Informatik am JEG

Von Pilzen und Blumen - Lehrerfortbildung zur KI

ChatGPT, Dall-E, OpenAI ... Begriffe, die noch vor zwei Jahren kaum jemand kannte, haben Einzug in unseren Alltag gehalten. Die Rede ist von KI - also Künstlicher Intelligenz. Die ist längst auch in der Schule angekommen, weshalb Aufklärung über ihre Funktion und Anwendungsbereiche dringend geboten ist. So geschehen am 20. November am Julius-Echter-Gymnasium. Im Rahmen eines Vortrags, der vom Informatiklehrer Chris Ziegler organisiert worden war, informierte Dr. Silvia Joachim, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für die Didaktik der Informatik der Universität Würzburg, die Lehrkräfte über KI.

Wie KI die Schule verändert

Durch den Einzug von KI in die Klassenzimmer sei, so Schulleiterin Petra Hein in ihrer Begrüßung, eine gänzlich neue Situation entstanden; zum ersten Mal herrschten die Lehrerinnen und Lehrer nicht mehr uneingeschränkt über die Bildungsinhalte. Denn ein allwissender Tutor sei für die Schüler sozusagen nur einen Klick entfernt.
Welche Möglichkeiten KI bereits jetzt in sich birgt, verdeutlichte Silvia Joachim anhand von ChatGPT. Bereits durch ein Handyfoto eines Hefteintrags kann man mit der KI-App viel nützliches Wissen abzapfen, ohne dabei selbst denken zu müssen. Und dies ist nur eine der zahlreichen Möglichkeiten, wie Schülerinnen und Schüler KI für ihre Zwecke einsetzen können. Gerade aufgrund der vermeintlichen Allmacht solcher Assistenzsysteme sei es wichtig zu begreifen, dass auch hinter der gewieftesten KI letztlich nur Mathematik und Algorithmen stünden, so Joachim. KI sei weder gottgleich noch handle sie auf eigene Rechnung; auf keinen Fall sollte man sie vermenschlichen, weswegen man besser von KI-Systemen, statt „der KI“ sprechen sollte.

Wie lernt eine KI eigentlich?

Aber nun auf zu den Grundlagen! Damit diese auch ein der Informatik eher wenig zugeneigter Deutschlehrer ansatzweise verstehen konnte, hatte Joachim einige anschauliche Beispiele im Gepäck, die erstaunlich viel mit Pilzen zu tun hatten: Ausgehend von einem Bild eines solchen erklärte die Wissenschaftlerin, wie ein KI-System arbeitet. Dafür verwendete sie „Mal-E“, eine speziell für Demonstrationszwecke entwickelte KI ihres Fachbereichs. Doch halt! Zuerst einmal gilt es, eine wichtige Unterscheidung zu treffen, nämlich der zwischen daten- und wissensbasiert:
Datenbasierte, generative KI bezieht sich auf Systeme, die in der Lage sind, neue Inhalte zu erstellen, die von bereits existierenden Daten inspiriert sind. Dazu gehören Bilder, Texte, Musik und andere Medien. Diese KI-Modelle nutzen vorrangig künstliche neuronale Netze, sogenanntes deep-learning, um Muster in großen Datenmengen zu erkennen und darauf basierend neue Daten zu generieren.
Wissensbasierte KI hingegen wird bei Systemen verwendet, die auf explizitem Wissen und Regeln basieren, um Entscheidungen zu treffen und Probleme zu lösen. Sie sind oft auf spezifische Aufgaben beschränkt und nutzen Wissensdatenbanken oder logische Schlussfolgerungen.
Nun zurück zu den Pilzen. Silvia Joachim vollzieht Schritt für Schritt nach, wie generative KI ein neues Bild eines Pilzes erschafft. Diese greift dabei auf viele zuvor eingespeiste Pilzbilder zurück – quasi die Rohdaten. Die werden in kleine Teilchen zerlegt und in Zahlencodes umgewandelt; außerdem erlernt die KI die dazugehörigen Muster, wie diese Daten zusammenzusetzen sind, um wieder einen Pilz zu bilden. Einige Rechenoperationen später ist das KI-System dann in der Lage, auf Befehl ein neues Bild eines Pilzes zu erzeugen, denn es weiß nun, auf welche Weise die Teilchen zusammenzufügen sind. Dabei spielt es keine Rolle mehr, ob es diesen Pilz exakt so in natura gibt; er kann zum Beispiel auch gestreift sein – gerade das ist der Clou an generativer KI. Das Ganze ist also wahrlich mehr als die Summe seiner Teile!

Lehrer simulieren KI-System

Um den Vorgang des Lernens im wahrsten Sinne begreifbar zu machen, hatte Joachim am Schluss ihres Vortrags noch ein besonderes Schmankerl parat – nämlich ein Spielbrett mit verschiedenen Steinen, bei dem jeweils zwei Spieler die Rolle des menschlichen Trainers und eines KI-Systems einnehmen; auf diese Weise wird simuliert, was bei einer KI beim Lernen vor sich geht. Nach einigen vergnügten Spielrunden hatte es die Lehrerschaft begriffen: Bei jedem gewonnenen Spiel „merkt“ sich der KI-Spieler seinen Fehler, bis am Schluss alle Fehlerzüge ausgemacht sind und die KI nur noch richtige Züge machen kann: Das System hat also gelernt, wie man ziehen muss, um zu gewinnen, und wurde somit von den Lehrkräften trainiert. Ganz schön clever! Unter anderem auf diese Weise werden am JEG übrigens bereits Schülerinnen und Schüler der elften Jahrgangsstufe im Fach Informatik mit der Funktionsweise von KI vertraut gemacht.
Einhelliger Eindruck der Lehrkräfte des JEG nach Joachims Vortrag: Man kann der KI durchaus trauen, sollte sich aber immer bewusst machen, dass sie, wie alle menschlichen Produkte, ebenfalls nicht fehlerfrei läuft, sondern beispielsweise auch davon abhängig ist, welche Daten zum Trainieren der KI zugrunde gelegt wurden.
Wer bis zum Ende des Artikels durchgehalten hat, weiß hoffentlich nun etwas mehr über KI; weiß er aber auch, ob der Artikel ganz von einer solchen verfasst wurde? Oder nur zum Teil? Tja, so genau kann man das nie wissen.
Thum