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- Geschrieben von: Marcus Kuntze
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Die Allgegenwärtigkeit von KI für unsere Schülerinnen und Schüler benötigt neue Unterrichts- und Lernstandserhebungsmethoden.
Ich stelle in diesem Artikel eine Unterrichtssequenz vor, die versucht, die fünf Dimensionen von Lernen und KI (vgl. Falck 2021) in Sequenz zu vereinen.
Mit den einzelnen Abschnitten werden auch die Unterrichtsmaterialien in Form eines Akkordeons zur Verfügung gestellt. Die Materialien können unter der cc-Lizenz cc by 4.0 verwendet werden.
Lernen ohne KI
Wie in jedem projektorientierten Unterricht in NwT beginnt auch diese Einheit mit der Qualifizierungsphase der Schülerinnen und Schüler. Ich wählte folgende Methodik:
- Film zum Einstieg: Ich wählte den Brückenfilm auf Sesam (sesam.lmz-bw.de) mit den zugehörigen Arbeitsblättern. Es kann hierbei jeder beliebige Film zum Einstieg genutzt werden. Die Schülerinnen und Schüler mussten während des Filmes die Arbeitsblätter ausfüllen. Diese wurden nach Ende des Films im Lehrer-Schüler-Gespräch gesichert.
- weitere Qualifizierung und Vertiefung in zwei Readern: Die Schülerinnen und Schüler haben von mir zwei Reader bekommen, die Grundlagen der Statik vermittelten. Diese haben Sie durchgearbeitet und mit mir am Schluss diskutiert.
Diese Qualifizierungsphase war völlig ohne KI-Einsatz. Alle Fragen und Aufgaben konnten mit Hilfe des Inhaltes im Film und auf den Readern gelöst werden.
Qualifizierungsphase - Lernen ohne KI
Die Reader I und II für die Qualifizierung völlig ohne KI können im Downloadbereich heruntergeladen werden. Sie sind in diesem Akkordeon einzeln verlinkt.
Wie funktionieren KI-Chat-Bots war die nächste Aufgabe - Lernen über KI
In diesem Lernabschnitt wurde mit Hilfe einer Moodle-Textseite die Funktion von LargeLanguageModels (LLMS) von den Schüerinnen und Schüern erarbeitet. Das große darüberstehende Lernziel war, die Schwächen eines KI-ChatBots zu verstehen und zu reflektieren. Die Textseite ist im Akkordeon nachlesbar, die passenden Arbeitsblätter werden in dieses Akkordeon ebenfalls eingefügt.
Funktionsweise eines LargeLanguageModels - Lernen über KI>
LLM-Models (Funktion einer KI)
In dieser Lerneinheit lernst Du mit KI (für den persönlichen und schulischen Nutzen) zu arbeiten.
Diese Seite gibt Dir Einblick, wie die Technologie hinter KI (Large Language Model) funktioniert.
Wie genau funktioniert ein Large Language Model?
Architektur und Training
Die obere Grafik verdeuticht nochmals die Struktur, wie LLMs aufgebaut sind.
Large Language Models (LLMs) funktionieren durch komplexe statistische Berechnungen und maschinelles Lernen, um natürliche Sprache zu verarbeiten und zu generieren. Hier sind die Hauptaspekte ihrer Funktionsweise:
LLMs basieren auf neuronalen Netzwerken mit Transformer-Architektur. Sie werden in mehreren Schritten trainiert:
- Unüberwachtes Lernen: Das Modell wird mit unstrukturierten Daten trainiert, um Beziehungen zwischen Wörtern und Konzepten herzustellen.
- Überwachtes Lernen: Das Modell wird mit strukturierten Daten und Prompts (=Befehle an die KI im Chat gestellt) trainiert, um Konzepte genauer zu identifizieren.
- Reinforcement Learning: Fehlerhafte Datensätze werden identifiziert und korrigiert.
Die Trainingsprozesse sind in der Grafik Trainingsprozess von LLMs nochmals übersichtlich dargestellt.
Verarbeitung und Generierung
Bei der Textverarbeitung wandelt das LLM die Eingabe in Token um und führt mathematische Berechnungen durch, um Beziehungen zwischen den Token zu ermitteln. Der Selbstaufmerksamkeitsmechanismus ermöglicht es dem Modell, den gesamten Kontext eines Satzes zu berücksichtigen.
LLMs arbeiten mit Wahrscheinlichkeiten, indem sie Wort für Wort die wahrscheinlichste Fortsetzung eines Textes ermitteln. Sie nutzen dabei Millionen oder Milliarden von Parametern, die als eine Art "Erinnerung" fungieren.
