Thema Künstliche Intelligenz

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Thema Künstliche Intelligenz

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Das sagt die Autorin des Moduls

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Informationen für Lehrkräfte

Zum Aufbau des Moduls

Dieses Modul gliedert sich in drei Bereiche, die unterschiedliche Zielsetzungen haben:

  1. Lesetraining anhand eines Sachtexts
    Um den Lesetext „Was ist Künstliche Intelligenz?“ reihen sich Aufgaben, die dem Textverständnis dienen, aufgebaut in die Phasen vor dem Lesen, während des Lesens und nach dem Lesen. Diesen Part können Ihre Schülerinnen und Schüler selbstständig bearbeiten und so ihr Textverständnis individuell absichern.
  2. „Was sagt die KI über sich selbst? Einsatzszenarien für KI
    In diesem Teil können Sie im Klassengespräch das “Gespräch„ mit ChatGPT durchgehen und ihre Klasse anschließend in Partnerarbeit sammeln lassen, wofür sich KI eignet und wo der Einsatz von KI ungünstig ist. Diese Sammlung kann dann im Plenum besprochen werden (Am Ende des gesamten Moduls können Sie noch einmal auf diese Sammlung zurückkommen und ggf. Änderungen vornehmen.) Abschließend vertiefen die Lernenden ihre Kenntnisse über die Funktionsweise der KI, indem sie Informationen aus einem Schaubild mündlich wiedergeben.
  3. Schaue hinter die Kulissen von KI
    Im letzten Teil können Ihre Schülerinnen und Schüler selbst mit einem KI-Sprachmodell spielen. Es bietet sich an, das erste Video dazu im Plenum anzusehen und ggf. Verständnisfragen gemeinsam zu klären. Danach können Zweier-oder Dreier-Gruppen gebildet werden und die Aufgaben, beginnend mit dem zweiten Teil des Videos, gemeinsam erledigt werden. Da das didaktische Sprachmodell Soekia, das in den Aufgaben verlinkt ist, sehr vereinfacht die Prinzipien von Sprachmodellen erfahrbar macht, wird am Ende die Frage aufgeworfen, auf wie viele Daten die “großen Geschwister„ wie ChatGPT oder Bard zurückgreifen können. Die Erkenntnis, dass auch diese Modelle davon abhängen, mit welchen Daten sie “gefüttert„ werden, könnte die Sammlung der Einsatzmöglichkeiten von KI, die zu Beginn des Moduls gemacht wurde, vielleicht noch verändern – oder zumindest einen kritischen Blick auf KI erwirken. 

Lesetext „Was ist Künstliche Intelligenz?“

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1. Schritt
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2. Schritt

Sieh dir den Text an, ohne ihn zu lesen. Es geht hier nur um eine erste Orientierung.
Wähle alle richtigen Aussagen aus.

§ Cc4
3. Schritt
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Oben siehst du die Überschrift des Textes. Was kannst du wohl von diesem Lesetext erwarten?

§ Cc4
4. Schritt

Was kann man von diesem Lesetext erwarten? Wähle die zutreffenden Sprechblasen aus.

§ Cc4
Auswertung
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Nach dieser ersten Orientierung darfst du den Text nun lesen. 

Was ist Künstliche Intelligenz?

