Kinder entdecken Künstliche Intelligenz: Workshop zum KI-Kompetenzaufbau am MINT-Zentrum Hirschaid
Vom 21. Januar bis zum 25. März führten Dr. Eva-Maria Weiss und Juliane Fritz der Universität Bamberg am MINT-Zentrum in Hirschaid ein Workshop zum Thema „KI-KIDS: Entdecke die Welt der künstlichen Intelligenz“ statt. Das Angebot richtete sich an Kinder im Alter von acht bis elf Jahren und vermittelte auf altersgerechte und spielerische Weise grundlegende Kenntnisse über Informatik und Künstliche Intelligenz (KI). Die Konzipierung der Workshops wurde im Rahmen des BMBFSFJ geförderten Projekts MINT-LinK durchgeführt.
Das Team des MINT-Zentrums begleitete die Kinder während des gesamten Projektzeitraums. Über mehrere Wochen hinweg traf sich die Gruppe einmal wöchentlich zu einer jeweils zweistündigen Workshopeinheit. Ziel war es, den Kindern nicht nur zu zeigen, wo ihnen Künstliche Intelligenz im Alltag begegnet, sondern auch verständlich zu machen, wie entsprechende Systeme funktionieren und auf welcher Grundlage sie Entscheidungen treffen.
Die Workshopreihe führte die Kinder Schritt für Schritt an die Grundlagen der Künstlichen Intelligenz heran. u Beginn des Workshops setzten sich die Kinder mit der Frage auseinander, was Künstliche Intelligenz (KI) eigentlich ist und wo sie ihnen im Alltag begegnet. Anhand anschaulicher Beispiele lernten sie, KI-Anwendungen zu erkennen und erste Vorstellungen davon zu entwickeln, wie Maschinen Aufgaben übernehmen können, für die häufig menschliche Fähigkeiten benötigt werden. Darauf aufbauend beschäftigten sie sich mit grundlegenden Konzepten der Informatik. Sie entdeckten, wie Informationen analog und digital dargestellt werden, lernten das Binärsystem als Grundlage der digitalen Informationsverarbeitung kennen und erfuhren am Beispiel von Pixeln, wie Bilder aus einzelnen Bildpunkten aufgebaut sind.
Anschließend standen Algorithmen und das Programmieren im Mittelpunkt. Die Kinder lernten, dass sich Aufgaben durch eine klare Abfolge von Anweisungen lösen lassen und dass Computer präzise Vorgaben benötigen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Dieses Wissen bildete die Grundlage für die Einführung in das Maschinelle Lernen. Dabei erfuhren die Kinder, wie ein System anhand von Beispieldaten Muster erkennen und daraus Erkenntnisse für neue Situationen gewinnen kann. Mithilfe von Entscheidungsbäumen erkundeten sie außerdem, wie Entscheidungen durch aufeinanderfolgende Fragen und Kriterien getroffen werden. Dabei wurde der Unterschied zwischen fest programmierten Regeln und Verfahren, die Entscheidungsregeln aus Daten ableiten, anschaulich vermittelt.
Im weiteren Verlauf erhielten die Kinder einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze. Am Beispiel des Perzeptrons lernten sie vereinfacht kennen, wie Eingaben gewichtet und miteinander verknüpft werden, um Entscheidungen zu treffen. Darauf aufbauend beschäftigten sie sich mit sogenannten Convolutional Neural Networks (CNNs), die insbesondere bei der Verarbeitung von Bildern zum Einsatz kommen. Mithilfe von Teachable Machines konnten sie nachvollziehen, wie ein KI-Modell anhand eigener Beispiele trainiert wird und welchen Einfluss die Trainingsdaten auf die Ergebnisse haben. So erhielten die Kinder einen praxisnahen Einblick in die Funktionsweise lernender Systeme.
Den Abschluss der Workshopreihe bildete ein Elterntag, bei dem die Kinder die Gelegenheit hatten, ihre Erfahrungen und Erkenntnisse aus den vergangenen Wochen zu teilen und Einblicke in die behandelten Themen zu geben. Dadurch wurde auch für die Eltern sichtbar, womit sich die Kinder im Workshop beschäftigt hatten und welche Grundlagen der Künstlichen Intelligenz sie kennenlernen konnten.
Evaluation des Workshops
Um die Entwicklung der KI-Kompetenzen der Kinder zu untersuchen, wurde der Workshop durch eine Evaluation mit Fragen vor und nach der Workshopreihe begleitet (Pre- und Postfragen). Durch den Vergleich der Antworten sollte erfasst werden, wie sich das Wissen und das Verständnis der Teilnehmenden zu Künstlicher Intelligenz, Informatik und Maschinellem Lernen im Verlauf des Workshops veränderten.
Die Evaluation bildete damit eine Grundlage, um den Lernprozess der Kinder zu betrachten und Hinweise darauf zu gewinnen, inwiefern die Workshopreihe zum Aufbau grundlegender KI-Kompetenzen beitragen konnte.