Komponenten
Ein LLM besteht aus mehreren Schichten:
- Wiederkehrende Ebene: Interpretiert Wörter in Reihenfolge
- Einbettungsebene: Erfasst semantische und syntaktische Bedeutung
- Feedforward-Ebene: Transformiert Eingabeeinbettungen
- Aufmerksamkeitsebene: Fokussiert auf relevante Informationen
Quellen
- Maier, F.; Mearian, L. (2024). Large Language Models erklärt: Was sind LLMs?. Artikel in Computerwoche online. Internet.https://www.computerwoche.de/article/2823883/was-sind-llms.html. Abruf: 04.12.2024
- Wuttke, L. (2023). Large Language Model: Einblicke in die wichtigsten Konzepte und Beispiele. Internet. https://datasolut.com/was-ist-ein-large-language-model/. Abruf: 04.12.2024
- Safar, M. (2024). Large Language Models - Grundlagen KI-getriebener Kommunikation. Internet. https://weissenberg-group.de/was-ist-ein-large-language-model/. Abrum: 04.12.2024
- buzwoo.de (2024). Wie funktionieren Large Language Models? Die Grundlagen erklärt. Internet. https://www.buzzwoo.de/blog/wie-funktionieren-large-language-models-die-grundlagen-erklaert. Abruf: 04.12.2024
- Weil, S. (2024). Large Language Model. Internet. https://de.wikipedia.org/wiki/Large_Language_Model. Abruf: 04.12.2024
- Siebert, J.; Kelbert, P. (2024). Wie funktionieren LLMs? Ein Blick ins Innere großer Sprachmodelle. Internet. https://www.iese.fraunhofer.de/blog/wie-funktionieren-llms/. Abruf: 04.12.2024
Optimierung der Brückenbaukonstruktion - Lernen durch KI und Lernen trotz KI
Die Schülerinnen und Schüler haben nun bis jetzt folgendes gelernt:
- Lernen ohne KI - Qualifizierung für Statik
- Lernen über KI - Ein Exkurs brachte den Schülerinnen und Schülern bei, wie ChatBots funktionieren und haben eine höhere Sensibilisierung für die Arbeit mit KI gebracht. Eine realistische Einschätzung des Nutzens von KI im Schulkontext sollte nun von den Schülerinnen und Schülern geleistet werden.
Im diesem Lernabschnitt lernen die Schülerinnen und Schüler mit KI.
Die Schülerinnen und Schüler sollten nun ihre ohne KI entwickelte Brückenbaukonstruktion der KI selbst sehr gut beschreiben und über einen Prompt die Optimierung der Brücke auf folgende Kriterien durchführen:
- 40 cm sollten überspannt werden
- 10 kg muss sie tragen
- archetektonisch sollte sie anspruchsvoll sein (Das bloße Aneinanderreihen von Schaschlikspießen ist nicht erlaubt)
Im Bruchtest wird der Quotient aus der absoluten Traglast der Brücke und dem Eigengewicht der Brücke gerechnet. Der größere Quotient gewinnt.
Die Brückenkonstruktion vor und die Konstruktion nach der KI-Optimierung mussten technisch im Maßstab von 1:4 gezeichnet und über eine Moodleaufgabe zur Bewertung hochgeladen werden.
Im Akkordeon finden sich wieder die Arbeitsblätter zum Download.
Optimierung der Brückenkonstruktion - Lernen durch und trotz KI
Das AB, mit der die Optimierung der Brücke durchgeführt wird ist hier zum Download verlinkt.
weitere interessante Artikel
- KI als Assistenz - chemische Mechansimen
- KI im Biologiekurs - ein Beispiel zur Implementierung von KI in der Oberstufe
Quellen
- Brinda et al. (2016). Dagstuhl-Erklärung: Bildung in der digital vernetzten Welt. Internet: https://dagstuhl.gi.de/dagstuhl-erklaerung. Abruf 13.01.2025
- Falck, J. (2021). Künstliche Intelligenz in der Schule. Reflexionen zwischen Faszination und Überforderung. Internet. https://joschafalck.de/ki-in-der-schule/. Abruf am 13.12.2024.
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- Geschrieben von: Marcus Kuntze
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#AIDA-Prinzip #AIDA-Methode #Elmo_Lewis #Unterrichtsmethode #Mikromethode #Präsentation
Ein bisschen Historie
Das AIDA-Prinzip wurde vom Geschäftsmann Elmo Lewis in den 1898 zur Strukturierung der Entwicklung von klassischer Werbung entwickelt. Wie lässt sich dieses Prinzip jedoch auf Lernen anwenden?