1 Wenn wir uns ansehen, wie sich Lebewesen wie Menschen2 oder Tiere im Laufe ihres Lebens entwickeln, entdecken3 wir viele Hinweise auf Intelligenz: Wir beobachten die4 Welt um uns herum, lernen durch Erfahrungen und treten5 mit unserer Umwelt in Beziehung. Wir können abstrakt6 denken, also auch an etwas, das wir nicht sehen können,7 und haben die Fähigkeit, uns zu überlegen, wie man Handlungen8 gut und vernünftig vornehmen kann. Speziell Menschen9 können kreativ denken, neue Ideen entwickeln und sich10 gut an unterschiedliche Situationen anpassen. Zudem11 haben wir Gefühle und ein Bewusstsein über uns selbst,12 unsere Gegenwart, Vergangenheit und Zukunft. 13 All das ergab bisher unsere Erklärung, was Intelligenz14 ist – bis die Künstliche Intelligenz (KI) in unserer15 Welt auftauchte. Der Grundstein für Computer, die selbstständig16 denken können, wurde vor etwa 70 Jahren gelegt. Seither17 wird weiter geforscht und entwickelt.18 Im Jahr 1997 erstaunte ein Rechner namens Deep Blue19 die Welt, indem er den amtierenden Schachweltmeister20 besiegte. Bisher war das undenkbar. Schach zählt als21 eine der komplexesten Denkaufgaben, weil es so viele22 verschiedene Varianten der Spielzüge gibt. Dennoch konnte23 Deep Blue diese Spielzüge berechnen und so gewinnen.24 2017 zeigte das Programm AlphaGo der Welt, dass auch25 Maschinen lernen können. AlphaGo brachte sich selbst26 das Spiel Go bei, von dem man sagt, dass es komplizierter27 als Schach sei. Nach nur wenigen Monaten des Lernens28 besiegte AlphaGo den bisherigen Go-Weltmeister. 29 Einige Jahre später, ab dem Jahr 2023, begannen einige30 Firmen, ihre KI-Programme der Bevölkerung zur Verfügung31 zu stellen. Jeder konnte ChatGPT, Bard und andere Modelle32 ausprobieren und schnell begannen die Menschen, sich33 von dieser Art der KI helfen zu lassen. 34 Die Künstliche Intelligenz wird von Menschen entwickelt,35 die Computer so programmieren, dass sie bestimmte Aufgaben36 erledigen können. Um die Computerprogramme zu trainieren,37 werden ihnen große Mengen an Daten, also Informationen38 aus Texten, Bildern und Videos, gegeben. Die Computer39 lernen, Muster in diesen Daten zu erkennen und darauf40 basierend Antworten auf Fragen zu geben. Das tun sie,41 indem sie errechnen, was in den Trainingstexten die42 Wörter waren, die zu einer bestimmten Frage vorkamen.43 Daraus generiert das Programm dann die Antwort.  44 Die Weiterentwicklung dieser KI-Modelle ist so schnell,45 dass bis heute wöchentlich neue Modelle und Einsatzmöglichkeiten46 veröffentlicht werden. Durch die zunehmende Nutzung47 der KI-Modelle erhalten diese immer mehr Daten und können48 so besser trainiert werden. Es könnte sein, dass wir49 damit nur am Anfang einer Entwicklung stehen, die uns50 in Zukunft viele Aufgaben abnehmen wird und unsere Welt51 verändern kann.

Hier kann du den Text auch anhören.

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1. Schritt
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2. Schritt

Hier siehst du den ersten Absatz des Lesetextes. Welche Überschriften passen zu dieser Einleitung? Wähle aus.

§ Cc4
3. Schritt

Du kannst den nächsten Absatz in Sinneinheiten unterteilen. Nimm den Strich und ziehe ihn immer zwischen zwei Sinneinheiten.

§ Cc4

Du kannst die Sinnabschnitte gut mit einem Zeitstrahl erkennen. 

Ziehe die Pfeile an die Stellen, an denen diese Zeit vorkommt.

4. Schritt

Welche Zusammenfassung passt zu den Absätzen? Ziehe sie an die korrekten Stellen. 

§ Cc4
5. Schritt

Lies den nächsten Absatz. Sieh dir dann die Bilder an und ziehe sie in die Reihenfolge, wie sie im Text erklärt ist.

§ Cc4

Sieh dir erst die Bilder an. Lies dann die farbig markierten Textstellen.
Welches Bild passt zu welchen Wörtern?
Ziehe es in den farbigen Kasten.

Unten siehst du die vier Schritte. Ziehe die passenden Bilder auf die Kästen.

6. Schritt

Lies den letzten Absatz. Vervollständige die Zusammenfassung, indem du die passenden Wörter in die Lücken ziehst.

§ Cc4
Auswertung
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1. Schritt
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2. Schritt

Welche Informationen konnte der Text dir bieten? Wähle aus. 

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3. Schritt

Was ich gut fand am Lesetext:



Was ich mir noch gewünscht hätte:


Zum Nachdenken

Hast du noch Fragen zu diesem Thema, die der Text dir nicht beantworten konnte?
Oder fandest du den Text zu kompliziert?

Nimm dir ein paar Momente um zu überlegen, wie du dir den Text gewünscht hättest.

§ Cc4
Auswertung

Was sagt die KI über sich selbst?

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Bisher hast du nur über sie gelesen. Jetzt fragen wir sie selbst. Lies im Bild unten, was eine Künstliche Intelligenz (hier als Beispiel ChatGPT) über sich selbst sagt. 

§ ArrcBYSA

„Gespräch“ mit ChatGPT am 9. Juli 2024

Hier kannst du das Gespräch anhören, vertont von Veronika Obermeier und einer Audio-KI.

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Wie nützlich kann KI sein?

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Dafür kann man KI gut verwenden: 



Dafür kann man KI nicht so gut verwenden: 



Wobei kann KI dir helfen? Und wobei nicht?

