In dieser Unterrichtseinheit zu menschlicher Intelligenz (MI) und künstlicher Intelligenz (KI) erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler ein Grundverständnis der Künstlichen Intelligenz und nähern sich dem Prinzip von "Deeper Learning" in praxisnahen Fallstudien und Aufgaben. Die Digitalisierung unseres Lebens, unserer Gesellschaft und unserer Wirtschaft wird neben Nachhaltigkeit das Megathema der nächsten Jahrzehnte sein. Kernelement und Quantensprung der zukünftigen Digitalisierung wird die Künstliche Intelligenz (abgekürzt "KI") sein. Sie wird für uns aber nur dann beherrschbar bleiben, wenn wir sie verstehen. Die Unterrichtseinheit ermöglicht den Schülerinnen und Schülern daher, ein Grundverständnis von "KI" und eine Werthaltung und Meinung dazu zu entwickeln. Dies erfolgt in insgesamt sieben handlungsorientierten Lernrunden, in den die Schülerinnen und Schüler ihre Herausforderungen selbstständig und arbeitsteilig bewältigen müssen. Die Unterrichtseinheit kann komplett im Distanzunterricht durchgeführt werden. Handreichungen dazu finden sich auf jedem Arbeitsblatt. Die Schülerinnen und Schüler werden in mehreren Lernrunden mit der Thematik konfrontiert. Da es bereits hervorragende Erklärfilme im Netz gibt, erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler ein erstes Verständnis von KI arbeitsteilig mittels Filmanalyse , Internet-Recherchen und Pitch-Präsentationen . Die einfache Simulation der Arbeitsweise von KI erfolgt im Rahmen von zwei Fallstudien und einer abschließenden Challenge. Zur Meinungsbildung der Schülerinnen Schüler werden Chancen und Risiken von KI und die Frage der tatsächlichen Intelligenz von KI thematisiert. Dies erfolgt methodisch mit der Anhörung einer Expertenkommissionen , einer Podiumsdiskussion und einer Online-Abstimmung . Hintergrundinformationen zu KI (im Unterricht): Finden Sie hier alle ausführlichen und spannende Hintergrundinformationen zu Künstlicher Intelligenz (KI), KI im Unterricht sowie methodisch-didaktische Überlegungen zu dieser Unterrichtseinheit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich ein Grundverständnis von Künstlicher Intelligenz und Deep Learning und präsentieren dieses. entwickeln, erproben und reflektieren Recherchestrategien und Rechenmodelle für die Suche nach gesellschatlichen und ökonomischen Problemlösungen und spiegeln diese mit ihrem Wissen über Künstliche Intelligenz. erarbeiten sich eigene Meinungen zu den Risiken und Chancen der KI und vertreten diese in unterschiedlichen kommunikativen Formaten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren, analysieren und bewerten Informationen im Internet. kooperieren online in Videokonferenzen und gemeinsamen Netzlaufwerken. präsentieren ihre Ergebnisse und Erfahrungen in digitaler Form. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren, entwickeln, produzieren, entscheiden und präsentieren im Team. bringen ihre persönliche Meinung in die Gruppe ein und tragen Meinungsverschiedenheiten im Team aus, um zu kreativen Lösungen zu kommen. vertreten Werthaltungen und Meinungen in der Öffentlichkeit. Das Thema "Von der 'MI' zur 'KI'" im Unterricht Die rasant fortschreitende Digitalisierung unserer Wirtschaft, Verwaltung und Gesellschaft ist bislang in den Lehrplänen bestenfalls rudimentär abgebildet. Sie wird aber eine immer größere Rolle spielen und sollte schon heute auch ohne direkten Lehrplanbezug aufgegriffen und in den Unterricht integriert werden. Besonders umstritten dabei ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz, welche negative Assoziationen und Angstgefühle auslöst, da sie die Herrschaft von Computern und die Ablösung des Menschen als bestimmendem gesellschaftlichen Akteur suggeriert. Es ist daher notwendig, dass alle Schülerinnen und Schüler schnellstmöglich einen Einblick in die Funktionsweise, Chancen und Risiken von "KI" bekommen, um sachlich darüber urteilen zu können. Erfreulicherweise gibt es im Netz bereits viele gute Materialien zu KI. Viele dieser Materialien bleiben aber in noch sehr oberflächlichen Betrachtung stecken und diskutieren auf diesem Hintergrund dann schnell die Vor- und Nachteile von IT, Robotern und KI. Dies aber wird dem heutigen Stand der Künstlichen Intelligenz nicht gerecht, die bereits jetzt mit Milliarden von Daten arbeitet, ganze Flugzeuge und Städte im Rechner simuliert und oftmals bereits selbstständig nach Lösungen für die komplexesten Forschungs- und Entwicklungsaufgaben sucht. Bisheriger Durchbruch in der KI-Entwicklung war dabei die Erfindung von " deep learning ", wobei Programme in unendlich vielen Lernschleifen zwar unter menschlicher Anleitung, letztlich aber selbstständig nach