Annabel Lindner | Stefan Seegerer

KI unter der Lupe

Solch simples Material für den IT-Unterricht? Aber ja – für Unplugged-Aktivitäten.
Solch simples Material für den IT-Unterricht? Aber ja – für Unplugged-Aktivitäten. , © Hallgerd – stock.adobe.com

Annabel Lindner | Stefan Seegerer

Ein Projekt für die Sekundarstufe I

Es vergeht kaum mehr ein Tag, an dem nicht über Künstliche Intelligenz (KI) berichtet wird. Manch einer spricht sogar von KI als der „nächsten Elektrizität. Und genau wie Schüler*innen heute Grundwissen zum Thema Elektrizität erwerben, spielt in Zukunft auch Grundwissen zum Thema KI eine wichtige Rolle. In der vorgeschlagenen Sequenz können Lernende solches Wissen explorativ erwerben.

Unsere Smartphones werden mit der Nutzung von KI beworben, Webshops verwenden KI, um uns passende Filme oder Produkte vorzuschlagen, und alle Welt spricht davon, dass KI unsere Welt nachhaltig verändern wird. In der in fünf Abschnitte eingeteilten Sequenz erfahren Schüler*innen aufbauend auf Unplugged-Aktivitäten, was es mit KI auf sich hat und wie sie funktioniert. Auf dieser Basis werden gesellschaftliche Aspekte diskutiert und die Frage angerissen, ob Maschinen wirklich denken können.
Das im Text mit „M referenzierte Material ist am Beitragsende samt URL gelistet.
Hintergrund: Unplugged-Aktivitäten
Um grundlegende Ideen und Prinzipien der Informatik spielerisch erforschen zu können, werden oft sogenannte Unplugged-Aktivitäten eingesetzt. Mithilfe von Karten, Bausteinen, Spielfiguren, Buntstiften oder Bewegung wird Informatik so im wahrsten Sinne des Wortes greifbar. Die Aktivitäten kommen dabei zudem ohne Computereinsatz aus und sind für alle Altersgruppen geeignet, gleich, ob groß oder klein.
Ablauf
1.Was ist künstliche Intelligenz?
Die Lernenden entdecken anhand von Beispielen, in welchen Anwendungen KI eingesetzt wird. Dazu präsentiert die Lehrkraft zunächst Alltagsanwendungen, die entweder KI-Funktionalitäten umfassen oder eben nicht. Die Lernenden gehen im Klassenraum nach links oder rechts, je nachdem, ob sie KI in der Anwendung vermuten oder nicht; die Wahl wird gemeinsam diskutiert. Im Anschluss explorieren die Lernenden webbasierte KI-Anwendungstools (z. B. M5, M6, M7) oder Zeitungsmeldungen (bzw. M8) und bewerten, basierend auf ihrem intuitiven Vorwissen und ihrer persönlichen Haltung, ob sie deren Leistung für intelligent halten. Die Einschätzungen der Lernenden werden dokumentiert und am Ende der Einheit erneut aufgegriffen.
2.Wie können Maschinen aus Daten lernen?
Ein zentrales Verfahren, das in KI-Systemen zur Anwendung kommt, ist das maschinelle Lernen. Hierbei werden auf Basis großer Datenmengen Regeln, Verhaltensweisen oder Muster in den Daten abgeleitet bzw. identifiziert also „gelernt, wobei im Wesentlichen drei grundlegende Verfahren unterschieden werden können: überwachtes, unüberwachtes und verstärkendes Lernen. In bis zu drei Unplugged-Aktivitäten können Schüler*innen diese Verfahren spielerisch selbst kennenlernen:
Im Gute-Äffchen-böse-Äffchen-Spiel (M1, Aktivität 1) entwickeln sie dazu Entscheidungsregeln, um anschließend Äffchen als beißend oder nichtbeißend zu klassifizieren. Da für eine gegebene Menge von Äffchen bereits bekannt ist, ob sie beißen oder nicht, kann anhand dieser Beispiele ein „Lernprozess stattfinden dabei spricht man von überwachtem Lernen. Ein unüberwachtes Lernverfahren entwickeln die Schüler*innen auf der Suche nach Gold (M2, Part B). Mithilfe von Münzen bestimmen die Schüler*innen die strategisch besten Punkte, um möglichst nah an vielen Goldquellen zu sein, und finden so Cluster-Mittelpunkte. Mithilfe eines einfachen Schachspiels (3x3-Feld) sowie eines mit Süßigkeiten arbeitenden „Computers explorieren die Lernenden das Prinzip des verstärkenden Lernens (M1, Aktivität 3). Unterstützt durch Belohnung und Bestrafung in Form von (Süßigkeiten-)Tokens optimiert der „Computer, der von einer Schülerin bzw. einem Schüler verkörpert wird, seine Strategie im Spiel kontinuierlich. Im Vordergrund steht bei allen Aufgaben immer das zugrunde liegende Prinzip, das sich anschließend anhand der Schaubilder in M3 gemeinsam sichern lässt. Falls die Schüler*innen bereits...
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Fakten zum Artikel
aus: On lernen digital Nr. 3 / 2020

Informatische Bildung

Kennzeichnung Premium-Beitrag aus der Zeitschrift "on. Lernen in der digitalen Welt" Unterricht Schuljahr 7-10