Informatik · Klasse 10

Ideen für aktives Lernen

Grundlagen Künstlicher Intelligenz

Aktives Lernen funktioniert bei diesem Thema besonders gut, weil die abstrakten Konzepte der KI-Grundlagen durch konkrete Handlungen greifbar werden. Schülerinnen und Schüler können historische Entwicklungen selbst nachvollziehen, technische Ansätze direkt vergleichen und ethische Fragestellungen in Rollenspielen erleben.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: STD.07
• KMK: STD.19

• 30–50 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Concept-Mapping
• 45 Min. · Kleingruppen

Zeitstrahl-Workshop: Geschichte der KI

Teilen Sie die Klasse in Gruppen auf und weisen Sie Epochen zu, von Alan Turing bis Deep Learning. Jede Gruppe recherchiert Meilensteine, erstellt Plakate mit Definitionen von Intelligenz und präsentiert. Schließen Sie mit einer Klassenタイムライン ab.

Wie hat sich die Definition von Intelligenz im Kontext der KI über die Zeit verändert?

Moderationstipp

Lassen Sie beim Zeitstrahl-Workshop Gruppenarbeit mit klaren Zeitvorgaben nutzen, damit Schülerinnen und Schüler selbstständig recherchieren und ihre Ergebnisse auf Plakaten präsentieren.

Worauf zu achten ist

Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Karte mit einem KI-Anwendungsfall (z.B. Schachcomputer, Bilderkennung). Sie sollen auf der Rückseite notieren, ob dieser Fall eher symbolische oder konnektionistische KI nutzt und kurz begründen, warum.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Aktivität 02

• Concept-Mapping
• 30 Min. · Partnerarbeit

Vergleichs-Tabelle: Symbolisch vs. Konnektionistisch

Paare füllen Tabellen mit Funktionsweise, Stärken, Schwächen und Beispielen aus. Ergänzen Sie durch Brainstorming gängiger Anwendungen. Diskutieren Sie in Plenum Unterschiede.

Welche grundlegenden Ansätze verfolgt die KI, um menschenähnliche Fähigkeiten zu simulieren?

Moderationstipp

Halten Sie die Vergleichs-Tabelle während der Gruppenarbeit offen zugänglich, damit alle Schülerinnen und Schüler ihre Einträge kontinuierlich überarbeiten und ergänzen können.

Worauf zu achten ist

Lehrerfrage: 'Stellen Sie sich vor, Sie entwickeln eine KI, die juristische Texte analysiert. Welche KI-Ansätze wären hierfür besonders geeignet und warum? Welche Herausforderungen könnten auftreten?' Die Schülerinnen und Schüler diskutieren in Kleingruppen und präsentieren ihre Ergebnisse.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Aktivität 03

• Rollenspiel
• 50 Min. · Kleingruppen

Rollenspiel: KI-Entscheidungen

Gruppen simulieren symbolische (regelbasierte) und konnektionistische (datenbasierte) Entscheidungen in Szenarien wie Autofahren. Protokollieren Vor- und Nachteile, präsentieren Ergebnisse.

Vergleichen Sie symbolische KI mit konnektionistischer KI hinsichtlich ihrer Funktionsweise und Anwendungsgebiete.

Moderationstipp

Führen Sie das Rollenspiel mit einer klaren Rollenverteilung durch, damit alle Teilnehmenden aktiv einbezogen werden und die Entscheidungsprozesse nachvollziehen können.

Worauf zu achten ist

Der Lehrer präsentiert eine kurze historische Entwicklung der KI-Definition auf Folie. Die Schülerinnen und Schüler sollen auf einem Blatt Papier die wichtigsten Meilensteine oder Veränderungen in der Definition von Intelligenz in eigenen Worten zusammenfassen.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 04

• Concept-Mapping
• 35 Min. · Ganze Klasse

Quiz-Runde: KI-Definitionen

Ganzklassig: Teams beantworten Fragen zur Entwicklung von Intelligenz-Definitionen. Nutzen Sie Kahoot oder Karten. Belohnen Sie mit Diskussionsrunden zu offenen Fragen.

Wie hat sich die Definition von Intelligenz im Kontext der KI über die Zeit verändert?

Worauf zu achten ist

Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Karte mit einem KI-Anwendungsfall (z.B. Schachcomputer, Bilderkennung). Sie sollen auf der Rückseite notieren, ob dieser Fall eher symbolische oder konnektionistische KI nutzt und kurz begründen, warum.

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit einer kurzen historischen Einführung, um Neugier zu wecken, bevor sie in die technischen Details einsteigen. Wichtig ist es, von Anfang an Vorurteile abzubauen, indem symbolische und konnektionistische Ansätze parallel betrachtet werden. Vermeiden Sie es, KI als 'magisch' darzustellen, sondern betonen Sie die algorithmischen Grundlagen und Datenabhängigkeiten.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich darin, dass die Schülerinnen und Schüler symbolische und konnektionistische Ansätze klar unterscheiden können. Sie erkennen die historische Entwicklung der KI-Definition und diskutieren deren Grenzen in realen Anwendungen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während des Rollenspiels 'KI-Entscheidungen' achten Sie darauf, ob Schülerinnen und Schüler KI mit menschlicher Intelligenz gleichsetzen.

  Nutzen Sie die Reflexionsphase nach dem Rollenspiel, um die Unterschiede zwischen menschlicher Entscheidungsfindung und KI-Algorithmen herauszuarbeiten. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Entscheidungen mit denen der KI vergleichen und Grenzen aufzeigen.

• Während der Vergleichs-Tabelle 'Symbolisch vs. Konnektionistisch' beobachten Sie, ob Schülerinnen und Schüler symbolische KI als veraltet abtun.

  Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler auf, in der Tabelle hybride Systeme zu recherchieren und zu diskutieren, wie symbolische und konnektionistische Ansätze sich ergänzen. So erkennen sie den aktuellen Nutzen symbolischer KI.

• Während der Simulationen zum maschinellen Lernen achten Sie darauf, ob Schülerinnen und Schüler glauben, konnektionistische KI lerne ohne Regeln.

  Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler während der Simulationen die Algorithmen und Trainingsdaten explizit benennen. Bitten Sie sie, die regelbasierten Schritte im Trainingsprozess zu dokumentieren und zu erklären.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Concept-Mapping
• Rollenspiel