Desarrollo de módulo de prompt engineering y arquitectura cloud basada en componentes serverless para plataforma educativa con IA

Abstract

Este documento presenta el desarrollo de PedagogIA, una plataforma educativa orientada a optimizar la carga laboral docente mediante herramientas de inteligencia artificial. El trabajo se enfoca en dos componentes técnicos fundamentales: el módulo de ingeniería de prompts y la arquitectura backend basada en componentes serverless. La investigación aborda la problemática que surge de la convergencia entre la carga laboral docente y la creciente demanda de personalización educativa inclusiva. El estado del arte examina técnicas de prompt engineering y arquitecturas serverless, estableciendo el fundamento teórico para las decisiones de implementación. Se desarrolló un módulo de ingeniería de prompts aplicando metodología iterativa human-in-the-loop, implementando técnicas few-shot con plantillas estructuradas adaptadas al sistema educativo chileno. Se crearon nueve servicios educativos especializados, cada uno con plantillas específicas para la generación de material personalizado. La arquitectura utiliza el patrón API Gateway + Lambda con estrategia dual de bases de datos (PostgreSQL en RDS y DynamoDB), proporcionando escalabilidad automática y eficiencia operativa. Las pruebas de concurrencia validaron el rendimiento con tiempos de respuesta de 101ms para autenticación y 3.5 segundos promedio para generación de contenido. Los resultados confirman la viabilidad técnica de aplicar prompt engineering sistemático en contextos educativos específicos, logrando alta efectividad en la generación de documentos válidos. La arquitectura agnóstica del LLM permite intercambiabilidad entre proveedores sin modificaciones estructurales. El proyecto demuestra que la convergencia entre ingeniería de software e inteligencia artificial puede generar soluciones contextualizadas para problemáticas educativas reales, estableciendo un modelo replicable para aplicación de tecnologías emergentes.