Design and development of Rexy : a virtual teaching assistant for on-site and online courses

Digital assistants are now present on the main mobile operating systems as native apps and can be found inside messaging applications and websites where they aid users with a wide variety of tasks. They pervade our lives, bringing useful information to our attention and answers to our requests. The educational domain can benefit from the adoption of such technology, because it allows to reach all the students of a course and help them by solving their doubts, navigating through the content of a course and proposing exercises. The goal of this thesis is to show how a virtual teaching assistant can be created, in a modular and general enough manner, allowing its adaptation to different situations and courses. This work presents the details of the design of Rexy, an assistant that has been employed for the Recommender Systems course at Politecnico di Milano, with the aspects considered to choose the underlying technologies. The idea behind Rexy is to augment the answering capabilities of a teacher, by responding to frequently asked questions in an automatic way. This initial concept has been expanded in order to be able to answer to more general and unexpected questions, test the understanding of concepts and control the behavior of the assistant during its activity, to improve it with time. Students can interact with Rexy through Slack, one of the most widespread messaging applications. Their messages get interpreted by the IBM Watson Assistant conversational computing service, which proposes the answers that are completed and sent back to students by a Node.js server. This intermediate application orchestrates all the flow of messages, extends the understanding capabilities of Assistant while offering additional functionalities to the students and teachers.

Gli assistenti digitali sono presenti sui principali sistemi operativi mobile sotto forma di applicazioni native, possono essere trovati anche all’interno di applicazioni di messaggistica e siti web, dove sono sfruttati dagli utenti per svolgere vari tipi di compiti. Essi pervadono le nostre vite, portando informazioni utili alla nostra attenzione e rispondendo alle nostre richieste. Il settore dell’educazione può beneficiare dell'adozione di tale tecnologia, perché essa consente di raggiungere tutti gli studenti di un corso e aiutarli risolvendo i loro dubbi, guidandoli attraverso il contenuto di un corso e proponendogli esercizi. Lo scopo della tesi è quello di mostrare come creare un assistente virtuale per la didattica, in modo modulare e abbastanza generale da permettere il suo adattamento a diverse situazioni e corsi. Questo lavoro presenta i dettagli di progettazione di Rexy, un assistente impiegato nel corso di Recommender Systems al Politecnico di Milano, insieme agli aspetti considerati nelle scelte delle tecnologie sottostanti. L’idea dietro al progetto è quella di estendere le possibilità che un insegnante ha nel rispondere agli studenti, occupandosi delle domande più frequenti in modo automatico. A questo scopo iniziale si sono aggiunte funzionalità per permettere a Rexy di rispondere a domande più generali e inaspettate, di testare la comprensione dei concetti di un corso e di controllare il suo comportamento durante il suo periodo di attività, per migliorarlo col tempo. Gli studenti possono interagire con Rexy attraverso Slack, una delle applicazioni di messaggistica più diffuse. I loro messaggi vengono interpretati dal servizio di calcolo conversazionale IBM Watson Assistant, che propone delle risposte ad un server Node.js che le completa e le inoltra agli studenti. Questa applicazione intermedia orchestra il flusso di messaggi, estende le capacità di comprensione di Assistant ed offre l’adozione di funzionalità addizionali per studenti e insegnanti.