Wofür könntest du KI gut nutzen? Und wofür besser nicht?
Sammelt in Partnerarbeit je drei Beispiele.
Diskutiert die Beispiele in der Klasse.

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Wenn ihr noch Ideen braucht, könnt ihr die Bilder in der Collage nutzen.

Tipp: Falls ihr gemeinsam in einem Dokument schreiben wollt, klickt ganz oben auf das Symbol mit den beiden Männchen. Dann könnt ihr in der „Schreibstube“ ein Dokument nur für euch erstellen, in dem jeder an seinem Gerät schreiben kann.

Informationen für Lehrkräfte

Hier eine Übersicht über die Einsatzmöglichkeiten für KI: 

1. Medizin und Gesundheitswesen

  • Diagnose und Behandlung: KI-Systeme wie IBM Watson können Ärzte bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten unterstützen, indem sie große Datenmengen analysieren und mögliche Diagnosen vorschlagen.
  • Radiologie: KI-Algorithmen können Röntgenbilder, MRTs und CT-Scans analysieren, um Anomalien wie Tumore oder Frakturen zu identifizieren.
  • Personalisiertes Gesundheitswesen: KI kann personalisierte Behandlungspläne basierend auf den genetischen Informationen und der Krankengeschichte eines Patienten erstellen.

2. Finanzwesen

  • Betrugserkennung: KI-Systeme können verdächtige Transaktionen in Echtzeit erkennen und Banken dabei helfen, Betrug zu verhindern.
  • Algorithmischer Handel: KI-Algorithmen können Marktdaten analysieren und automatisierte Handelsentscheidungen in Millisekunden treffen.
  • Kreditwürdigkeitsprüfung: KI kann die Kreditwürdigkeit von Kunden durch Analyse von Finanzdaten und Verhaltensmustern bewerten.

3. Transport und Logistik

  • Autonomes Fahren: Selbstfahrende Autos von Unternehmen wie Tesla und Waymo nutzen KI.
  • Optimierung der Lieferkette: KI kann Lieferketten effizienter gestalten, indem sie Nachfrageprognosen erstellt und Lagerbestände optimiert.
  • Routenplanung: KI-Algorithmen können Routen für Lieferungen und Transporte berechnen, um Zeit und Kosten zu sparen.

4. Kundenservice

  • Chatbots: Unternehmen setzen KI-gestützte Chatbots ein, um Kundenanfragen rund um die Uhr zu beantworten.
  • Personalisierte Empfehlungen: Online-Shops und Streaming-Dienste nutzen KI, um personalisierte Produkt- und Inhaltsvorschläge zu machen.
  • Spracherkennung: Systeme wie Amazon Alexa und Google Assistant verwenden KI zur Spracherkennung und -verarbeitung, um mit Nutzern zu interagieren.

5. Bildung

  • Intelligente Tutoren: KI-basierte Lernplattformen bieten personalisierte Lerninhalte und Feedback, um Schülern und Studenten zu helfen.
  • Automatisierte Bewertung: KI kann Prüfungen und Aufgaben automatisch bewerten und Feedback geben.
  • Lernanalyse: KI-Tools können das Lernverhalten von Schülern analysieren und Lehrer dabei unterstützen, den Unterricht anzupassen.

6. Landwirtschaft

  • Präzisionslandwirtschaft: KI-gestützte Systeme können Boden- und Wetterdaten analysieren, um optimale Anbaubedingungen zu ermitteln.
  • Schädlingsbekämpfung: KI kann Bilder von Pflanzen analysieren und Schädlinge oder Krankheiten frühzeitig erkennen.
  • Ertragsprognosen: KI kann Ernteerträge basierend auf Wetter- und Bodendaten vorhersagen.

7. Unterhaltung

  • Inhaltsgenerierung: KI kann Musik, Kunstwerke und Texte erstellen, die teilweise kaum von menschlichen Werken zu unterscheiden sind.
  • Videospiele: KI steuert Gegner in Videospielen und kann das Spielerlebnis durch adaptive Herausforderungen verbessern.
  • Filmanalyse: KI kann Filme und Serien analysieren, um Vorhersagen über deren Erfolg zu treffen und Produktionsprozesse zu optimieren.

8. Sicherheit

  • Gesichtserkennung: KI-Systeme zur Gesichtserkennung werden zur Zugangskontrolle und Überwachung eingesetzt.
  • Cybersecurity: KI kann Bedrohungen im Cyberraum erkennen und darauf reagieren, bevor sie Schaden anrichten.
  • Überwachung: KI-gestützte Überwachungssysteme können ungewöhnliche Aktivitäten erkennen und Sicherheitskräfte alarmieren.


