можливість ідентифікації критичних точок навантаження, визначення каналів передачі даних та оптимізації конфігурації обчислювальних ресурсів.

Рисунок 1 – UML-діаграма розгортання веб-платформи управління навчальним процесом

Клієнтський контур системи репрезентований тонким клієнтом, реалізованим у вигляді веб-браузера, а також мобільним середовищем виконання месенджера. Така організація відповідає концепції Thin Client і дозволяє делегувати обчислювально-інтенсивні операції серверному рівню, мінімізуючи апаратні вимоги до кінцевих пристроїв.

Серверний рівень функціонує у середовищі Python із використанням асинхронного мікрофреймворку FastAPI. Застосування асинхронної моделі обробки запитів забезпечує неблокуючий характер виконання операцій обміну даних, що є критично важливим при інтеграції із зовнішніми API з непередбачуваною латентністю. Бізнес-логіка інкапсульована у модульних компонентах backend-рівня, що реалізують механізми автентифікації, авторизації, управління навчальними сутностями та інтелектуальної маршрутизації запитів.

Персистентний рівень реалізовано на базі реляційної СУБД PostgreSQL, яка забезпечує дотримання властивостей і гарантує транзакційну узгодженість даних. Використання нормалізованої схеми даних дозволяє елімінувати аномалії оновлення та забезпечити цілісність інформаційних доменів, що є критичною вимогою для систем, орієнтованих на облік навчальної діяльності.

Інтеграція зовнішніх сервісів реалізована через використання API месенджер-платформи та Google Gemini API. Месенджер-бот виступає як подієво-орієнтований інтерфейс взаємодії з користувачем, тоді як інтелектуальний модуль, інтегрований через API великої мовної моделі, здійснює семантичну класифікацію запитів і визначає оптимальну траєкторію їх обробки. Застосування механізму Webhook забезпечує реактивну модель комунікації, що дозволяє мінімізувати затримки та зменшити обчислювальні витрати.

Технологічний стек системи включає мову програмування Python, фреймворк FastAPI, сервер Uvicorn, СУБД PostgreSQL, а також клієнтські технології HTML, CSS та JavaScript. Для забезпечення безпеки використано JWT-аутентифікацію, що реалізує stateless-парадигму, та рольову модель доступу, яка забезпечує детерміноване розмежування прав користувачів.

Архітектурна модель передбачає використання асинхронних фонових задач для обробки ресурсоємних операцій, зокрема викликів зовнішніх AI-сервісів. Такий підхід дозволяє уникнути блокування основного циклу обробки подій та забезпечити високу доступність системи в умовах пікового навантаження.

Узагальнюючи результати дослідження, можна констатувати, що запропонована архітектура веб-платформи забезпечує підвищення ефективності інформаційно-комунікаційної взаємодії, оптимізацію обробки запитів та зниження когнітивного навантаження на користувачів. Інтеграція алгоритмів штучного інтелекту формує передумови для створення адаптивних навчальних систем нового покоління, здатних до самонавчання та динамічної еволюції функціоналу.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Шпарик О.М. Цифрова трансформація освіти в Україні в умовах війни [Електронний ресурс] // Education: Modern Discourses. – 2023.
2. Хоменко Л.В. Цифрова трансформація освітнього середовища засобами візуальної колаборації [Електронний ресурс] // ScienceRise: Pedagogical Education. – 2024.
3. Топузов О.М., Головко М.В., Твердохліб І.І. та ін.
   Цифрова трансформація освіти: виклики і перспективи [Електронний ресурс] : монографія. – Київ : Ін-т педагогіки НАПН України, 2025.
4. Kölemen C.Ş. Digital transformation in education: multidimensional effects of artificial intelligence supported learning management systems [Електронний ресурс] // Participatory Educational Research. – 2024.
5. Molinari A. Evolution of LMS design and implementation in the age of artificial intelligence [Електронний ресурс] // CEUR Workshop Proceedings. – 2024.