Einheit: Maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen

Einheit: Maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen

Gymnasium | Mittlere Schulformen

Informatik & Medienbildung

5. | 6. | 7. Klasse

4 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Diese Einheit zum maschinellen Lernen mit neuronalen Netzen spannt fächerübergreifend und praxisbezogen, ausgehend von einer intelligenten Smartphone-App, den Bogen vom menschlichen Lernen und Gehirn bis hin zur Modellierung künstlicher neuronaler Netze. Versetzen Sie Ihre Lernenden in die Lage, maschinelles Lernen in ihrem Alltag zu erkennen und zu verstehen. An Beispielen und Gedankenexperimenten erwerben sie Praxiswissen und theoretische Grundlagen zu Funktionsweise, Modellen und elementaren Algorithmen künstlicher neuronaler Netze. Mit interaktiven LearningApps erweitern sie die Kenntnisse. So vermitteln Sie Ihrer Klasse optimale, breitgefächerte Kompetenzen zu intelligenten Apps mit neuronalen Netzen.
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# künstliche intelligenz
# lernen
# neuronen
# neuronale netze

Kompetenzen

Klassenstufe:5–7
Dauer:4 Unterrichtsstunden
Lernziele:Die Lernenden … 1. beschreiben die Arbeitsweise von Apps mit neuronalen Netzen, 2. erläutern die Funktion von maschinellem Lernen, 3. nennen und beschreiben Modell und Lernregel künstlicher Neuronen, 4. erklären Aufbau und Funktion von künstlichen neuronalen Netzen und maschinellem Lernen.
Kompetenzen:Argumentieren, Modellieren, Kommunizieren und Kooperieren
Themenbereiche:künstliche Intelligenz, Lernen, Neuronen, künstliche neuronale Netze

Inhaltsangabe

Benötigte Materialien

  • Laptop/PC/Tablet/Smartphone mit Internetzugang

Einstieg

Thema:Wesentliche Kennzeichen künstlicher Intelligenz am Beispiel des maschinellen Lernens
M 1cMaschinelles Lernen mit neuronalen Netzen am Beispiel des „Wort-Detektiv“-Bots
Benötigt:
  • Dokumentenkamera/Beamer/OH-Projektor
  • Smartphone/Table
  • ggf. LearningApps: https://raabe.click/LA-CAPTCHAs

Erarbeitung

Thema:Menschliches Lernen und biologische Strukturen im menschlichen Gehirn
M 2aMenschliches und maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen im Vergleich
Benötigt:ggf. LearningApps:
  • https://raabe.click/LA-Lernen-einfach,
  • https://raabe.click/LA-Lernen-schwierig,
  • https://raabe.click/LA-Nervenzelle,
  • https://raabe.click/LA-neuronales-Netz
M 2bGedankenexperiment: Menschliches Lernen im Praxistest
Thema:Überblick zu Praxisanwendungen des maschinellen Lernens
M 3aPraxistest zum maschinellen Lernen am Beispiel von Spracherkennung
M 3bPraxistest zum maschinellen Lernen am Beispiel von Bilderkennung
M 3cPraxistest zum maschinellen Lernen am Beispiel von Texterkennung
Benötigt
  • App zur Spracherkennung (M 3a): https://www.textfromtospeech.com/de/voice-to-text/
  • App zu Bilderkennung (M 3b): https://images.google.com/
  • App zur Texterkennung (M 3c): https://www.onlineocr.net/de/
Thema:Modell des künstlichen Neurons
M 4aModellierung eines künstlichen Neurons
M 4bTippkarten zur Modellierung eines künstlichen Neurons
Benötigt
  • Tippkarten zu Aufgabe 1 und 2 von M 4a
  • ggf. LearningApps zu Aufgabe 3: https://raabe.click/LA-KN-einfach und https://raabe.click/LA-KN-schwierig
M 4cDas künstliche Neuron startet mit der Arbeit

Erarbeitung

M 5Wie das künstliche Neuron lernt
Benötigt:
  • ggf. Dokumentenkamera/Beamer/OHP für Lückentext
  • ggf. LearningApps: https://raabe.click/LA-KN-einfach und https://raabe.click/LA-KN-schwierig
Thema:Verknüpfung vieler künstlicher Neuronen zu neuronalen Netzen
M 6Spiel zu neuronalen Netzen
Benötigt:
  • 7 Blankokarten (+ ggf. 3 Reservekarten)
  • Print-/Online-Bilder von Segelschiffen (Einfaches Segelboot, Dreimaster, Wikingerschiff)
  • Papier und Stift
  • Timer

Lernerfolgskontrolle

M 7Lernerfolgskontrolle zu maschinellem Lernen

Erklärung zu den Symbolen

0,00 €

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