Künstliche Intelligenz
In diesem Projekt werden Tier- und Pflanzenbestimmungsapps genutzt, um Schüler*innen zu zeigen, wie Maschinen lernen. Außerdem wird dabei ein Bewusstsein für unsere Umwelt geschaffen. Schüler*innen lernen mit der KI unsere Umwelt kennen.
1. Einheit: Erste Stunde
2. Einheit: Zweite Stunde
3. Einheit: Dritte und vierte Stunde
4. Einheit: Fünfte und sechste Stunde
KI gesteuerte Apps gehören bereits zu unserem Alltag. Doch wie genau funktionieren diese Apps?
Anhand von Tier- und Pflanzenbestimmungsapps wie Seek und Flora Incognita möchten wir den Schüler*innen nicht nur erklären, wie Maschinen lernen und in Sekundenschnelle Pflanzen bestimmen können, sondern auch ein Bewusstsein für unsere Umwelt schaffen.
Das Projekt ist in drei Doppelstunden unterteilt. Alle Doppelstunden können bei Bedarf auch einzeln durchgeführt werden.
Wir empfehlen zum Abschluss des Projekts, einen Flaschengarten zu erstellen. Diesen können die Schüler*innen als Klassenprojekt weiterführen oder zur Beobachtung mit nach Hause nehmen.
Die Schüler*innen:
Macht euch im Klassenraum auf die Suche nach den Bildkarten mit den Tieren und Pflanzen. Wenn jemand aus eurer Gruppe eine Karte gefunden hat, geht ihr gemeinsam zu eurem Tisch und identifiziert das Tier oder die Pflanze. Haltet dann eure gefundenen Informationen in einem Steckbrief fest. Wenn ihr alle nötigen Informationen gefunden habt, könnt ihr euch wieder auf die Suche begeben.
Pro Gruppe gibt es jede Bildkarte nur ein Mal. Wenn eine Gruppe eine bereits bekannte Pflanzen-/Insektenkarte findet, legt sie sie zurück und sucht weiter. Achte darauf, dass sich die Kinder beim Suchen, Scannen und Notieren abwechseln. Die Schüler*innen können bei der Bestimmung beide Apps nutzen, um herauszufinden, ob beide auf die gleichen Ergebnisse kommen.
Nicht alle Pflanzen und Tiere werden hundertprozentig erkannt. Das bietet die Gelegenheit, mit den Schüler*innen über die Zuverlässigkeit von KI gestützten Systemen zu reflektieren
Kläre z.B. wie die Gruppendynamik funktioniert hat:
Kläre vor allem Fragen wie:
Diese Fragen sind die Überleitung zur nächsten Stunde. Falls ihr eine Doppelstunde habt, könnt ihr nahtlos weiter machen.
An dieser Stelle kannst du auch mit Fotos arbeiten, wenn es dir nicht möglich ist, Kräuter mitzubringen. Dann entscheiden die Schüler*innen nur nach optischen Merkmalen.
„Stell dir einen Entscheidungsbaum als Spiel vor, bei dem du nur mit „Ja“ oder „Nein“ antworten darfst. Am Anfang stellst du eine Frage und je nachdem, ob du mit „Ja“ oder „Nein“ antwortest, gehst du zum nächsten Zweig des Baumes. Das ist wie ein Abenteuerweg, bei dem jede Wahl dich zu einer neuen Frage führt. Am Ende des Weges findest du die Antwort auf deine anfängliche Frage. Es ist ein bisschen wie ein Pfad im Wald, der sich immer wieder teilt und du entscheidest, welchen Weg du nimmst, indem du „Ja“ oder „Nein“ sagst, bis du am Ziel ankommst.“
Erstellt einen Entscheidungsbaum zu den beiden Pflanzen. Überlegt euch anhand welcher Merkmale sich die beiden Pflanzen unterscheiden. Wie und wo konntet ihr Unterschiede erkennen?
Maschinen lernen, indem sie, wie wir, neue Dinge entdecken und üben. Sie schauen sich viele Beispiele an und merken sich, was funktioniert und was nicht. Basierend auf dem, was sie gelernt haben, können sie dann Entscheidungen treffen, um ein Problem zu lösen - wie bei unserem Spiel mit den Entscheidungsbäumen. Natürlich können sie sich, wie wir auch, irren und falsche Ergebnisse liefern. Maschinen sind eben nicht unfehlbar.
Saubere Gläser mit Deckel, Lupen und Lineal mitbringen.
Heute geht ihr auf kleine Exkursion und sucht Pflanzen und Tiere in eurer Umwelt, um sie zu identifizieren.
