DATA SCIENCE IN THE MANAGEMENT OF EDUCATIONAL SPACE

Development of transparent and interpretable artificial intelligence models for educational diagnostics in universities and assessment of user trust in results

Authors

  • Julia S. Buzykova Financial University under the Government of the Russian Federation, 125167, Moscow, Leningradsky Ave, 49/2

How to cite

GOST Buzykova J. S. Development of transparent and interpretable artificial intelligence models for educational diagnostics in universities and assessment of user trust in results // Education Management Review. 2026. Vol. 16. No. 2-1. P. 114-125. DOI: 10.25726/i5054-1534-2110-r
APA Buzykova, J. S. (2026). Development of transparent and interpretable artificial intelligence models for educational diagnostics in universities and assessment of user trust in results. Education Management Review, 16(2-1), 114-125. https://doi.org/10.25726/i5054-1534-2110-r

Abstract

The article examines the development and implementation of transparent, interpretable artificial intelligence models for educational diagnostics in universities amid the growing digital footprint of students and the associated risk of the black box in high-stakes decision-making (expulsion, scholarships, targeted interventions). On a dataset of depersonalized data from three universities over four semesters of 2021-2023 (4250 students, 128 instructors, over 15 million LMS Moodle/Blackboard events, assessment results, and sociodemographic characteristics), diagnostic models of logistic regression, CART, Random Forest, and XGBoost were compared, along with model-agnostic and Shapley-based explanation mechanisms (LIME, SHAP). It is shown that the advantage of complex ensembles in quality metrics (for XGBoost AUC-ROC 0.9432; F1 0.8968) is accompanied by an acceptable gap compared to simpler models for pedagogical diagnostics tasks, while adding SHAP preserves accuracy but more than doubles inference time (up to 142.56 ms), forming infrastructure requirements for batch processing. Psychometric evaluation of instructors perception of results reveals critically low trust in predictions without explanations (3.45/10) and a substantial increase in trust with local and counterfactual explanations (up to 7.89-8.12), with verbal narratives providing maximum subjective comprehensibility (8.67) but yielding to counterfactual scenarios in trustworthiness; deepening explanations increases decision-making time (up to 41.56 s), fixing a trade-off between evidentiality and cognitive load. Correlation analysis shows a weak link between trust and age/experience and a strong dependence on digital literacy and data analytics experience, as well as the influence of resistance to innovations through increased anxiety. In the instructor + interpretable AI mode, the accuracy of risk forecasting improves (on average up to 0.8330) and a competence alignment effect emerges with the greatest gain among less confident instructors (up to +0.2413) and a high opinion change coefficient (68,4%), interpreted as a transition to calibrated trust and bilateral validation of decisions; the need for adaptive explanation interfaces and the development of a culture of critical use of algorithmic recommendations in the university is substantiated.

Keywords

interpretable artificial intelligence educational diagnostics model explainability XAI user trust students digital footprint

References

Аббаси М.М., Бельтюков А.П., Татьянина А.Н. Применение методов интеллектуального анализа для оценки данных о восприятии обучающимися искусственного интеллекта в образовании // Инфокоммуникационные технологии. 2024. Т. 22. № 3(87). С. 57-64.

Аржанова К.А., Долгополов Д.В., Старостин В.С. Разработка и верификация междисциплинарной модели использования инструментов и технологий искусственного интеллекта для совершенствования образовательного процесса и его инфраструктуры в организациях высшего образования // Финансовый менеджмент. 2023. № 3-2. С. 4-12.

Афонин П.Н., Краснова А.И., Алешин И.П., Антонова Е.И. Нарративы в обучении технологиям искусственного интеллекта в ведомственном таможенном вузе // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2024. Т. 1. С. 540-546.

Ахметшина Э.И., Пономарёв Н.А., Абдюшева А.Д. Моделирование образовательных траекторий с использованием искусственного интеллекта // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2024. № 1. С. 20-23.

Богданов Д.М., Зайдуллина С.Г. Применение моделей искусственного интеллекта для оценки качества выполнения процедур в иммерсивных обучающих средах // Информационные технологии. Проблемы и решения. 2025. № 4(33). С. 5-10.

Вареха Н.В., Стуклов Н.И., Гимадиев Р.Р., Гордиенко К.В., Щеголев О.Б., Макарчев А.И., Гуркина А.А. Создание и оценка значимости прогностических моделей для определения уровня ферритина сыворотки с помощью машинного обучения в разных клинических группах // Клиническая лабораторная диагностика. 2025. Т. 70. № 3. С. 172-181.

Горбунова Н.В., Бойко И. Использование искусственного интеллекта в системе управления профессорско-преподавательским составом высшего учебного заведения // Проблемы современного педагогического образования. 2022. № 77-1. С. 121-124.

Захарова И.Г., Воробьева М.С., Боганюк Ю.В. Сопровождение индивидуальных образовательных траекторий на основе концепции объяснимого искусственного интеллекта // Образование и наука. 2022. Т. 24. № 1. С. 163-190.

Осинцева М.А. Использование ИИ при обучении математике в вузе // Современное профессиональное образование. 2025. № 10. С. 124-128.

Самохвалова Е.А. Разработка модели интеграции технологий искусственного интеллекта в образовательный процесс вуза // Педагогическая информатика. 2023. № 4. С. 459-471.

Соколов Н.В. Опытно-экспериментальная проверка педагогической модели формирования компетенций в области искусственного интеллекта в бакалавриате // Проблемы современного педагогического образования. 2024. № 84-1. С. 293–296.

Фещенко А.В., Малкова И.Ю., Буякова К.И. Обратная связь в образовании с помощью ИИ: анализ пользовательского опыта // Педагогика и просвещение. 2025. № 3. С. 23-40.

Франтасов Д.Н. Исследование цифрового следа обучающегося для повышения качества и оптимизации образовательного процесса // Вестник МГПУ. Серия: Информатика и информатизация образования. 2024. № 4(70). С. 84-94.

Франтасов Д.Н. Разработка модели прогнозирования формирования компетенций на основе данных балльно-рейтинговой системы оценивания // Педагогическая информатика. 2024. № 3. С. 203-213.

Хижняк А.В. Методика выявления профессиональных дефицитов в направлении использования технологий искусственного интеллекта в математическом образовании // Математический форум (Итоги науки. Юг России). 2020. Т. 13. С. 332-334.

Issue

Section

DATA SCIENCE IN THE MANAGEMENT OF EDUCATIONAL SPACE

Metrics

56 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata