Für die Lehrkraft
Kompetenzen
Nach dieser Lektion können die Schüler*innen:
- Die Schüler*innen erstellen mit der Compass-App Routenanweisungen, mit denen ein Auto seinen Weg findet.
- Die Schüler*innen trainieren Teachable Machine mit gespeicherten Bildern, um Verkehrszeichen und Ampeln zu erkennen.
Vorbereitung
Material
- Kugelschreiber oder Bleistift
- Lineal
- Tablet/Computer
Material für die Lehrkraft
Material für die Schüler*innen
- 1 Ari pro Gruppe
- 1 Gerät für Teachable Machine pro Gruppe, mit Zugriff auf die bereitgestellten Trainingsbilder von Stoppschildern und Ampeln
- 1 Gerät mit Kamerazugriff pro Gruppe
- 1 Arbeitsblatt pro Schüler*in
- 1 Stift pro Schüler*in und ein Lineal pro Zweierteam
Ablauf der Lektion
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Unterrichtsablauf
Schritt 1: Begriffe
Künstliche Intelligenz – Computersysteme einsetzen, um Aufgaben zu erledigen, für die normalerweise menschliche Intelligenz erforderlich ist
Algorithmus – eine Reihe von Regeln, denen du folgst, um ein Problem zu lösen
Überwachtes Lernen – eine Form des maschinellen Lernens, bei der ein Algorithmus mit gekennzeichneten Daten trainiert wird
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Unterrichtsablauf
Schritt 2: App einrichten
Hilf den Schüler*innen, Ari einzuschalten und die App-Ordner durchzusehen, bis sie Toolkit finden. Öffne die Compass-App in Toolkit. Wenn der Bildschirm Compass Mode erscheint, wählen die Schüler*innen On a Map.
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Unterrichtsablauf
Schritt 3: Einführung
Teile die Schüler*innen in Zweiergruppen ein und gib ihnen folgende Aufgabe: „Überlegt euch eine Definition von KI, also künstlicher Intelligenz. Nutzt dazu eure eigenen Erfahrungen mit KI und euer Wissen über Geräte, die KI verwenden.“
Lass die Schüler*innen darüber nachdenken, wo KI eingesetzt wird und woher sie ihre Informationen bekommt.
Gib den Schüler*innen zunächst Zeit, sich auszutauschen und Informationen zu recherchieren. Formuliere anschließend mit der Klasse eine Definition von künstlicher Intelligenz. Die Definition sollte in etwa der folgenden Beschreibung entsprechen:
Künstliche Intelligenz – Computersysteme einsetzen, um Aufgaben zu erledigen, für die normalerweise menschliche Intelligenz erforderlich ist
Erstellt ausgehend von dieser Definition eine Liste von Geräten, die im Alltag künstliche Intelligenz nutzen. Lass die Schüler*innen Beispiele nennen, die sie miteinander besprochen haben.
Achte darauf, dass selbstfahrende Autos oder selbstfahrende Funktionen von Autos auf der Liste stehen. So stellst du einen Bezug zur ersten Aufgabe her.
Frag die Schüler*innen, wie selbstfahrende Autos ihrer Meinung nach ihre Umgebung wahrnehmen und darauf reagieren, um sicher am Straßenverkehr teilzunehmen.
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Unterrichtsablauf
Schritt 4: Aufgabe 1 – Einem selbstfahrenden Auto den Weg weisen
Teile die Schüler*innen in Gruppen von 2–3 ein und gib jeder Gruppe einen Ari.
Lass die Schüler*innen Ari einschalten und durch Drücken der Tasten und Wischen durch die Bildschirme navigieren, bis sie die Compass-App finden. Dieselben Abbildungen stehen auf dem Arbeitsblatt bei Aufgabe 1.
Die Schüler*innen müssen Ari am Kompass unter jeder Karte ausrichten. Die Kompassrosen verwenden englische Buchstaben: E = Osten, S = Süden, NE = Nordosten, SE = Südosten und SW = Südwesten.
Lass die Schüler*innen zu zweit mit Ari und einem Lineal bestimmen, in welche Richtung das Auto fahren muss, um vom Start- zum Zielort zu gelangen.
Nachdem sie mit der Compass-App und einem Lineal die Richtung bestimmt haben, messen und notieren die Schüler*innen die Entfernung und die Richtung, in die das Fahrzeug fahren muss, bevor es abbiegt.