AIDA in der Lehre
Der Aufbau von Kurzpräsentationen (sog. Elevator-Pitches) sollte nach dem AIDA-Prinzip gestaltet werden.
Die Fokussierung der Pitches auf das Wesentliche hat Vorteile für den Präsentierenden und das Auditorium (die Zielgruppe)
Vorteile für den Präsentierenden
Die Kürze bedingt das zentrale Thema, die zentrale Aufgabe auf den Punkt zu bringen. Dies setzt Verdichtung der Informationen voraus. Diese Verdichtung ihrerseits stößt Lernbehaltensprozesse bei den präsentierenden Schülerinnen und Schülern an.
Außerdem lässt die Anwendung des AIDA-Prinzips das vorgestellte Thema dem Auditorium persönlich wichtig werden.
Vorteile für das Auditorium (die Zielgruppe)
Die Kürze der Kurzpräsentation bedingt, dass die Zuhörenden länger "bei der Stange bleiben". Sie nehmen durch die Verdichtung auch nur die wichtigsten Fakten, Antworten, Lösungsansätze der Präsentierenden auf. Von der Hirnforschung ist bekannt, das kurze Wortcluster sich besser im Gehirn verankern als lange. Somit lernt der Zuhörende schon während des Pitches.
Die Anwendung des AIDA-Prinzips lässt die vorgestellte Sache dem einzelnen Mitgliedern des Auditoriums wichtig werden, wenn ich das Prinzip richtig anwende.
Weitere Möglichkeiten der AIDA-Verwendung (ohne näher auszuführen)
- Plakatgestaltungen
- Präsentationsgestaltung
- Erklärvideos produzieren
- Handouts gestalten
- uvm.
Kritik an AIDA
AIDA wurde wie schon eingangs erwähnt für klassische Werbung konzipiert. Klassische Werbung damals war statisch. Heutzutage werden viele Vorgänge dynamisch gestaltet (vgl. Scrum-Methode im Projektmanagement).
Statische Anlage einer Strategie ist somit in unserer jetzigen Welt nicht mehr so angesagt. Daraufhin wurde das AIDA-Prinzip angepasst. Die Anpassungen lassen sich in der angeführten Literatur nachlesen.
ähnliche oder weiterführende Artikel
Literatur
Langhart, N. (2023). Das AIDA-Prinzip einfach und verständlich erklärt. Internet https://marketing.ch/wissenswertes/die-aida-formel-das-aida-prinzip-einfach-und-verstaendlich-erklaert/. Abruf: 31.05.2024
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Immer mal wieder, werde ich so ein paar Infografiken veröffentlichen, da ich die Dinger selber in meiner Ausbildung vermisst habe. Außerdem kann man die prima in Präsentationen für die Schülerinnen und Schüler einbauen.
In den 80er Jahren schlug Frank T. Lyman als Kooperative Lernmethode in "The responsive classroom discussion" diese Methode vor. Seither wurde sie immer wieder modifiziert (z.B. Write-Pair-Share, Think-Pair-Square oder Formulate-Share-Listen-Create).
Ich bevorzuge die klassische Variante für den Einsatz im Unterricht, da diese Variante einen logischen Ablauf darstellt, der die Schülerinnen und Schüler auf ihre Aufgaben fokussiert.
Methodik
Die Methode ist in drei Abschnitten unterteilt.
Phase Think. In dieser Phase erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Einzelarbeit verschiedene Aufgaben.
Phase Pair. In dieser Phase treffen sich die Schülerinnen und Schüler zur Partner- oder Teamarbeit. Dabei sollten nach meiner Erfahrung die einzelnen Teams nicht mehr als 3 Mitglieder beinhalten. In dieser Phase tauschen sich die Schülerinnen und Schüler über ihre Ergebnisse aus. Eine weitere Aufgabe ist in dieser Gruppe die Konstruktion eines gemeinsamen Vortrages, der dann in der letzten Phase vor dem Plenum vorgetragen werden kann.
Phase Share. In dieser wird der in der Gruppe entwickelte Vortrag dem Plenum vorgetragen. Bei mir folgen im Anschluss dann Fragen zum Inhalt und Feedback zum Vortrag von Schüler- und von Lehrerseite.