Bereiche, in denen der Einsatz von KI eher ungünstig ist:

1. Kreative und künstlerische Arbeiten

  • Originalität und Innovation: Während KI in der Lage ist, Kunst, Musik und Texte zu generieren, fehlt ihr oft die Fähigkeit zu echter Originalität und Innovation, die tiefgreifende menschliche Kreativität erfordert.
  • Emotionaler Ausdruck: Künstlerische Werke, die tiefes emotionales Verständnis und Ausdruck erfordern, sind für KI schwer zu meistern, da ihr das intuitive Verständnis menschlicher Gefühle fehlt.

2. Ethik und moralische Entscheidungen

  • Moralische Urteile: KI-Systeme haben Schwierigkeiten, komplexe ethische und moralische Entscheidungen zu treffen, die menschliches Einfühlungsvermögen und moralisches Urteilsvermögen erfordern.
  • Kontextabhängige Ethik: Ethik und Moral sind oft stark kontextabhängig und kulturell geprägt, was es für KI schwierig macht, immer die „richtige“ Entscheidung zu treffen.

3. Zwischenmenschliche Interaktion und Empathie

  • Empathie und Verständnis: KI kann menschliche Emotionen nicht wirklich nachempfinden oder verstehen, was in Berufen wie Psychotherapie, Sozialarbeit oder in der Betreuung von Menschen mit besonderen Bedürfnissen entscheidend ist.
  • Komplexe soziale Interaktionen: In komplexen sozialen Situationen fehlt KI oft das Verständnis für subtile soziale Hinweise und Nuancen.

4. Entscheidungen in stark regulierten und sicherheitskritischen Bereichen

  • Rechtliche Entscheidungen: In Bereichen wie Justiz und Strafverfolgung sind die Entscheidungen oft komplex und nuanciert. KI könnte voreingenommen sein oder Fehler machen, die schwerwiegende Folgen haben.
  • Medizinische Diagnosen in unsicheren Fällen: Obwohl KI in der Medizin hilfreich sein kann, sollten endgültige Diagnosen und Behandlungsentscheidungen immer von menschlichen Ärzten überprüft werden, besonders in komplexen oder unklaren Fällen.

5. Aufgaben, die stark von menschlichem Urteilsvermögen und Intuition abhängen

  • Strategische Geschäftsentscheidungen: Solche Entscheidungen erfordern oft ein tiefes Verständnis von Markttrends, menschlichem Verhalten und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, die über Datenanalyse hinausgehen.
  • Krisenmanagement: In Krisensituationen ist menschliches Urteilsvermögen entscheidend, um schnell und flexibel auf unvorhersehbare Herausforderungen zu reagieren.

6. Arbeiten in unsicheren und unstrukturierten Umgebungen

  • Unvorhersehbare Umgebungen: In Umgebungen, die sich ständig ändern und schwer vorhersehbar sind, kann KI Schwierigkeiten haben, sich anzupassen und angemessene Entscheidungen zu treffen.
  • Komplexe Handwerksarbeiten: Aufgaben, die hochgradig manuelles Geschick und Anpassungsfähigkeit erfordern, wie zum Beispiel bestimmte Handwerksarbeiten, sind für KI unmöglich.

7. Kulturelle und sprachliche Nuancen

  • Sprachübersetzungen: Obwohl KI-gestützte Übersetzungen besser werden, fehlt ihnen oft das Verständnis für kulturelle und sprachliche Nuancen, die für eine präzise und kontextgerechte Übersetzung erforderlich sind.
  • Kulturelle Kontexte: Kulturelle Kontexte und Traditionen können komplex und vielschichtig sein, was für KI schwer zu interpretieren ist.
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Das Schaubild oben zeigt dir noch genauer, wie KI funktioniert. Stelle dir nun vor: Eine Freundin/Ein Freund aus einer anderen Klasse möchte etwas darüber erfahren und stellt dir zwei Fragen. Nimm deine Antwort mit dem Audiorekorder auf. Du kannst vorher gerne noch einmal im Lesetext nachsehen.

  • Nach welchem Prinzip funktioniert KI?
  • Warum kann KI manchmal falsche oder verdrehte Informationen geben?

Schaue hinter die Kulissen von KI!