Die Zweiergruppen bestimmen wiederholt die Fahrtrichtung und messen die Entfernung, bis sie die gesamte Strecke vom Start- zum Zielort ausgearbeitet haben.
Bei den nächsten beiden Karten richten die Schüler*innen ihren Ari erneut am Kompass auf der jeweiligen Karte aus.
Die Schüler*innen navigieren mit ihren Ari auf jeder der beiden zusätzlichen Karten vom Start zum Ziel. Sie notieren die Richtungen und Entfernungen entlang der Routen.
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Unterrichtsablauf
Schritt 5: Aufgabe 2 – Einen Algorithmus für ein selbstfahrendes Auto trainieren
Auf der Website Teachable Machine trainieren die Schüler*innen einen Algorithmus, der häufig vorkommende Verkehrsschilder und Ampeln erkennt. Der Algorithmus ähnelt einem Algorithmus, der in einem selbstfahrenden Auto eingesetzt wird.
Teile den Link zum Ordner mit Trainingsbildern von Stoppschildern und Ampeln, den du zuvor vorbereitet hast. Die Schüler*innen laden diese Bilder für die erste Trainingsrunde herunter. Außerdem suchen sie selbst Bilder einer Ampel und eines Stoppschilds, um ihren trainierten Algorithmus später zu testen. Sie speichern diese Testbilder getrennt und laden sie nicht als Trainingsbilder hoch.
Mithilfe der Screenshots auf dem Arbeitsblatt wählen die Schüler*innen den richtigen Algorithmus aus und laden eine Bildersammlung hoch, mit der sie ihn trainieren.
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Unterrichtsablauf
Schritt 6: Aufgabe 2 – Einen Algorithmus für ein selbstfahrendes Auto trainieren (Fortsetzung)
Die Schüler*innen testen ihre Algorithmen gemeinsam mit ihrem* ihrer Partner*in. Auf dem Gerät ihres* ihrer Partner*in zeigen sie ein Bild eines Stoppschilds oder einer Ampel vor die Kamera eines anderen Geräts. Anschließend prüfen sie, ob ihr Algorithmus die Bilder erkennt.
Nach dem Test suchen die Schüler*innen 10 weitere Bilder von Ampeln und 10 weitere Bilder von Stoppschildern. Sie laden diese in die jeweiligen Kategorien Ampeln und Stoppschilder hoch und trainieren ihre Algorithmen erneut.
Sie testen ihre Modelle erneut und prüfen, ob sich die Genauigkeit und die Fähigkeit, Bilder zu erkennen, verändert haben.
Zum Abschluss dieser Aufgabe überlegen sich die Schüler*innen gemeinsam mit ihrem* ihrer Partner*in etwas Weiteres, das häufig vorkommt und das ein selbstfahrendes Auto während der Fahrt erkennen muss.
Die Schüler*innen erstellen eine dritte Kategorie und laden 10 Fotos hoch, die sie dafür recherchiert haben.
Nach dem Hochladen der Fotos trainieren die Schüler*innen ihren Algorithmus erneut. Sie testen ihn, indem sie der Kamera aus jeder ihrer Kategorien drei Bilder zeigen. Für jede Kategorie fügen sie auf dem Arbeitsblatt einen Screenshot von einem dieser drei Tests ein.
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Unterrichtsablauf
Schritt 7: Auswertung: Abschlussfragen
(Die Abschlussfragen stehen auf der letzten Seite des Arbeitsblatts.)
Nutze die folgenden Fragen, um die Schüler*innen zum Nachdenken und zum Austausch anzuregen. Geh herum, während sie zunächst ihre Antworten auf die Abschlussfragen aufschreiben und diese anschließend mit einem* einer Partner*in besprechen:
Vergleiche die Genauigkeit deines Modells vor und nach dem erneuten Training mit zusätzlichen Bildern. Was zeigt das darüber, wie KI-Systeme aus Daten lernen?
Für die Schüler*innen
Einem selbstfahrenden Auto den Weg beibringen
Du zeichnest mit Ari Routen auf Karten ein und trainierst einen Algorithmus, Verkehrsschilder und Ampeln zu erkennen. So entdeckst du, wie ein selbstfahrendes Auto Informationen nutzen kann.