Einsatzmöglichkeiten
Die von mir gestaltete Infografik kann für den Schulgebrauch heruntergeladen werden. Sie ist unter der cc by-sa 4.0-Lizenz veröffentlicht. Daher bitte ich bei Weitergabe der Grafik auch meinen Namen als Autor weiterzugeben.
pdf-Datei zum Download
Ähnliche oder weiterführende Artikel
Literatur
Universität Bielefeld (2024). Think-Pair-Share. Internet. https://www.uni-bielefeld.de/lehre/digitale-lehre/digital-lehren/Think-Pair-Share.pdf. Abruf am 27.05.2024
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#Elevator-Pitch #Präsentationstechnik #Präsentation #Schule #Mikromethode #Unterricht #guter_Unterricht #neue_Unterrichtsmethoden
Der Elevator-Pitch ist eine Kurzpräsentation (von einer Minute), die kurz und knackig eine Idee einer Person, die man im Fahrstuhl (Elevator auf Englisch) trifft, überzeugen soll. 1 Minute ist zur Einführung in die Methode bei den Schülerinnen und Schülern am Anfang viel zu kurz. Daher habe ich die Methode auf Elivator umgetauft und die Vorstellungszeit der Idee auf 5 min. erhöht. Die Steigerung kann dann bei erfahrenen Schülerinnen und Schülern ein echter Elevator-Pitch sein.
Die Kunst in einer Minute zu überzeugen
Eine Minute ist nicht lang. Wie kann man also in einer Minute das Auditorium für seine Idee gewinnen?
Folgende Stichpunkte sollen Tipps für die Konstruktion eines Elivator-Pitches dienen:
- Enorme Verdichtung des Inhalts
- Auf das Wesentliche konzentriert
- Keine Improvisation
- Keine spontan eingeflechteten Zusatzinformationen
- solide innere Struktur
- Anwendung des AIDA-Modells
Ein Beispiel für einen Elevator-Pitch findet man auf Youtube von Max Ciolek (2. Platz beim Wettbewerb Elevator-Pitch).
Die Infografik kann auf meinen Seiten gerne heruntergeladen werden. Diese Grafik ist unter der CC BY-SA 4.0 Lizenz veröffentlicht. Daher bitte ich Sie bei Weitergabe meinen Namen als Urheber zu nennen.
Ähnliche oder weiterführende Artikel
Literatur
Behrendt, T. (2023). Elevator-Pitch: Die Kunst, in 60 Sekunden zu begeistern. Internet. https://blog.hubspot.de/sales/elevator-pitch, Abruf: 27.05.2024
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- Geschrieben von: Marcus Kuntze
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#Selbstkompetenz #Präsentationskompetenz #SOL #"Wissen aufbereiten" #"Wissen darstellen" #"Sek 1" #"Sek 2" #"Bring your own Device" #BYOD #Stofferschließung #Methodenkompetenz
Bring your own Device (BYOD)
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Niveau Sekundarstufe 1 und Sekundarstufe 2 |
Definition
Bring your own Device ist ein Unterrichtssetting, indem die Schülerinnen und Schüler mit ihren eigenen mobilen Endgeräten (z.B. Tablet-PCs, Smartphones, Laptops) mit geeignetem Unterrichtsmaterialien Lernstoff teilselbstständig oder selbstständig erarbeiten. In diesem Setting werden sowohl Handlungskompetenz (z.B. Erarbeitung des Lernstoffes mit dem eigenen mobilen Endgerät, usw.), als auch Methodenkompetenz (z.B. Aufbereitung des Lernstoffes mit Hilfe des eigenen mobilen Endgerätes, geeignete Darstellung des Wissenszuwachses, usw.) verlangt.
Das Setting bedient sich mit Elementen aus dem Selbstorganisierten Lernen und aus klassischen Unterrichtselementen, wie z.B.:
* Erstellung von Erklärvideos
* Internetrecherche mit Hilfe von Suchmaschinen auf dem mobilen Endgerät.
* Vorbereitung von Präsentationen mit geeigneten Präsentationsmedien auf mobilen Endgeräten oder in webportalen (z.B. prezi)
* Medienunterstütztes Unterrichtsgespräch
Gleichzeitig werden mehrere Kanäle angesprochen (audiovisuell, haptisch, formal-kognitiv, praktisch-anschaulich), indem das eigene mobile Endgerät zum Medium des Wissenserwerbs und Wissenszuwachses wird.
