Wie lernt eine Maschine? – KI verstehen mit Trainingsdaten, Testdaten, Verzerrung und Sprachmodellen | Informatik Klasse 7–9

„Wie lernt eine Maschine?“ ist ein Unterrichtsmaterial zum Thema Künstliche Intelligenz für Informatik in Klasse 7–9. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie Maschinen aus Daten lernen: mit Merkmalen und Klassen, Trainingsdaten und Testdaten. Sie unterscheiden Fehlerarten, erkennen Verzerrung und besprechen Sprachmodelle, Erklärbarkeit und Verantwortung. Das Lernmaterial umfasst 33 Seiten, das separate Lehrmaterial mit Lösungen 13 Seiten.

Das Material vermittelt Grundideen, es ist keine Programmierschule und keine Produktschulung für bestimmte KI-Anwendungen. Es ersetzt kein Lehrwerk. Die Länder regeln unterschiedlich, wo KI im Unterricht vorkommt; gleichen Sie die Auswahl mit Ihren Vorgaben ab.

Worum es geht

Der Einstieg ist bewusst anschaulich. Im ersten Baustein beschreiben die Jugendlichen Gegenstände mit Merkmalen und ordnen sie Klassen zu, also das, was ein lernendes System tut. Danach zeigt „Trainingsdaten“, warum Beispiele die Grundlage für Lernen sind, und „Testdaten“, warum man ein System an neuen Beispielen prüfen muss.

Die mittleren Bausteine fragen nach der Qualität. „Fehler unterscheiden“ trennt verschiedene Arten von Fehlentscheidungen. „Verzerrung“ untersucht, wie unausgewogene Daten zu unfairen Ergebnissen führen. Beide Bausteine arbeiten mit Fallkarten, an denen die Lernenden Aussagen prüfen und begründen.

Der Schlussteil geht auf aktuelle Anwendungen ein. In „Sprachmodelle“ erfahren die Jugendlichen, wie solche Systeme Texte erzeugen und warum Ausgaben geprüft werden müssen. „Erklärbarkeit“ fragt, ob sich Entscheidungen nachvollziehen lassen, und „Verantwortung“, wer für Folgen einsteht.

Für welche Klassen das Material passt

Das Material richtet sich an Klasse 7–9 und passt zu Gymnasium, Realschule, Gesamtschule und Sekundarschule sowie zu entsprechenden Schulformen in Österreich, der Schweiz und Südtirol. Es lässt sich im Informatikunterricht, in Projektwochen zur Medienbildung oder in Wahlpflichtkursen einsetzen.

Einsatzanlässe sind eine Reihe zu Künstlicher Intelligenz, eine Ergänzung zur Medienkompetenz oder Vertretungsstunden mit festem Material.

Die Fallkarten arbeiten mit alltagsnahen Beispielen, sodass das Vorwissen aus dem Informatikunterricht gering sein darf. Lehrkräfte ohne eigene Erfahrung mit dem Thema finden im Lehrmaterial ein Unterrichtskonzept und eine Reihenplanung als Orientierung. Die Wortspeicher sichern Begriffe wie Merkmal, Klasse, Training und Test, die in den Bausteinen immer wiederkehren. Die Lernkontrolle fragt am Ende, ob die Jugendlichen das Gelernte an einem neuen Fall anwenden und erklären können, und das Lehrmaterial liefert den Erwartungshorizont dazu.

Die Bausteine im Überblick

• Merkmale und Klassen (Baustein 1) – Gegenstände durch Merkmale beschreiben und Klassen zuordnen.
• Trainingsdaten (Baustein 2) – Beispiele auswählen, mit denen ein System lernen kann.
• Testdaten (Baustein 3) – Ein gelerntes System an neuen Beispielen prüfen.
• Fehler unterscheiden (Baustein 4) – Verschiedene Fehlerarten erkennen und ihre Folgen bewerten.
• Verzerrung (Baustein 5) – Unausgewogene Daten finden und ihre Wirkung beschreiben.
• Sprachmodelle (Baustein 6) – Erzeugte Texte einordnen und auf Zuverlässigkeit prüfen.
• Erklärbarkeit (Baustein 7) – Entscheidungen eines Systems nachvollziehen und Grenzen benennen.
• Verantwortung (Baustein 8) – Zuständigkeiten und Folgen beim Einsatz von KI besprechen.