Lösungen suchen. Dies geht weit über das bisherige Maschinenlernen und die Steuerung von Robotern mittels Programmen hinaus. Diese Unterrichtseinheit möchte daher einen Schritt weitergehen und die Schülerinnen und Schüler so nah und handlungsorientiert wie möglich an die Arbeitsweise von KI und "deep learning" heranführen. Eine noch weitergehende Annäherung an KI wäre nur möglich, wenn Schulen mit KI-Programme ausgestattet wären, mit denen Unternehmen und Forschungseinrichtungen heutzutage arbeiten. Damit wäre man im Bereich der Programmierung. Aber auch dazu gibt es hier bereits erste Unterrichtskonzepte. Die Schülerinnen und Schüler werden in mehreren Lernrunden mit der Thematik konfrontiert . Da es bereits hervorragende Erklärfilme im Netz gibt, erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler ein erstes Verständnis von KI arbeitsteilig mittels Filmanalyse , Internet-Recherchen und Pitch-Präsentationen . Die einfache Simulation der Arbeitsweise von KI erfolgt im Rahmen von zwei Fallstudien und einer abschließenden Challenge . Zur Meinungsbildung der Schülerinnen Schüler werden Chancen und Risiken von KI und die Frage der tatsächlichen Intelligenz von KI thematisiert. Dies erfolgt methodisch mit der Anhörung einer Expertenkommissionen , einer Podiumsdiskussion und einer Online-Abstimmung . Alle Lernrunden können in Präsenz, hybrid oder im Fern-Unterricht durchgeführt werden. Handreichungen dazu finden sich auf jedem Arbeitsblatt. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler müssen grundlegende Datenverarbeitungskenntnisse besitzen (Internetrecherche, Textverarbeitung, Tabellenkalkulation). Didaktische Analyse Kernstück von KI im Sinne von "deep learning" ist die Gewinnung, Verarbeitung und Auswertung von Daten, um durch tausende von Programmschleifen Problemlösungen zu generieren. Die Schülerinnen und Schüler simulieren dies in einfacher Form, indem sie im Netz nach Lösungen für die Rettung unserer Wälder suchen und dabei ihre Suchstrategien dokumentieren, reflektieren, sukzessive verbessern und dies in allgemeine Computeranweisungen übertragen. Ähnlich ist die zweite Fallstudie gestaltet, bei der die Schülerinnen und Schüler auf der Basis eines Aktiencharts nach optimalen Kauf- und Verkaufszeitpunkten für eine maximale Gewinnerzielung suchen. Auch diese Rechenmodelle werden dokumentiert und reflektiert, auch im Hinblick auf eine denkbare KI-Lösung. Bei der abschließenden Challenge sollen die Schülerinnen und Schüler mit analogem Vorgehen eine Lösung finden, wie man Jugendliche zu einem nachhaltigeren Umgang mit ihren Smartphones bewegen könnte. Mit diesen Aufgabenstellungen wird zugleich dem zweiten Megathema unserer Zeit Rechnung getragen, dem Kampf für mehr Nachhaltigkeit , um eine drohende Klimakatastrophe abzuwenden. Flankierend dazu setzen sich die Schülerinnen und Schüler in zwei Lernrunden mit den Chancen und Risiken von KI auseinander, arbeitsteilig in unterschiedlichen Lebensbereichen. Und sie fragen rund um eine Podiumsdiskussion nach der tatsächlichen Intelligenz und Kreativität von Computerprogrammen. Methodische Analyse Die Unterrichtseinheit kann zu 100% online stattfinden . Die Schülerinnen und Schüler müssen nur über Internetanschluss und Endgeräte verfügen. Zentral ist wie bei jedem Fern-Unterricht ein gemeinsames Netzlaufwerk für kollaborative Produkterstellung (Teams, Lernplattformen, Intranet, notfalls auch Padlet oder Miro). Außerdem braucht man eine Kommunikationsplattform für den Unterricht und die Zusammenarbeit zwischen den Schülerinnen und Schülern. Dies kann eine Videoplattform (zum Beispiel Zoom) oder eine andere Kommunikationsplattform (zum Beispiel Slack oder Teams) sein. Wesentlich ist, dass die Lernergebnisse von den Schülerinnen und Schülern eigenständig und konstruktivistisch in einem digitalen Umfeld, mit digitalen Mitteln entwickelt und in digitaler Form präsentiert und kommentiert werden. Auch wenn die Unterrichtseinheit hybrid oder im Präsenz-Unterricht stattfindet, kann sie nur effektiv und zeitnah durchgeführt werden, wenn die Schülerinnen und Schüler durchgängig digital arbeiten. Alle Arbeitsergebnisse müssen in Dateiform allen Projektteilnehmenden in einem gemeinsamen Netzlaufwerk zur Verfügung stehen und von allen bearbeitet werden können. Methodisch ist die Unterrichtseinheit konsequent handlungs- und projektorientiert angelegt. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten ausschließlich selbstständig, eigenverantwortlich und kollaborativ in den unterschiedlichsten Formaten: Filmanalyse, Pitch-Präsentation, Spontan-Interview, Fallstudie, Challenge, Podiumsdiskussion, Online-Abstimmung und offene Fragen-Antwort-Runde.

Dieses Unterrichtsmaterial widmet sich den ganz alltäglichen Fragen rund um Künstliche Intelligenz (KI): Was hat KI mit meinem Leben zu tun? Und was ist das eigentlich genau? Die Schülerinnen und Schüler entwickeln eine eigene Perspektive auf Künstliche Intelligenz und sammeln Wissen zu diesem Themenkomplex.Künstliche Intelligenz (KI) – meist meint man heute damit Computersysteme oder Maschinen, die durch Verfahren Maschinellen Lernens scheinbar selbstständig begrenzte Aufgaben lösen können, und dies oft besser als der Mensch. Sie spielen heute schon in vielen Bereichen unseres Lebens eine wichtige Rolle, so kommen zum Beispiel Sprachassistenten oder selbst die Smartphone-Kamera nicht mehr ohne KI-Anteile aus. In diesem Unterrichtsmodul wird anhand bestehender Alltagserfahrungen sowie vorhandener Vorstellungen über KI zunächst ein Überblick über Einsatzmöglichkeiten, Grundbegriffe und Funktionsweisen von KI gegeben, ohne dass sich die Schülerinnen und Schüler sofort mit der dahinterstehenden Technologie auseinandersetzen müssen. Alternativer Einstieg ins Thema Für den Einstieg in die Unterrichtssequenz gibt es zwei mögliche Herangehensweisen. Während die erste Version auf Basis konkreter, bebilderter Alltagsbeispiele gestaltet ist und eher für jüngere Lerngruppen geeignet ist (siehe Unterrichtsablauf), ist die zweite Version offener und basiert nicht auf gegebenen Anwendungen für KI. Die Schülerinnen und Schüler steigen bei Variante 2 direkt mit eigenen, selbstgewählten Erfahrungen aus ihrem Alltag in die Thematik ein. Zur Strukturierung dieser Phase dienen Reflexionsfragen, die auch in Form einer Online-Befragung gestellt und ausgewertet werden können (siehe Lehr- und Arbeitsmaterial "MENSCH, Maschine!" ). Verknüpfung mit dem Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" Es empfiehlt sich, die Aufgaben dieser Unterrichtseinheit mit dem Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" zu verknüpfen. Das Spiel ermöglicht es Jugendlichen, nachzuvollziehen, wie die Maschine lernt – und damit die Grundprinzipien von Maschinellem Lernen (ML) zu verstehen. Ein entsprechendes Unterrichtsmodul finden Sie hier . Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit eigenen Alltagserfahrungen zum Thema KI. sammeln vorhandenes Wissen zum Thema "Künstliche Intelligenz" und ordnen dieses ein. erhalten einen Überblick über Einsatzmöglichkeiten, Grundbegriffe und Funktionsweisen von KI. lernen KI-Systeme als Mittel der Marketing-Optimierung kennen. ziehen Rückschlüsse auf ihr eigenes Such- und Surfverhalten im Netz.

Das Material bietet eine Experimentier-Grundlage zum Thema maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz (KI), die browserbasiert arbeitet. Sie kann ergänzt werden durch Lehrmaterial eines offenen Online-Kurses (MOOC). Das "KI-Labor" bietet Möglichkeiten, mit dem eigenen digitalen Endgerät maschinelles Lernen erfahrbar zu machen. Es bietet aktuell die folgenden Lernräume: Handschrifterkennung durch ein neuronales Netz: Es ist sowohl ein vortrainiertes wie auch selbst-trainiertes Modell möglich. Dabei wird ein bekannter, frei verfügbarer Datensatz der Forschung (NIST) verwendet. Objekterkennung mit der Webcam: Auch hier wird ein vortrainiertes Modell mit einem frei verfügbaren Datensatz verwendet. Generierung von künstlichen Bildern als Beispiel für die GAN-Technik bei neuronalen Netzen Tic-Tac-Toe: Einfaches Verstärkungslernen sichtbar machen. Es muss eine KI durch mehrere Spiele selbst trainiert werden, die anschließend perfekt spielt. Somit sind verschiedene Themenbereiche des überwachten Lernens und Verstärkungslernens abgedeckt. Es kann selbstständig mit den Möglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Technologien experimentiert werden. Das KI-Labor kann entweder für sich alleine beziehungsweise in Kombination mit einer Unterrichtseinheit verwendet werden oder mit Hilfe der Lehrtexte des kostenlosen MOOCS "Elements of AI" zu einer vollwertigen Selbstlernumgebung ergänzt werden. Zur Ausführung wird lediglich ein moderner Webbrowser benötigt, je nach Hardware-Ausstattung können einige der Beispiele gegebenenfalls etwas länger dauern. Für die Objekterkennung wird darüber hinaus eine Webcam benötigt, auf die die Webseite zugreifen darf. Das KI-Labor eignet sich im Fach Informatik als Einführung in eine Unterrichtseinheit zu maschinellem Lernen (speziell zu neuronalen Netzen), als Ergänzungsangebot für interessierte Schülerinnen und Schüler oder auch als fachlicher Anknüpfungspunkt für eine Einheit in einem anderen Fach, wenn es beispielsweise um ethische oder wirtschaftliche Fragen der KI geht. Das Thema "Künstliche Intelligenz" im Unterricht Künstliche Intelligenz ist an vielen Stellen völlig alltäglich geworden. Meistens sind diese Systeme aber nur Black-Boxen in unserem Alltag und es fällt schwer, mehr über die Funktionsweise herauszufinden. Gleichzeitig sind die Themen, wenn man sie unterrichtlich behandeln möchte, mathematisch zu anspruchsvoll für den Schulunterricht, so dass nur ein oberflächlicher Zugang zur eigentlichen Funktionsweise möglich ist. Genauso ist das Umsetzen von existierender Software in eigenen Programmen zwar im Unterricht möglich, aber nur für leistungsstarke Lerngruppen. Durch das KI-Labor wird eine Möglichkeit geschaffen, mit dieser Software zu interagieren, ohne sie selbst entwickeln zu müssen. Man kann mit Systemen experimentieren und so einen Zugang zu deren Funktionsweisen erhalten, ohne die Funktion im Detail verstehen zu müssen. Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler Schülerinnen und Schüler benötigen kein spezielles Vorwissen, sie können dieses aber – wenn sie es mitbringen – nutzen, um mit einem anderen Blick auf die Beispiele zu schauen. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen Abgesehen von der fachlichen und fachdidaktischen Expertise über die informatischen Aspekte des maschinellen Lernens ist nur die Bedienung eines Browsers notwendig. Didaktisch-methodische Analyse Das KI-Labor ist entweder als selbstständige Lernumgebung oder als Ergänzung zu einer Unterrichtseinheit gedacht. Als Einstieg lässt sich mit dem vortrainierten Modell zunächst erleben, dass die Erkennung gut funktioniert, gleichzeitig aber in ihrer Anwendung stark fokussiert ist. Die Spezialisierung ist ein typisches Merkmal moderner KI. Gleichzeitig kann man die statistischen Ausgaben, die typisch für neuronale Netze sind, sehen und so etwas über die Funktionsweise erfahren. Ist bereits Vorwissen vorhanden, beziehungsweise wird das Training von neuronalen Netzen unterrichtlich thematisiert, so können durch das selbst trainierbare Modell verschiedene Parameter untersucht und exploriert werden, beziehungsweise Themen des Unterrichts ganz konkret auf einem realen Datensatz erprobt werden. Ist keine Unterrichtseinheit geplant, so kann durch die entsprechenden Kapitel des MOOCS "Elements of AI" der Hintergrund für interessierte Schülerinnen und Schüler dennoch zugänglich gemacht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren Verfahren des maschinellen Lernens. bewerten, wie und unter welchen Umständen ein Verfahren des maschinellen Lernens zu einer Entscheidung kommt. erklären, wie ein Verstärkungsalgorithmus für die KI eines einfachen Brettspiels funktioniert. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen und verstehen Funktionsweisen und grundlegende Prinzipien der digitalen Welt. erkennen und formulieren algorithmische Strukturen in genutzten digitalen Tools. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren über informatische Themen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler üben sich in kritischem Denken.

In dieser Unterrichtseinheit lernen Schülerinnen und Schüler der 6. bis 13. Klasse eine "Künstliche Intelligenz" selbst zu programmieren. Die Lernenden bringen ein simuliertes Auto auf dem Calliope Mini dazu, selbstständig zu fahren. Es wird der komplette Zyklus des maschinellen Lernens vermittelt. Künstliche Intelligenz (KI) und damit das Maschinelle Lernen (ML) sind Megatrends in der IT. Selbst wenn der Hype vorüberziehen sollte, wird ML-basierende Software mehr und mehr die "klassische" prozedurale Programmierung ergänzen und ersetzen. Die heutigen "Digital Natives", mit eigenem Smartphone schon ab der Grundschule, sind schon im frühen Alter mit "Alltags-KI/ML" konfrontiert. Nachrichten mittels Social Media, Produktempfehlungen, Internetsuche, Gesichts- und Objekterkennung in Fotoalben, Sprachassistenten wie Siri, Alexa oder Google Assistant, Navigation, Augmented-Reality-Spiele-Apps, Haushaltsroboter und autonom fahrende Autos sind nur ein paar Aufzählungen des breiten KI-/ML-Spektrums. Viele der Lernenden spielen Autorennen in der realen Welt, zum Beispiel in Form eines Seifenkistenrennens oder virtuell mit Autorennspiel-Apps und -Computerspielen. Dementsprechend einfach ist es auch zu vermitteln, was "Autonomes Fahren" bedeutet: Nicht mehr der Mensch steuert das Auto, sondern das "Computer-Hirn" des dann "autonomen" Autos. Daher eignet sich das Szenario "Autonomes Fahren" ganz besonders für eine KI-Unterrichtseinheit. Daran knüpft sich für die Lernenden die naheliegende Frage, wie denn ein "Computer-Hirn" des autonomen Autos lernt, gut Auto zu fahren. Ein Mensch geht in die Fahrschule, aber was macht das autonome Auto? Hier setzt die Unterrichtseinheit an. Die Lernenden lernen, wie sie einem "autonomen Auto” das selbständige Fahren beibringen können. Durch einen Calliope Mini wird das selbstständige Fahren mittels künstlicher Intelligenz programmiert, sodass der Calliope Mini als Auto autonom Hindernissen auf der Straße ausweichen kann. Die Motivation wird dabei durch den Bezug zum "Gaming" zusätzlich erhöht. Benötigte Vorkenntnisse der Lernenden Für die Unterrichtseinheit sind Kenntnisse im Thema "Künstliche Intelligenz" hilfreich, aber nicht notwendig, da das Unterrichtsmaterial entsprechende Folien enthält, die zum Einstieg verwendet werden können. Grundkenntnisse in klassischer prozeduraler Programmierung sind ebenfalls hilfreich, aber nicht notwendig, da das Programmieren mithilfe Künstlicher Intelligenz einen Paradigmenwechsel in der Programmierung darstellt, der eigenständig mithilfe des Unterrichtsmaterials erklärt wird. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrperson benötigt Grundkompetenzen hinsichtlich des Programms Powerpoint – mindestens Level A1 (Einsteigerinnen und Einsteiger). Sie benötigt zudem fortgeschrittene digitale Kompetenzen hinsichtlich der Erstellung und Anpassung digitaler Ressourcen – mindestens Level A2 (Entdeckerinnen und Entdecker). Sie benötigt zusätzliche fachspezifische Kompetenzen hinsichtlich der Basistechnologien Git und Python und hinsichtlich des maschinellen Lernens – mindestens Level B1 (Insiderinnen und Insider). Diese Kompetenzen sind hilfreiche Voraussetzungen, um die Unterrichtseinheit als Lehrperson umsetzen zu können. Didaktisch-methodische Analyse Die Schülerinnen und Schüler können am Beispiel des Unterrichtsmaterials lernen, wie Künstliche Intelligenz auf der Grundlage von Daten programmiert wird. Diese Daten werden in der Unterrichtseinheit von den Lernenden selbst gesammelt. Die Unterrichtseinheit kann in Einzelarbeit (Einzelspiel-Modus) oder Gruppenarbeit (Gruppenspiel-Modus) durchgeführt werden. Die Gruppenarbeit wird aufgrund der weniger aufwändigen Installation und Durchführung für die Unter- und die Mittelstufe empfohlen. In der Gruppenarbeit wird pro Lernenden-Gruppe eine Künstliche Intelligenz trainiert. Hierfür ist eine Basis-Installation der Open Source Software auf einem Lerngruppenrechner erforderlich, damit jede Lerngruppe dort ihre Daten sammeln kann. Die Einzelarbeit ist erst ab der Oberstufe empfohlen und kann optional mit einer Experten-Variante erweitert werden. Die Einzelarbeit bietet den Lernenden umfangreichere Experimentier- und Lernmöglichkeiten zu dem Thema. In der Einzelarbeit kann die Künstliche Intelligenz individuell von jedem Lernenden trainiert werden. Dafür benötigt jeder Lernende mindestens eine Basis-Installation auf einem individuellen Rechner. Die Experten-Variante kann optional mit der Software "Orange" installiert werden, um verschiedene Varianten Künstlicher Intelligenz miteinander vergleichen und darstellen zu können. Je niedriger die Klassenstufe, in der die Unterrichtseinheit durchgeführt wird, desto mehr Unterstützung benötigen die Lernenden, um das Konzept hinter "Daten" zu verstehen, was als das zentrale Konzept in der KI erkannt werden sollte. Die Lehrkraft kann, falls Schwierigkeiten bei der Erkenntnis des Konzepts "Daten" entstehen, mit Analogien aus dem Alltag der Lernenden arbeiten: beispielsweise Daten auf dem Smartphone oder Daten, die entstehen, wenn sie Soziale Medien nutzen oder Daten, die im Internet gespeichert sind. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlenen die Fachkompetenz des Programmierens einer KI mittels Maschinellem Lernen. erlangen Datenkompetenz. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihr Verständnis darüber, wie die sozialen Medien funktionieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Sozialkompetenz in der Gruppenarbeit dank des gemeinsamen Ziels, die KI ihrer Gruppe möglichst gut anzulernen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler erschließen Probleme und komplexe Themengebiete zunächst unter Anleitung in der ersten KI-Lernrunde. erschließen Probleme und komplexe Themengebiete eigenständig in der zweiten KI-Lernrunde. übertragen das über KI gewonnene Wissen in andere Bereiche des Alltags. üben sich in kritischem Denken.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema "ChatGPT" führt die Lernenden im Kontext des Themenbereichs "Wirtschaftspolitik" in die Arbeit mit textbasierten Dialogsystemen, sogenannten "Chatbots", ein. Angestrebt wird die Erkenntnis, dass ein Chatbot zwar ein gut informierter und kreativer Dialogpartner sein, Lernen und eigenen Wissenserwerb aber nicht ersetzen kann. War Künstliche Intelligenz (KI) bislang noch ein abstraktes Phänomen bei der Herstellung von Flugzeugen oder bei selbstfahrenden Autos, hat sie mit dem Chatbot "ChatGPT" nun endgültig und unmittelbar Einzug in unser aller Leben genommen. Es genügt, dem Programm seine Wünsche mitzuteilen und der Chatbot erzeugt sofort gut formulierte und durchdachte Texte. Mit einem einzigen Befehl erledigt die KI alles, wozu man vorher Tage, Wochen oder Monate gebraucht hat in kürzester Zeit. Da diese neue Entwicklung tradierte Unterrichts- und Prüfungsformen entschieden infrage stellt, müssen sich Lehrkräfte dieser Herausforderung stellen und aktiv nach Konzepten suchen, KI-Tools sinnvoll und produktiv in den Unterricht zu integrieren . Diese Unterrichtseinheit konfrontiert die Lernenden mit dem neuen Programm und versucht dabei, den Schülerinnen und Schülern Wege zu einem reflektierten Umgang mit dem Chatbot innerhalb und außerhalb des Unterrichts aufzuzeigen. Die