Informationen für Lehrkräfte

Das didaktische Sprachmodell Soekia

Die Lernumgebung SoekiaGPT fokussiert die Funktionsweise von Sprachmodellen wie etwa ChatGPT und ermöglicht einen Blick hinter die Kulissen solcher mächtiger, textbasierter Sprachmodelle. Damit lassen sich exemplarisch einige Prinzipien der Funktionsweise von Chatbots kennenlernen.
Soekia
wurde von Dr. Michael Hielscher (Pädagogische Hochschule Schwyz) entwickelt und bietet auch eine didaktische Suchmaschine.

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Es gibt eine vereinfachte KI-Anwendung, mit der du selbst nachsehen kannst, wie sie funktioniert. Sie ist für den Schulunterricht entwickelt worden. Im Video unten wird dir erklärt, wie dieses Beispiel für eine KI funktioniert.

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© Mit freundlicher Genehmigung von Michael Hielscher

https://www.soekia.ch/GPT/SoekiaGPT-Video.mp4

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Bevor ihr die Aufgabe unten beginnt, schaut euch noch an, wie ihr die KI gleich verwenden und beeinflussen könnt.

1. Schritt

Gruppenarbeit zur Funktionsweise einer KI

Geht in Teams zu zwei oder drei Personen zusammen und seht euch im Video an, wie man Soekia benutzt.

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© Mit freundlicher Genehmigung von Michael Hielscher

https://www.soekia.ch/GPT/SoekiaGPT-Video.mp4

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2. Schritt

Erste Aufgabe (ca. 5 min.)
Geht auf die Seite von Soekia und lasst euch ein Märchen schreiben. Beobachtet und vergleicht kurz, welche unterschiedlichen Texte entstehen. Spielt gerne mit den Möglichkeiten der Seite.

3. Schritt

Zweite Aufgabe (ca. 5 min.)

1. Klickt auf die Mülltonne, um die bisherige Geschichte zu löschen.
2. Fordert die KI dann im Eingabefeld auf, euch einen Witz zu erzählen. 
3. Vergleicht: Welche Texte sind entstanden? Schaut euch die Texte an, aus denen sich die KI bedient hat. Findet ihr einer Erklärung, warum eure Witze so geworden sind?

4. Schritt

Dritte Aufgabe (ca. 10-15 min.)

Verändert die Textkollektion
1. Oben rechts könnt ihr eine neue Textkollektion erstellen. Wählt zunächst ein Tier aus, zu dem ihr eine Kollektion erstellen möchtet (z.B. Hunde). 

2. Einer von euch erstellt dann eine eigene Kollektion und teilt den Code für diese Kollektion mit dem/den anderen.

3. Nun legt ihr alle neue Textdokumente an: Jeder zwei, eines davon ein Lügentext über euer Tier (z.B. ein Hund hat drei Beine, zwei Schnauzen und kann schlecht riechen) und das andere ein Text mit korrekten Informationen.

4. Wenn ihr dann vier oder sechs Dokumente habt, fordert Soekia auf, euch einen Text über dieses Tier zu schreiben. 

5. Vergleicht die Texte. Geben sie korrekte Informationen?

5. Schritt

Vierte Aufgabe (5 min.)

Verändert nun die Anzahl an korrekten Texten in eurer Textkollektion. 

1. Löscht alle falschen Texte über euer Tier bis auf einen.

2. Sucht in Wikipedia den Artikel über euer Tier. Kopiert den Text dort.

3. Fügt den Wikipedia-Artikel als neues Textdokument ein.

4. Fordert nun Soekia auf, euch einen Text über euer Tier zu schreiben. Wie bewertet ihr die Ergebnisse nun?

Wenn ihr noch Zeit habt, könnt ihr noch mehr korrekte und genaue Informationen suchen und in die Textkollektion einfügen. Beobachtet, wie sich die Qualität der KI-generierten Texte verändert, wenn mehr Texte hinterlegt sind.

Auswertung

Die großen Geschwister von Soekia

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Soekia ist eine sehr vereinfachte KI. Dennoch konntet ihr bestimmt gut beobachten, wie eure Texte, die ihr dem Sprachmodell gegeben habt, die Ergebnisse beeinflusst haben. 
Aber wie ist das mit den großen Sprachmodellen wie ChatGPT oder Bard?
Mit wie vielen Texten wurden diese Modelle trainiert? 

Recherchiert im Internet und diskutiert die Antworten in der Klasse.

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Dafür kann man KI gut verwenden:



Dafür kann man KI nicht so gut verwenden:



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Du siehst hier die Auflistung, die du zu Beginn dieses Moduls geschrieben hast. Würdest du das immer noch so aufschreiben? Bei welchen Anwendungen von KI hast du nun Bedenken? Warum?
Ergänze deine Liste mit deiner Einschätzung.