Damit die Übung sicher verläuft, ist es sinnvoll, vorab noch einige Regeln mit den Schüler*innen zu besprechen. Dafür kannst du das Regelblatt nutzen. Es ist wichtig, dass die Pflanzen und Tiere behutsam behandelt werden und die Schüler*innen vorsichtig vorgehen. Das dient ihrer eigenen Sicherheit, um mögliche Bisse oder Stiche von Insekten oder allergische Reaktionen durch Pflanzenkontakte zu vermeiden. Betone auch, dass die Schüler*innen eine Verantwortung für ihre Umwelt tragen, sodass ihnen bewusst ist, dass sie den Lebensraum vieler kleiner Tiere betreten und diese als schützenswert anzusehen sind. Tiere oder Pflanzen sollten nur unter Aufsicht einer Lehrperson angefasst werden.
Unter Aufsicht können die Schüler*innen ihre Beobachtungen im eigenen Garten oder auf dem Schulweg fortführen. Dabei können sie schon Materialien für ihren Flaschengarten sammeln, wie Steine oder Holz, am besten schon etwas zersetzt. Auch Dekoartikel wie z.B. Spielfiguren können später in den Flaschengarten gesetzt werden. Es sollte darauf geachtet werden, dass die Materialien nicht giftig sind, sonst können sie dem Ökosystem im Flaschengarten Schaden zufügen.
„Ein Ökosystem im Glas ist ein abgeschlossenes, künstlich geschaffenes System, das verschiedene Organismen wie Pflanzen und Tiere enthält. Viele der Organismen sind jedoch sehr klein, sodass sie nur mit Hilfe von Lupen oder Mikroskopen genau gesehen werden können. Diese winzig kleinen Organismen nennt man deshalb auch Mikroorganismen. Dein Ökosystem bauen wir innerhalb einer Flasche auf und nennen es Flaschengarten. Es bietet eine einzigartige Möglichkeit, zu verstehen, wie verschiedene Lebewesen miteinander interagieren und gemeinsam ein kleines, funktionierendes Ökosystem bilden. Da es in einem Glas ist, können wir alles genau beobachten.“
Dazu kannst du folgende Leitfragen stellen:
Die Begriffe Mulchschicht, Humusschicht und Tonschicht kannst du den Schüler*innen wie folgt erklären:
Mulchschicht: Besteht aus organischen Materialien wie Blättern, Stroh oder Holzspänen. Sie bereichert den Boden, speichert Flüssigkeit und bietet Schutz und Nahrung für viele Insekten und andere Lebewesen.
Humusschicht: Bildet die oberste Schicht der Erde, die voll mit zerfallenen Blättern und Pflanzen ist. Dort leben viele kleine Tiere wie z.B. Regenwürmer. Regenwürmer spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Humus. Sie fressen organische Materialien wie Blätter und Pflanzenreste und verdauen sie. Dabei setzen sie Nährstoffe frei und zerbrechen das Material in kleinere Stücke. Diese von den Regenwürmern verarbeiteten Abfälle tragen zur Entstehung von Humus bei, indem sie von Mikroorganismen weiter zersetzt werden und den Boden nährstoffreich machen.
Tonschicht: Besteht aus dicht gepacktem Ton, der Wasser und Nährstoffe gut speichern kann, aber schwerer durchlässig für Wasser ist, was ihn zu einer wichtigen Schicht in manchen Böden und künstlichen Ökosystemen macht. Eine Tonschicht entsteht über lange Zeiträume durch die Verwitterung von Gestein. Verwitterung ist, wenn Felsen und Steine durch Regen, Wind, Kälte und Wärme langsam zerbröckeln und in kleinere Stückchen zerfallen, fast so, als würden sie langsam zerkrümeln.
Füllt die Lücken auf dem Arbeitsblatt aus und überlegt aus welchen Materialien der Flaschengarten besteht. Schaut euch zur Orientierung nochmal genau die Schichten des Bodenhorizonts an. Dafür habt ihr 10 Minuten Zeit
Die Schüler*innen werden feststellen, dass es Keine Ton- und Felsenschicht im Flaschengarten gibt. Diese fehlende Schicht des Bodenhorizonts wird in diesem Experiment durch den Kaffeefilter und die Kohle ersetzt. Zur Erklärung kannst du das ausgefüllt Arbeitsblatt Mein Flaschengarten nutzen.
Die Schüler*innen können die Checkliste mit Materialien ergänzen, die sie auf ihrer Exkursion gesammelt haben oder von zu Hause mitgebracht wurden.
Wenn du merkst, dass die Schüler*innen unruhig werden, kannst du diesen Arbeitsschritt überspringen und an späterer Stelle aufgreifen.
