Unterrichtsprojekt: Baue Deine eigene KI!
Jugendliche gehen eine Treppe hinauf. | AleksandarGeorgiev E+ via GettyImages
KI-Kurs weckt Interesse an Künstlicher Intelligenz in der Schule
Mit einem neuen Kurs des „Tübingen AI Center“, einem Kompetenzzentrum für künstliche Intelligenz, können Schülerinnen und Schüler KI-Grundlagen lernen und eigene Projekte in der Programmiersprache Python entwickeln. Wer dabei Spaß hat, kann dranbleiben und beim Bundeswettbewerb Künstliche Intelligenz 2023 mitmachen.
Künstliche Intelligenz im Unterricht: Was ist KI? Wie funktioniert KI? Wie programmiert man ein eigenes KI-Projekt? Mit einem Kurs am „Tübingen AI Center“ können Schülerinnen und Schüler Grundlagen der Künstlichen Intelligenz (KI) erlernen. Ziel ist es, eigene Projekte mit der Programmiersprache Python zu entwickeln. Python ist in der KI-Forschung und bei der Entwicklung von KI-Anwendungen weit verbreitet. Die Programmiersprache bietet eine sehr gute Grundstruktur mit vielen Bibliotheken und Komponenten, ist für Einsteiger/-innen geeignet und aufgrund der einfachen Lesbarkeit leicht zu erlernen.
Inzwischen haben deutschlandweit viele Schulen den KI-Kurs bereits im Unterricht durchgeführt.
KI-Kurs
Die Kursinhalte eignen sich insbesondere für die Fächer Informatik, Physik und Technik. Der Kurs besteht aus Theorie und Praxis und behandelt drei Kategorien:
- Kategorie 1: Woher kommt Künstliche Intelligenz?
Definitionen und Begriffe der KI, Hintergründe und Meilensteine der KI, Wo begegnet uns KI im Alltag? Methoden und Konzepte auf dem Gebiet der KI. - Kategorie 2: Wie baut man eine Künstliche Intelligenz?
Programmiertraining: Zum Aufgabenpool gehören Programmieraufgaben in Python mit verschiedenen Schwierigkeitsstufen in unterschiedlichen Kategorien (z.B. Challenges, Spiele, Visualisierung, Sprachverarbeitung, Algorithmen etc). Die Schüler/-innen wenden dann ihre Kenntnisse an konkreten Beispielen an und entwickeln erste Prototypen. Tutorials zeigen wie das geht, etwa wie man mit KI Krankheiten bei Straßenhunden erkennen kann oder wie man mit KI die Müllsortierung optimiert. - Kategorie 3: Wie geht man mit Künstlicher Intelligenz um?
KI findet sich zum Beispiel in der Medizin, in Lernsystemen, der Robotik, beim autonomen Fahren, bei der Gesichtserkennung und beim Militär. Neben Fortschritt und Chance gibt es auch ethisch fragwürdige KI-Anwendungen, die man kritisch hinterfragen sollte. Das wird in diesem Modul geübt. Die Lernenden reisen in eine Zukunftsstadt mit vielen neuen Technologien. Die Teilnehmenden stellen das Pro und Contra in der Gruppe zusammen und stellen die Herausforderungen und Vorteile zusammen.
Alle Lernmodule des KI-Kurses können mit einer kostenfreien Registrierung genutzt werden. Außerdem bietet er eine gute Hilfestellung für alle Neueinsteiger, die am Bundeswettbewerb Künstliche Intelligenz teilnehmen möchten.
Drei Schüler/-innen schauen gemeinsam in ein Notebook. | Drazen Zigic/iStock via GettyImages Plus
Ankündigung: Bundeswettbewerb Künstliche Intelligenz 2023
Auch im neuen Jahr 2023 können Schülerinnen und Schüler als Einzelkämpfer oder in Kleingruppen loslegen und ihr eigenes KI-Projekt bearbeiten. Aufgabe ist es, ein gesellschaftlich oder wissenschaftlich relevantes Problem mittels einer KI-Programmierung zu lösen. Der Wettbewerb beginnt im Frühjahr, die Anmeldung ist bis Juni möglich. Anfang Oktober 2023 ist Abgabe, im Herbst folgt dann die Preisverleihung für Gewinner/-innen und Nachwuchstalente.
Ideen mit maschinellem Lernen umsetzen
Der Wettbewerb richtet sich an Jugendliche ab 13 Jahren mit Stärken in Mathematik, Physik und Informatik. Das Thema können sie frei wählen. Die Projekte müssen mit einer Methode des maschinellen Lernens umgesetzt sein. Bei diesem Verfahren erlernt ein Computer die Struktur von Daten und der Algorithmus kann dann durch häufige Wiederholungen selbstständig eine Aufgabe lösen. Das Ganze funktioniert aber nur, wenn genügend Datenfutter vorhanden ist. Diesen umfangreichen Datensatz müssen die Teilnehmenden entweder selbst erstellen, aus dem Internet zusammentragen oder in Kooperation mit Dritten erheben. Die Teilnehmer/-innen müssen ihr Projekt schriftlich dokumentieren und in einem Video kurz präsentieren (Pitch). Für die Jury-Bewertung gelten folgende Kriterien:
- Eigenständigkeit
- Originalität, Kreativität, Ideenreichtum
- Schwierigkeitsgrad und Aufwand
- Wissenschaftliches Arbeiten wie Analyse möglicher Fehlerquellen, Einbettung in aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik, selbstkritische Einschätzung der eigenen Ergebnisse
- Ausblick, Neuheit, Erkenntnisgewinn
- Praktische Relevanz
- Lesbarkeit und Verständlichkeit des Codes
Rückblick: Tolle Projekte 2022
Um das Ganze etwas praxisnaher zu veranschaulichen, lohnt sich ein Blick auf die prämierten Gewinner des letzten Wettbewerbs 2022. Hier zwei Beispiele:
Ein Schüler entwickelte den AmpferMamper-Algorithmus zur gezielten Unkrauterkennung und -beseitigung. Dabei kommen Drohnen und neuronale Netze zum Einsatz. Ein anderes Team entwickelte die Analysemethode Dr. Acula zur medizinischen Diagnostik, um frühzeitig ansteckende Krankheiten erkennen zu können. Mit der KI „Unreally“ hat ein weiteres Team Fake News den Kampf angesagt. Die KI kann Tweets mit gefakten Inhalten analysieren und die darüber informieren, dass die gepostete Information vermutlich unwahr ist.
Bundeswettbewerb Künstliche Intelligenz
Das Tübingen AI Center an der Universität Tübingen und am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme ist eines der fünf deutschen Kompetenzzentren für künstliche Intelligenz. Es ist Teil des Cyber Valley Ökosystem. Cyber Valley ist Europas größte Forschungskooperation auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz (KI) mit Partnern aus Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. Cyber Valley ist in der Region Stuttgart-Tübingen ansässig und wird durch das Land Baden-Württemberg und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.