Auseinandersetzung mit ChatGPT findet am Beispiel des Themas "Wirtschaftspolitik" statt , das in den Lehrplänen nahezu aller Schulformen verankert ist. Das Thema ChatGPT im Unterricht Künstliche Intelligenz wird unser Leben in Zukunft deutlich verändern. Insbesondere Bereiche wie Bildung und Schule werden durch die Entwicklung von Textassistenten wie ChatGPT und anderen KI-Tools stark beeinflusst. Es wäre kurzsichtig, diese Entwicklung zu ignorieren und die Potenziale, die KI-Tools für den Schulunterricht bieten, nicht zu nutzen. Auch datenschutzrechtliche Bedenken sollten nicht über das Bildungsinteresse gestellt werden, da sie formaler Natur sind und die Realität innerhalb und außerhalb der Schule ignorieren. Darüber hinaus sind die Daten und Inhalte, die bei der Verwendung von KI-Tools im Unterricht verwendet werden, in der Regel für geheime oder kommerzielle Zwecke nicht von großer Bedeutung. Dennoch ist es aus medienpädagogischer Sicht unerlässlich, Schülerinnen und Schüler auch über mögliche Herausforderungen und Risiken dieser Entwicklungen aufzuklären und somit einen verantwortungsvollen Umgang mit Chatbots und anderen KI-Tools zu fördern. Vorkenntnisse Digitale Grundkenntnisse der Lernenden und Lehrkräfte sind hilfreich, aber nicht unbedingt erforderlich, da das Posten auf einem Padlet oder die Teilnahme an einer Videokonferenz keine besonderen EDV-Kenntnisse erfordern und vermutlich jeder Schülerin und jedem Schüler vertraut sind. Didaktische Analyse Wirtschaftspolitik ist ein höchst komplexes und teilweise auch abstraktes Themengebiet, das unser Leben jedoch massiv beeinflusst. Es ist daher äußerst sinnvoll, wenn Jugendliche ein gewisses Grundverständnis von wirtschaftlichen Sachverhalten haben, denn die Erlangung wirtschaftlicher Kenntnisse ist für die allgemeine Handlungskompetenz und Lebensbewältigung zentral. Gleiches gilt für EDV, Internet und neuerdings auch Künstliche Intelligenz. Sie alle bestimmen in zunehmendem Maße unser privates, öffentliches und berufliches Leben. Es ist daher unabdingbar, diese Prozesse zu durchschauen und die nötigen Handlungskompetenzen zu erwerben, will man selbstbestimmt am öffentlichen und wirtschaftlichen Leben teilhaben. Im Falle der KI gilt es insbesondere, ihre Funktionsweise zu entschlüsseln, um mögliche Grenzen und Probleme der Verwendung einer Software-Intelligenz zu erkennen und bei der Ergebnisbewertung berücksichtigen zu können. Die Unterrichtseinheit versucht daher, die Schülerinnen und Schüler mit der Funktionsweise eines Chatbot wie ChatGPT vertraut zu machen, gleichzeitig aber seine zunächst faszinierenden Ergebnisse zu hinterfragen, zu relativieren und zu bewerten. Die Lernenden sollen erkennen, dass alleine die Betätigung des Chatbot und das Kopieren des Ergebnisses keinen Lernerfolg und keinen Wissenszuwachs beinhaltet. Das Ergebnis kann außerdem nur dann sinnvoll einschätzt werden, wenn bereits Vorwissen vorhanden ist. Dennoch kann es durchaus Sinn ergeben, den Bot für die Recherche und die Entwicklung eigener Ideen einzusetzen. ChatGPT kann in diesem Sinne ein idealer "Sparringpartner" für das eigene konstruktivistische Lernen sein. Um es in der Sprache von ChatGPT auszudrücken: "Es ist wichtig, dass Schülerinnen und Schüler, Lehrkräfte, Schulleitungen und Schulverwaltung überlegen, wofür sie ChatGPT überhaupt nutzen wollen, wo die Vor- und die Nachteile für ihren spezifischen Kontext liegen, wer davon profitieren kann und wer nicht. Aus Perspektive der Lernenden kann das Programm: eine Struktur für Themen vorschlagen, Themen in unterschiedlichen Bereichen erstellen, Ideen für das eigene Schreiben bieten, Fragen für ein Thema erstellen lassen, mit denen man lernen kann, Musterlösungen anbieten, die problematisiert werden können." Zentral ist dafür die gemeinsame, aktive und reflektierte Nutzung der KI-Anwendungen. Der Aneignungsprozess, das gemeinsame Experimentieren und Diskutieren, das Ausprobieren und Vertiefen müssen ins Zentrum des Lernens gerückt werden. Natürlich basiert die Unterrichtseinheit durchgängig auf der Arbeit mit dem Computer, die Unterrichtseinheit ist aber konsequent hybrid angelegt und kann sowohl im Präsenz- als auch im Fernunterricht durchgeführt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Grundlagen von ChatGPT und die Funktionsweise von Chatbots. sind in der Lage, Chatbots für verschiedene Anwendungen zu nutzen. können ChatGPT-Antworten interpretieren und bewerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen die mit dem Einsatz von ChatGPT in Schule, Privat- und Berufsleben verbundenen Risiken. treffen verantwortungsvolle Entscheidungen im Umgang mit ChatGPT. können ethische und soziale Konsequenzen der Verwendung von Chatbots benennen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in einer Gruppe zusammen und unterstützen sich gegenseitig. lösen Konflikte im Team konstruktiv und können mit Kritik umgehen. vertreten ihre eigene Meinung und die des Teams im Plenum.

