KI-Programmierung und Verhaltensbiologie
für den Unterricht
für den Unterricht
Der Transfer aus aktueller Forschung und Wissenschaft, das Einbinden aktueller und gesellschaftlich relevanter Themen sowie der direkte Kontakt zu Schüler*innen stellen für uns wichtige Ziele dar.
Der Begriff 'Künstliche Intelligenz' (abgekürzt KI) existiert bereits seit 60 Jahren, doch erst heute gewinnt die KI dank größerer Datenmengen sowie immer besseren Algorithmen und Rechenleistungen an Bedeutung. Hierbei spielt insbesondere die wirtschaftliche und technologische Bedeutung eine zukunftsweisende Rolle. Tiefergehende Kenntnisse zum Aufbau einer KI und zur Programmierung sind daher wesentliche Grundlagen, die bereits während der Schulzeit vermittelt werden sollten. Das Angebot des KILab Frankfurt deckt diesen Bedarf im Rahmen eines innovativen Schülerlabors ab. Bei der Vermittlung des aktuellen und gesellschaftlich relevanten Themas der künstlichen Intelligenz wird im KILab ein neuartiger praxisorientierter Ansatz beschritten.
Wir freuen uns über die Möglichkeit, Schüler*innen für das Thema KI zu begeistern, ihre Programmier- und Computerfähigkeiten zu erweitern und ihnen spannende Zugänge zur Verhaltensbiologie zu ermöglichen.
Das Angebot richtet sich an motivierte und wissbegierige Schüler*innen ab Jahrgansstufe 9 und ist nicht zwingend an das Unterrichtsfach Biologie gebunden, obgleich hier eine Einbindung der Inhalte besonders gut gelingt.
Vorkenntnisse zu den Themenbereichen der Verhaltensbiologie oder der künstlichen Intelligenz sind keine Teilnahmevoraussetzung. Mit dem zur Verfügung gestellten SchülerWissen sowie einer gemeinsamen Erarbeitung der Grundlagen zu Beginn der Durchführung des KILab, soll ein Einstieg in die Thematik unabhängig vom Kenntnisstand jedes Einzelnen ermöglicht werden.
Orientiert am Hessischen Kerncurriculum für die gymnasiale Oberstufe gelingt eine optimale thematische An- und Einbindung des KILab in Unterrichtsabläufe zum Zeitpunkt der Qualifikationsphase 3/4 (Sekundarstufe II).
Die Schüler*innen erarbeiten das Thema der künstlichen Intelligenz im KILab anhand praktischer Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Verhaltensforschung und versetzen sich dabei in die Rolle von Verhaltensforscher*innen. Der Tag startet mit einer theoretischen Einführung, um die Schüler*innen auf einen einheitlichen Wissenstand zu bringen sowie um das vorbereitete SchülerWissen zu wiederholen und offene Fragen klären zu können.
Im anschließenden Praxisteil steht den Schüler*innen Videomaterial verhaltensbiologischer Langzeitstudien der Abteilung zur Verfügung. Bei den zu erforschenden Tieren handelt es sich um afrikanische Savannentiere (Giraffe, Gnu, Antilope), die in verschiedenen europäischen Zoos in menschlicher Obhut leben. Das Verhalten dieser Tiere wird von Mitarbeiter*innen der Abteilung im Rahmen von Langzeitprojekten anhand von Videomaterial beobachtet und analysiert.
Die Schüler*innen arbeiten mit den gleichen Methoden wie die Forscher*innen und werten die generierten Videos zunächst händisch mit Hilfe digitalisierter Ethogramme aus. Dabei gilt es insbesondere auf die Körperpositionen/-haltungen zu achten, um daraus bestimmte Verhaltensweisen ableiten zu können. Für die anschließend selbstständig durchführbaren KI-Programmierungen steht eine für die Schüler*innen entwickelte Nutzeroberfläche zur Verfügung. Für die Auswertung der Videos mittels KI gilt es, die vorhandenen Daten zunächst aufzubereiten und die neuronalen Netzwerke der künstlichen Intelligenz zu trainieren. Die entstehenden Netzwerke können dann zur Verhaltensanalyse genutzt werden. Anhand der Ergebnisse werden weiterhin die Möglichkeiten und Grenzen einer künstlichen Intelligenz von den Lernenden reflektiert.
Neben den technisch-inhaltlichen Fertigkeiten werden im Rahmen des KILab auch die allgemeine gesellschaftliche Relevanz sowie rechtliche Rahmenbedingungen einer künstlichen Intelligenz thematisiert.