Rahmenbedingungen
Um BYOD im Unterricht durchführen zu können, benötigt es bestimmte Rahmenbedingungen. Die wichtigste ist flächendeckendes WLAN. Um die Schülerinnen und Schüler vor sich selbst zu schützen wird ein webbasierter Jugendschutzfiler benötigt. Es gibt für den Schulbereich Jugendschutzfilter-Lösungen, wie z.B. TIME for Kids. Für den nötigen Austausch und die Bereitstellung von Unterrichtsmaterialien eignen sich Clouddienste, wie z.B. die schuleigene pädagogische Musterlösung (Tauschverzeichnisse), nextcloud-Umgebungen oder moodle bzw. ilias. Letztere Lösungen haben den Vorteil, Blended Learning in den Unterricht zu integrieren.
geeignete Unterrichtsmaterialien
Im Moment existieren noch nicht sehr viele fertigen Unterrichtsmaterialien für die einzelnen Fächer. Im Moment werden in Deutschland Tablets in Pilotschulen für die nächsten 5 Jahre erprobt (vgl. Allgöwer 2016). In den ersten drei Jahren nehmen vier Pilotschulen, jeweils eine aus den vier Regierungsbezirken teil. Nach 3 Jahren sollen 14 weiter Modellschulen dazukommen (vgl. Kultusministerium Baden-Württemberg 2016). Im Zuge dieser Pilotphase werden Unterrichtsmaterialien für die einzelnen Fächer erarbeitet. In Baden-Württemberg stehen hier die naturwissenschaftlichen Fächer, Mathematik, Englisch und Geschichte im Fokus. Materialien für weitere Fächer folgen sicherlich später.
Ein Beispiel für ein Unterrichtsmaterial, welches dem BYOD-Setting gerecht wird sind sog. Lernjobs. In Lernjobs werden die Arbeitsblätter so aufbereitet, dass die Schülerinnen und Schüler selbstorganisiert Aufgaben teilweise mit Hilfe ihrer mobilen Endgeräte erarbeiten können. So werden z.B. für die Einbindung von Videos, Webseiten oder Lösungsdateien in das Arbeitsmaterial sog. QR-Code|qr-Codes in das Arbeitsmaterial eingebunden. Die klassische Operationalisierung der Aufgaben darf natürlich auch nicht fehlen.
Quellen & Literatur
Allgöwer, R. (2016). Digitalisierung an Schulen. Das Ende der Kreidezeit ist noch fern. Stuttgarter Zeitung. Internet http://www.stuttgarter-zeitung.de/inhalt.digitalisierung-an-schulen-das-ende-der-kreidezeit-ist-noch-fern.9381f5ea-d1b5-4d61-9c39-9b04cb86cc45.html. Abruf am 11.08.2017
Behrens, R; Rathgeb, T (2017). "KIM-Studie 2016". Kindheit, Internet, Medien. Hrsg. Medienpädagogischer Forschungsverbund Südwest (mpfs). Internet https://www.mpfs.de/studien/kim-studie/2016/. Abruf am 11.06.2017.
Fromme, J. (2017). "Handys im Alltag von Kindern und Jugendlichen". Neue Medien als wiederkehrende Herausforderung für Bildung und Erziehung. www.familienhandbuch.de. Internet http://www.familienhandbuch.de/medien/handy/HandysimAlltagvonKindernundJugendlichen.php. Abruf am 11.06.2017.
Hattie, J.; Beywl W.; Zierer K. (2013). "Lernen sichtbar machen". 1. Auflage 2013. Baltmannsweiler: Schneider Verlag GmbH. ISBN 978-3-834-0119-09.
Kroker, B. (2017). "Tablets in der Schule - 8 Tipps zur Umsetzung einer Tablet-Klasse". Betzold-Blog. Arnulf Betzold GmbH. Internet https://www.betzold.de/blog/tablets-in-der-schule/. Abgerufen: 08.08.2017.
Kultusministerium Baden-Württemberg (2016). Schulversuch Tablets am Gymnasium startet mit vier Pilotschulen. Internet http://www.km-bw.de/,Len/Startseite/Service/21_09_2016+Neuer+Schulversuch+Tablets+am+Gymnasium+startet. Abruf am 11.08.2017.
Kuntze. M (2017). Blended Learning - Eine Einführung für den Einsatz im Schulunterricht 1. Auflage 2017. Norderstedt: BoD - Books on Demand. ISBN 978-3-744-8412-45
Neef, A.; Schroll W.; Theis B. (2009). "Die Revolution der Web-Eingeborenen". Manager-Magazin Online. Internet http://www.manager-magazin.de/unternehmen/it/a-625126.html. Abruf am 11.06.2017.
vom Orde, H.; Durner, A. (2017). "Grunddaten Jugend und Medien 2017". Internationales Zentalinstitut für das Jugend- und Bildungsfernsehen (IZI). Internet http://www.br-online.de/jugend/izi/deutsch/Grundddaten_Jugend_Medien.pdf. br-online. Abruf am 11.06.2017.