Diese Einheit fördert die Kompetenzen der Bildbeschreibung beziehungsweise Bildanalyse und Textüberarbeitung mithilfe der KI-basierten Programme DALL·E und DeepL Write. Im Rahmen einer Bildanalyse beschreiben die Schülerinnen und Schüler das Bild "Nighthawks" von Edward Hopper (1942) in circa 80 Wörtern. Die Bildbeschreibung geben sie in das Programm DALL·E ein. Je nach Bildbeschreibung erscheint ein individuelles Bild, welches dem Original unterschiedlich ähnelt. Jede Schülerin beziehungsweise jeder Schüler versucht nun den Eingabetext so zu verändern, dass es dem Original ähnlich wird. Die Veränderungen werden notiert und anschließend reflektiert. Die Bildbeschreibung von Edward Hopper wird dann um die Interpretation ergänzt. Dieser Text wird dann wiederum mit dem Programm DeepL Write sprachlich verbessert. Anbindung des Themas an den Lehrplan Die Schülerinnen und Schüler haben sich mit dem Thema "The individual and society" auseinandergesetzt und den Wortschatz erarbeitet. Das Bild von Edward Hopper passt hervorragend, um das Thema zu vertiefen. Ein spärlich beleuchtete Bar, leere Straßen, die fehlende soziale Interaktion zwischen den vier dargestellten Personen – das Bild porträtiert die (soziale) Einsamkeit in der Großstadt auf einzigartige Weise. Die Lernenden werden aktiviert, indem sie ihre Bildbeschreibungen mit dem Original vergleichen, daher sollten kurze Feedback-Phasen eingebaut werden, in denen sie ihre Erfahrungen in der Zielsprache formulieren. Einsatz von (KI-)Tools im Unterricht Für die Verwendung der Webseite www.openai.com empfiehlt es sich, einen Lehr-Account anzulegen, mit dem die Schülerinnen und Schüler sich für die Bearbeitungszeit einloggen. Die Bewusstmachung der Verwendung der Webseiten erfordert eine vorherige Information bezüglich Datenschutz. Es empfiehlt sich, dass die Lernenden nur von Schulrechnern auf die Webseiten zugreifen. Für DeepL Write sollte die Lehrkraft einen oder mehrere Lehr-Accounts anlegen. Das Passwort wird dann in der Erarbeitungsphase an die Schülerinnen und Schüler vergeben. So können gleichzeitig mehrere Lernende an ihren Texten arbeiten und diese überarbeiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen die wichtigen Elemente eines Bildes, um dieses zu beschreiben. benennen die Wirkung von Bildelementen und deren Zusammenspiel. reflektieren ihren Sprachgebrauch und modifizieren Wörter und Sätze funktional. nutzen ein Erklärvideo zur methodischen Unterstützung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen KI-basierte Programme. reflektieren die Effekte von KI-basierten Programmen. nutzen das Programm www.deepl.com/write zur Verbesserung ihrer Sprachkompetenz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler geben sich gegenseitig Feedback zu ihren Bildbeschreibungen.

Sprachmodelle wie ChatGPT sind in aller Munde – aber wissen wirklich alle Lernenden, was es hiermit auf sich hat? Das vorliegende Arbeitsmaterial zum Thema "ChatGPT: a curse, a blessing, our future?" verfolgt den Zweck, allen Schülerinnen und Schülern ein solides Grundwissen hinsichtlich besagter Thematik zu vermitteln. ChatGPT ist zwar derzeit überall ein Thema, aber nur wenige können doch ganz genau erklären, was den neuen Chatbot denn genau auszeichnet. Für die Garantie digitaler Teilhabe ist es allerdings wichtig, dass künftig die Mehrheit über entsprechende Technologien – wie die neue KI-Anwendung – Bescheid weiß und erklären kann, um was es sich dabei genau handelt. Dies gilt nicht nur für den Informatik-Leistungskurs. Dass ChatGPT und andere KI-Anwendungen ein fester Bestandteil unseres Lebens werden, das können wir nicht mehr verhindern. Aus diesen Gründen sollte die Thematik auch Einzug in das Bildungswesen finden. In dem vorliegenden Material wird diesbezüglich zunächst geklärt, welches Maß an Vorwissen die Schülerinnen und Schüler bereits bereits besitzen und ob bereits in Kontakt mit ChatGPT getreten sind. Anschließend soll ihnen anschaulich vermittelt werden, was ChatGPT eigentlich ist – Chatbot oder vielversprechende Suchmaschine? Hier soll Klarheit geschaffen werden. Außerdem sollen sich die Lernenden mit der Frage befassen, ob Technologien wie ChatGPT mehr Segen oder Fluch für uns als Gesellschaft bedeuten und wie wir künftig mit technischen Neuerungen umgehen wollen. Die Diskussion um ChatGPT ist eine aktuelle, welche uns auch künftig weiter begleiten wird und der wir und darum widmen müssen. Dennoch ist es ein Irrglaube, dass die Gesamtzahl der Lernenden an Schulen bereits genau über ChatGPT Bescheid weiß oder es bereits genutzt hat. Es ist aber auch Gewissheit, dass wir ChatGPT und anderen KI-Anwendungen von nun an häufiger begegnen werden – und zwar unabhängig davon, wie wir persönlich zu ihnen stehen. Die Entwicklung dieser neuen Technologieren geht zwar bisher weniger schnell voran als angenommen wurde, aber dennoch sollten wir uns – angelehnt an das Motto "If you can’t beat them, join them" – mit Systemen wie ChatGPT rechtzeitig auseinandersetzen und lernen, wie wir sie idealiter so gewinnbringend wie möglich einsetzen können. Für das vorliegende Material werden keine