En la actualidad, los chatbots han emergido como herramientas poderosas en diversos sectores, desde servicios comerciales, salud, turismo, hasta el ´ambito educativo. La pandemia de COVID-19 obligó a muchos estudiantes y profesores a suspender las clases presenciales. Por ello, las escuelas y los gobiernos se vieron en la necesidad de continuar la educación a distancia, utilizando los recursos que proporciona Internet. Este hecho ha creado un mayor interés por los chatbots educativos, por lo que se han propuesto varios proyectos para desarrollar estas herramientas académicas, cada uno siguiendo su forma de implementación y abordando los problemas desde diferentes puntos de vista. En este contexto, en la presente tesis, se propone una arquitectura genérica de chatbot educativo que pueda asistir el proceso de enseñanza-aprendizaje. Para alcanzar este objetivo, se establece una metodología de investigación que comprende una serie de actividades con sus correspondientes productos resultantes. Se inicia con un Estudio de Mapeo Sistemático (EMS), definiendo preguntas de investigación y criterios de selección para obtener una muestra de artículos que serán revisados. Posteriormente, se lleva a cabo una revisión exhaustiva del estado del arte, generando cuadros comparativos de los trabajos revisados. Además, se examinan diferentes métodos para el diseño de la arquitectura de software. También, se propone una definición de lo que es un chatbot educativo y se establece una clasificación de chatbots educativos que es ´util para el diseño de la arquitectura. Se realiza el diseño de la arquitectura de chatbots educativos, utilizando un método iterativo que resulta en la obtención de una arquitectura de tres niveles y una arquitectura de capas que delinean la distribución y estructura del chatbot, respectivamente. Finalmente, se implementa un chatbot educativo para el nivel medio superior y se realiza un caso de estudio para evaluar su funcionamiento y efectividad en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Palabras clave: chatbots educativos, proceso de enseñanza/aprendizaje, EMS, clasificación de chatbots, arquitectura de software
Abstract
Currently, chatbots have emerged as powerful tools in various sectors, from commercial services, health, tourism, to education. The COVID-19 pandemic forced many students and teachers to suspend in-person classes. For this reason, schools and governments saw the need to continue distance education, using the resources provided by the Internet. This fact has created greater interest in educational chatbots, which is why several projects have been proposed to develop these academic tools, each following its own way of implementation and addressing problems from different points of view. In this context, this thesis proposes a generic educational chatbot architecture that can assist the teaching-learning process. To achieve this objective, a research methodology is established that includes a series of activities with their corresponding resulting products. The work begins with a Systematic Mapping Study (SMS), defining research questions and selection criteria to obtain a sample of articles that must be reviewed. Subsequently, an exhaustive review of the state of the art is carried out, generating comparative tables of the studied works. Additionally, different methods for software architecture design are examined. We also propose a definition of what an educational chatbot is and establish a classification of educational chatbots that is useful for the design of the architecture. The research continues with the design of the architecture of educational chatbots, using an iterative method that results in obtaining a three-level architecture and a layered architecture that outline the distribution and structure of the chatbot, respectively. Finally, we proceed to the implementation of an educational chatbot for the high school level and a case study is carried out to evaluate its operation and effectiveness in the teaching-learning process. Keyword: educational chatbots, teaching/learning process, SMS, chatbot classification, software architecture
