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Einführung NLP

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Einführung NLP

Wie können Computer menschliche Sprache verstehen und darauf reagieren? In dieser Unterrichtseinheit tauchen wir in die Welt der natürlichen Sprachverarbeitung (NLP) ein, die es Computern ermöglicht, menschliche Sprache zu verstehen und zu nutzen. Anhand einer praktischen Übung zur E-Mail-Klassifikation werden wir erkunden, wie NLP-Modelle automatisch E-Mails analysieren und in unterschiedliche Kategorien einteilen können.

Dauer: 1 - 2 x 45 Minuten

Fach: Informatik, Naturwissenschaften

Klasse: ab Klasse 7

Vorkenntnisse: KI-Grundkenntnisse

Niveau: Fortgeschritten

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Kompetenzen

Die Schüler:innen:

  • kennen die Grundlagen von Natural Language Processing (NLP) als einen Bereich der künstlichen Intelligenz (KI).
  • können erklären, wie NLP im Alltag eingesetzt werden kann, um Computer zu befähigen, menschliche Sprache zu verstehen und darauf zu reagieren.

Vorbereitung des Projektes

Ablauf

Einführung (ca. 15 – 20 Minuten) 

  1. Einführung NLP:
    Die Schüler:innen lernen den Ablauf und das Ziel der heutigen Einheit kennen. Heute geht es darum, sich mit dem Thema Natural Language Processing (NLP) und speziell der Textklassifikation als einen Bereich der KI auseinanderzusetzen.

Was ist KI? Und wo wird es eingesetzt?

Falls das Thema KI ganz neu für deine Schüler:innen ist, dann schaue dir unsere Lerneinheit KIerklärt an.

Bei NLP handelt es sich um einen Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), der sich mit der Interaktion zwischen Menschen und Computer durch natürliche Sprache beschäftigt. Das Hauptziel von NLP ist es, Computern zu ermöglichen, menschliche Sprache zu verstehen, zu interpretieren und darauf zu reagieren, als ob sie von einem Menschen verstanden würde. Es vereint KI, Linguistik, Computerwissenschaft, Psychologie und Statistik, um die Kommunikation zu ermöglichen. NLP wird bereits in vielen Bereichen genutzt: Suchmaschinen, Sprachassistenten (Alexa, Siri), Übersetzungsdienste (Google translate), Textanalyse, Sprach- und Textgenerierung und viele mehr arbeiten damit.

Hier zwei praktische Beispiele:

  • Die meisten fremdsprachigen Inhalte auf YouTube sind in Englisch verfügbar. Zum Glück ermöglicht uns NLP die automatische Generierung und Übersetzung von Untertiteln. Starte in einem Browser dieses Erklärvideo zu NLP. Schalte die Untertitelfunktion und Übersetzung ein und schaut euch gemeinsam die erste Minute an.
  • Öffne im Browser deiner Wahl eine ausländische Webseite. Tageszeitungen wie zum Beispiel lemonde.fr eignen sich gut dafür. Mit einem Rechtsklick kann der Inhalt ins Deutsche übersetzt werden

Ermutige deine Schüler:innen, darüber nachzudenken, wo und wie sie diese Technologie bereits nutzen und wie sie sie in ihrem zukünftigen Leben nutzen können.

  1. NLP in modernen Chatbots
    Erkläre die Funktion von NLP in Chatbots.
    NLP ermöglicht einem Chatbot, menschliche Sprache zu verstehen, indem es den eingegebenen Text analysiert, Schlüsselwörter erkennt, relevante Informationen extrahiert, sinnvolle Antworten generiert und durch Lernen aus den Interaktionen mit den Nutzern im Laufe der Zeit verbessert wird. Dies hilft dem Chatbot, auf natürliche Weise mit den Nutzern zu kommunizieren und deren Anfragen besser zu verstehen und zu beantworten.
  2. Bereite deine Schüler:innen auf die nächste Aufgabe vor. Textklassifikation in NLP ist das automatische Einteilen von Texten in Kategorien, z.B. beim Spamfilter für E-Mails. Der Algorithmus lernt interaktiv von Beispielen, welche Merkmale Spam oder legitime Nachrichten kennzeichnen. Dieser Lernprozess ermöglicht es dem Filter, seine Entscheidungen zu verbessern und sich an neue Muster anzupassen. In dieser Aufgabe werden die Schüler:innen in die Lage versetzt, Texte in verschiedene Kategorien einzuteilen, basierend auf ihrem Inhalt. Konkret werden die Schüler:innen E-Mail-Nachrichten in die Kategorien „Arbeit“, „Privat“ oder „Werbung“ einordnen. Dies vermittelt ihnen nicht nur ein Verständnis für die Technologie, sondern zeigt auch, wie NLP im Alltag nützlich sein kann.

Arbeitsphase (ca. 20 Minuten)

    1. Die Arbeitsphase findet in Zweiergruppen statt. Teile die Schüler:innen dementsprechend auf.
    2. Lass deine Schüler:innen die Arbeitsblätter E-Mail-Textklassifikation durchführen.

Gib ihnen folgende Aufgabe:

Nutzt die Arbeitsblätter, um mehr über die Klassifikation von Emails zu erfahren. Für die Bearbeitung habt ihr 20 Minuten Zeit.

Abschluss (ca. 10 Minuten)

  1. Die Schüler:innen präsentieren ihre Ergebnisse, und ihr diskutiert gemeinsam über die vielfältigen Anwendungen von Textklassifikation, insbesondere in Bezug auf Chatbots und Natural Language Processing (NLP). Erörtert gemeinsam die Vorteile von Textklassifikation, wie die schnelle und präzise Kategorisierung großer Mengen von Textdaten sowie die Unterstützung bei der Automatisierung von Aufgaben. Nehmt euch auch Zeit, um die potenziellen Nachteile und Risiken von Textklassifikation und NLP zu beleuchten. Sprecht über mögliche Fehlklassifikationen von Texten, die Abhängigkeit von qualitativ hochwertigen Trainingsdaten und die ethischen Überlegungen hinsichtlich des Datenschutzes und Bias in den Ergebnissen.
  2. Bitte die Schüler:innen um Feedback zur Unterrichtseinheit. Was hat ihnen gefallen, was könnte verbessert werden?

Hinweise

Diese Einheit ist Teil der Unterrichtsreihe Wetter KI-Chatbot.

weitere Projektideen

  • Künstliche Intelligenz verstehen

  • Chatten mit KI: Entdecke ChatGPT

  • KI analog: Wie funktioniert maschinelles Lernen?

  • Einführung Chatbots

  • Wetter-KI-Chatbot

  • KI im Kunstunterricht

  • Einführung ML

  • Bildklassifikationsmodell mit Pictoblox

  • Ampelschaltung mit PictoBlox