Artificial intelligence (AI) and large language models (LLMs) are transforming educational technology by enabling conversational tutoring, personalized explanations, and inquiry-driven learning. However, most AI-based learning systems rely on continuous internet connectivity and cloud-based computation, limiting their use in bandwidth-constrained environments. This paper presents an offline-first large language model architecture designed for AI-assisted learning in low-connectivity settings. The system performs all inference locally using quantized language models and incorporates hardware-aware model selection to enable deployment on low-specification CPU-only devices. By removing dependence on cloud infrastructure, the system provides curriculum-aligned explanations and structured academic support through natural-language interaction. To support learners at different educational stages, the system includes adaptive response levels that generate explanations at varying levels of complexity: Simple English, Lower Secondary, Upper Secondary, and Technical. This allows explanations to be adjusted to student ability, improving clarity and understanding of academic concepts. The system was deployed in selected secondary and tertiary institutions under limited-connectivity conditions and evaluated across technical performance, usability, perceived response quality, and educational impact. Results show stable operation on legacy hardware, acceptable response times, and positive user perceptions regarding support for self-directed learning. These findings demonstrate the feasibility of offline large language model deployment for AI-assisted education in low-connectivity environments.


翻译:人工智能(AI)和大语言模型(LLMs)通过实现对话式辅导、个性化解释和探究驱动学习,正在变革教育技术。然而,大多数基于AI的学习系统依赖持续的互联网连接和云计算,限制了其在带宽受限环境中的应用。本文提出一种面向低连接场景中AI辅助学习的离线优先大语言模型架构。该系统利用量化语言模型在本地完成所有推理,并引入硬件感知模型选择机制,以支持在低规格仅CPU设备上的部署。通过消除对云基础设施的依赖,系统通过自然语言交互提供与课程对齐的解释和结构化学术支持。为适应不同教育阶段的学习者,系统包含自适应应答级别,可生成复杂度各异的解释:简易英语、初中阶段、高中阶段和技术级别。这使得解释能够根据学生能力进行调整,从而提升学术概念的清晰度与理解度。该系统在有限连接条件下于选定的中学和高等教育机构中部署,并从技术性能、可用性、感知应答质量及教育影响四个维度进行评测。结果表明,系统在老旧硬件上运行稳定,响应时间可接受,用户对支持自主学习的感知评价积极。这些发现论证了离线大语言模型在低连接环境中用于AI辅助教育的可行性。

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人工智能杂志AI(Artificial Intelligence)是目前公认的发表该领域最新研究成果的主要国际论坛。该期刊欢迎有关AI广泛方面的论文,这些论文构成了整个领域的进步,也欢迎介绍人工智能应用的论文,但重点应该放在新的和新颖的人工智能方法如何提高应用领域的性能,而不是介绍传统人工智能方法的另一个应用。关于应用的论文应该描述一个原则性的解决方案,强调其新颖性,并对正在开发的人工智能技术进行深入的评估。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ai/
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