Vorkenntnisse vorausgesetzt. Das Arbeitsblatt setzt darauf, dass die Lernenden ihr Wissen selbst aus dem Internet eigenständig zusammentragen und sowohl in Einzel- als auch in Paar- und Gruppenarbeit ihr Wissen entsprechend teilen und erweitern. Die Methode "Writing Discussion" wird hier eingesetzt: So wird gleichwohl das Schreiben als auch der mündliche Austausch gefördert. Bei der Writing Discussion dürfen die Lernenden zunächst nicht sprechen, sondern wirklich nur schreiben. Dies kann eine Herausforderung für manche darstellen. Es trainiert aber auch bewusst das ruhige und konzentrierte Arbeiten – selbst innerhalb der Gruppe und eben nicht nur während Phasen der Einzelarbeit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit der gesellschaftlich-relevanten Thematik "Sprachmodelle" und "Künstliche Intelligenz". tauschen sich mündlich und schriftlich in der Fremdsprache aus. steigern ihre Argumentationskompetenz in der Fremdsprache. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihr Wissen über aktuelle KI-Anwendungen. recherchieren selbstständig im Internet nach Informationen. nutzen Smartphone oder Tablet als Arbeitsinstrument. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Gruppen mit konkreten Ausweisungen. stellen erarbeitete Ergebnisse im Plenum vor.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Künstliche Intelligenz (KI) spielen die Schülerinnen und Schüler das Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" und erfahren so selbst, wie Maschinen lernen und was KI in heutigen Systemen bedeutet. Ob beim Entsperren unseres Smartphones per Gesichtserkennung, beim Sprechen mit Chatbots oder beim Navigieren im Straßenverkehr: Künstliche Intelligenz (KI) ist schon heute vielfach Bestandteil unseres Lebens. Aber wie funktionieren KI und Maschinelles Lernen überhaupt? Um dies verständlich zu machen, wurde im Kontext des Wissenschaftsjahres 2019 das analoge Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" entwickelt, das es Jugendlichen ermöglicht, spielerisch nachzuvollziehen, wie die Maschine lernt – und damit die Grundprinzipien von Maschinellem Lernen (ML) zu verstehen. Angelehnt an das Spiel "Bauernschach" tritt bei "MENSCH, Maschine!" ein menschlicher Spieler gegen eine Maschine an, die durch mehrere Mitspielerinnen und -spieler simuliert wird. Während des Spieles erleben die Spielerinnen und Spieler, dass Maschinelles Lernen ein algorithmischer und regelgeleiteter Prozess ist und wie die Maschine im Laufe der Spielrunden dazulernt. Im Anschluss an das Spielen findet eine Reflexion der Spielerfahrungen sowie ein Austausch darüber statt. Wie spielt man "MENSCH, Maschine!" im Unterricht? Gespielt wird das simple Spiel Bauernschach in mehreren Runden. Immer wenn die Maschine verliert, wird der letzte Zug der Maschine aus dem Spiel gestrichen. Je besser der menschliche Spieler gegen die Maschine spielt, desto schneller lernt die Maschine und verbessert ihre Gewinnchancen. Es sollte also darauf geachtet werden, dass der menschliche Spieler immer versucht, das Spiel zu gewinnen, da nur so eine Verbesserung des Modells möglich wird. Der Einfluss der Spielstärke des menschlichen Spielers kann auch gut im Rahmen der anschließenden Reflexion des Spieles diskutiert werden. Hinweise zur Reflexionsphase Die Lernenden beschäftigen sich im Anschluss an das Spielen zunächst mit der Frage, ob die Maschine im Laufe der Spiele besser spielt. In der Regel wird diese Frage, abhängig vom Spielverlauf der jeweiligen Gruppen, unterschiedlich beantwortet und begründet. In den ersten zehn Runden gewinnen Mensch und Maschine häufig ähnlich oft – aus statistischer Perspektive ist damit tatsächlich noch keine Änderung im Gewinnverhalten zu erkennen. Hier kann man in den Gruppen, in denen mit "Nein" geantwortet wurde, nachfragen, ob es denn für den menschlichen Spieler im Laufe des Spieles schwieriger wurde, gegen die Maschine zu gewinnen. Auch von den Gruppen, die angeben, dass ihre Maschine im Laufe der Spiele besser spielt, wird häufig als Begründung genannt, dass die Maschine ja besser werden müsse, da die schlechten Züge eliminiert seien. Diese Erkenntnis der Schülerinnen und Schüler kann gut dazu genutzt werden, um im Anschluss gemeinsam das Lernverfahren der Maschine (Arbeitsblatt 1) sowie die Frage, inwiefern Maschinen "intelligent" agieren (Arbeitsblatt 2) zu erarbeiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich spielerisch mit dem Lernverfahren von Maschinen (in der Fachsprache "bestärkendes Lernen"). erfahren, was künstliche Intelligenz in heutigen Systemen bedeutet – nämlich den Einsatz Maschineller Lerner, die für genau eine Aufgabe trainiert wurden. erkennen, dass nicht das Handeln der Maschine beziehungsweise der einzelnen Rollen intelligent ist, sondern dass alle Handlungen auf Algorithmen, also Regeln, basieren und diese nur für den Betrachter intelligent wirken können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten im Team. reflektieren im Plenum gemeinsam die Erfahrungen aus der Spielphase und lernen so, die Erkenntnisse aller Mitspielenden konstruktiv zu vergleichen und zu bewerten.