Willkommen beim Kurs KI-Explorables für die Schule!

Im Kurs erforscht ihr als (angehende) Lehrer:innen spielerisch zwei große Themen des maschinellen Lernens: Künstliche neuronale Netze und Reinforcement Learning. In den Modulen 1 und 2 lernt ihr künstliche neuronale Netze, deren Aufbau, das Training und die mathematischen Methoden kennen. In den Modulen 3 und 4 geht es um Reinforcement Learning (auch "bestärkendes Lernen"), insbesondere um das Kennenlernen und Ausbalancieren verwendeter Strategien.

Der Name ist bei uns Programm:

• Uns ist es ein besonderes Anliegen, das spielerische und forschende Lernen zu unterstützen. Dafür bieten wir dir "Explorables" –  kleine, interaktive Online-Spiele, die direkt im Browser laufen und für die keine zusätzliche Software nötig ist.
• Du erhältst Vorschläge, wie du diese Explorables im Unterricht verwenden kannst.
• In Übungen zwischendurch kannst du dein Wissen testen.

Dieser Kurs richtet sich vor allem an Lehrkräfte und Lehramtsstudierende der MINT-Fächer mit einem Schwerpunkt beim Informatik- und Mathematikunterricht. Die Inhalte sind auch für die außerschulische Nutzung geeignet, zum Beispiel für Workshops, Arbeitsgemeinschaften, Projekttage und vieles mehr. Außerdem kann der Kurs auch von interessierten Schüler:innen (sowohl selbstständig als auch angeleitet durch eine Lehrkraft), Eltern und einem allgemeinem Publikum absolviert werden.

• Überblick über die grundlegenden Themen des maschinellen Lernens, insbesondere neuronale Netze, Gradient Descent, Erkunden vs. Ausbeuten und Reinforcement Learning
• Einstieg in theoretische Funktionsweisen und mathematische Zusammenhänge
• Unterrichtsinhalte, -ziele und -methoden für den Einsatz der Spiele und Experimente für zeitgemäße, erforschende Lernerlebnisse

Nach Abschluss des Kurses kann ich

• den Aufbau und die Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze erläutern.
• das Gradientenverfahren und das Konzept „Erkunden vs. Ausbeuten“ im maschinellen Lernen beschreiben.
• die Grundprinzipien des Reinforcement Learning erklären.
• eigene Spielstrategien auf Basis von Heuristiken (z. B. „erfahrungsbasierte Entscheidungsregeln“) entwickeln.
• menschliches Lernen mit künstlichem Lernen vergleichen.
• Grundbegriffe, Methoden und Ziele des maschinellen Lernens mit Fokus auf künstliche neuronale Netze und Reinforcement Learning mittels entsprechender KI-Explorables kreativ und auf unterschiedlichen Niveaustufen im Unterricht vermitteln.

• Keine Voraussetzungen

IMAGINARY ist eine Ideenschmiede für moderne Mathematik-Kommunikation. Unser Ziel als gemeinnützige Organisation ist es, mathematisches Wissen frei zugänglich zu machen und in alle Winkel der Erde zu verbreiten. Besonderheiten von IMAGINARY sind die interaktiven und offenen Inhalte (open source), die Wissenschaftler:innen einbinden und damit nah an der aktuellen Forschung sind.

Wir danken dem ganzen Team, das an der Umsetzung des Kurses beteiligt war. Neben den gelisteten Autor:innen Andreas Matt, Bianca Violet, Eric Londaits, Fabian Graap, Antonia Mey und Christian Stussak waren das Juliane Sperling, Elisabeth Schaber, Oliver Schön, Karla Schön, Daniel Ramos und Johanna Marschall.

Die Explorables basieren auf Exponaten der Ausstellung “I AM A.I. - Künstliche Intelligenz erklärt”, die von IMAGINARY entwickelt und von der Carl-Zeiss-Stiftung finanziert wurde.