Du brauchst
- Ari
- Ein Gerät für Teachable Machine
- Ein Gerät mit Kamerazugriff
- Das Arbeitsblatt
- Ein Stift oder Bleistift
- Ein Lineal
So gehst du vor
Schritt 1: Denke über KI nach
Besprich mit deiner Partnerperson, was künstliche Intelligenz (KI) ist. Nenne Geräte, die KI nutzen. Überlege auch, wie ein selbstfahrendes Auto seine Umgebung wahrnimmt und darauf reagiert.
Schritt 2: Richte Ari ein
Schalte Ari ein und öffne die Compass-App im Toolkit. Wähle On a Map.
Schritt 3: Plane die Route
Bearbeite mit deiner Partnerperson Aufgabe 1 auf dem Arbeitsblatt. Richte Ari am Kompass auf der Karte aus. Bestimme mit Ari und einem Lineal die Richtung und die Entfernung bis zur nächsten Kurve. Notiere beides. Wiederhole das, bis die Route vollständig ist. Mach dasselbe mit den beiden anderen Karten.
Schritt 4: Suche Verkehrszeichen
Suche Bilder einer Ampel und eines Stoppschilds. Damit testest du später deinen Algorithmus.
Schritt 5: Trainiere deinen Algorithmus
Folge den Schritten und Screenshots auf dem Arbeitsblatt. Wähle den Algorithmus aus und lade Bilder hoch, um ihn zu trainieren.
Schritt 6: Teste und trainiere erneut
Teste mit deiner Partnerperson, ob der Algorithmus ein Stoppschild und eine Ampel erkennt. Suche danach 10 weitere Bilder von Ampeln und 10 weitere Bilder von Stoppschildern. Lade sie in die entsprechenden Kategorien „Ampeln“ und „Stoppschilder“ hoch und trainiere deinen Algorithmus erneut. Teste ihn noch einmal und vergleiche die Genauigkeit.
Schritt 7: Füge eine Kategorie hinzu
Überlege dir mit deiner Partnerperson etwas weiteres Häufiges, das ein selbstfahrendes Auto erkennen muss. Erstelle dafür eine dritte Kategorie. Suche 10 Fotos, lade sie hoch und trainiere deinen Algorithmus erneut. Teste ihn mit drei Bildern aus jeder Kategorie. Füge für jede Kategorie einen Screenshot von einem dieser drei Tests auf dem Arbeitsblatt ein.
Schritt 8: Beantworte die Abschlussfragen
Schreibe deine Antworten auf die letzte Seite des Arbeitsblatts. Besprich sie danach mit deiner Partnerperson.
Arbeitsblätter
Die Arbeitsblätter sind im PDF dieser Lektion enthalten. Drucke sie mit 100 % (tatsächliche Größe), nicht mit „An Seite anpassen“: Dann fährt Ozobot genau über die Linien.
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Arbeitsblatt 1
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Arbeitsblatt 2
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Arbeitsblatt 3
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Arbeitsblatt 4
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Arbeitsblatt 5
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Arbeitsblatt 6
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Arbeitsblatt 7
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Arbeitsblatt 8
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Arbeitsblatt 9
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Arbeitsblatt 10
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Arbeitsblatt 11
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Lösungsblatt 1
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Lösungsblatt 2
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Lösungsblatt 3
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Lösungsblatt 4
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Lösungsblatt 5
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Lösungsblatt 6
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Lösungsblatt 7
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Lösungsblatt 8
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Lösungsblatt 9
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Lösungsblatt 10
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Lösungsblatt 11
Lektion mit allen Arbeitsblättern herunterladen (PDF) (öffnet in einem neuen Tab)
Video
Kompetenzen
Mit dieser Lektion arbeitest du an den folgenden Kompetenzen aus der KMK-Strategie „Bildung in der digitalen Welt“:
- 3.1 Entwickeln und Produzieren Produzieren und Präsentieren
- 5.4 Digitale Werkzeuge und Medien zum Lernen, Arbeiten und Problemlösen nutzen Problemlösen und Handeln
- 5.5 Algorithmen erkennen und formulieren Problemlösen und Handeln
- 6.2 Medien in der digitalen Welt verstehen und reflektieren Analysieren und Reflektieren