So setzen Sie das Material ein

Jeder Baustein umfasst drei Seiten: Einstiegsseite mit Erklärung, „Üben und erklären“ und eine Fall- und Materialkarte. Die Reihenfolge folgt dem Weg vom Lernen aus Daten über die Prüfung bis zur Verantwortung. Die Präsentation mit 17 Folien begleitet den Unterricht als Einstieg und zur gemeinsamen Besprechung. Am Ende der Reihe stehen die Lernkontrolle „Selbstständig anwenden und erklären“, der Projektauftrag mit Projektdokumentation und die Seite „Rückblick und nächster Schritt“.

Die Seiten „Schaubild lesen und prüfen“ und zwei Wortspeicher sichern die Fachsprache. Die Reihenplanung im Lehrmaterial hilft bei der Verteilung auf Ihre Stunden.

Im Projektauftrag untersuchen die Jugendlichen eine eigene Frage zu Daten und Lernen. Die Projektdokumentation zeigt Ihnen, wie sie argumentieren und Ergebnisse prüfen.

Differenzierung und Lösungen

Hilfen und Vertiefung greifen denselben fachlichen Kern auf. Wer Unterstützung braucht, nutzt Wortspeicher und gelöste Beispiele; wer weiter ist, sucht Verzerrungen in fremden Fällen und begründet Verbesserungen.

Das Lehrmaterial bietet zu jedem Baustein Lösungen und Begleitung mit Erwartungshorizonten und Fallauswertungen, außerdem die Lösung der Lernkontrolle mit Rückmeldung und die Seite „Differenzierung und Beobachtung“.

Was Sie erhalten

• Lernmaterial für Schülerinnen und Schüler, 33 Seiten (PDF und DOCX)
• Separates Lehrmaterial mit Lösungen und Erwartungshorizonten, 13 Seiten (PDF und DOCX)
• Präsentation als PPTX mit 17 Folien
• Digitaler Download, sofort nach Kauf verfügbar

Das PDF ist die Druckreferenz. In der DOCX-Fassung kann der Umbruch anders ausfallen, wenn Sie Texte anpassen oder andere Schriften verwenden.

Lizenz

Die Einzellizenz gilt für eine Lehrkraft und deren eigene Lerngruppen. Die Schullizenz gilt für alle Lehrkräfte einer Schule.

Hinweis zur Erstellung

Texte und Illustrationen wurden mit KI-Unterstützung erstellt; Quellen und Erstellungshinweise stehen am Ende der Handreichung.

Mehr Material für das ganze Fach

Wenn Sie über diese Einheit hinaus das Schuljahr in Informatik planen, finden Sie im FachKomplett Informatik weitere Unterrichtsreihen für mehrere Klassenstufen in einem Paket.

Häufige Fragen

Sind Lösungen im KI-Material enthalten?
Ja. Das separate Lehrmaterial mit 13 Seiten enthält Lösungen und Begleitung zu allen acht Bausteinen, die Lösung der Lernkontrolle mit Rückmeldung und Hinweise zur Differenzierung.

Wie erklärt das Material, wie eine Maschine lernt?
Über Merkmale und Klassen, Trainingsdaten und Testdaten. Die Lernenden unterscheiden Fehlerarten und untersuchen, wie Verzerrung in Daten entsteht.

Kommen Sprachmodelle im Unterricht vor?
Ja. Baustein 6 behandelt Sprachmodelle, Baustein 7 Erklärbarkeit und Baustein 8 Verantwortung.

Brauchen die Lernenden Programmierkenntnisse?
Der Seitenplan nennt keine Programmierung als Voraussetzung. Die Bausteine arbeiten mit Fall- und Materialkarten, Erklärtexten und Übungen.

Für welche Klassen ist das Material gedacht?
Es ist für Informatik in Klasse 7–9 geschrieben. Wie das Thema KI in Ihrem Land verankert ist, unterscheidet sich; gleichen Sie die Auswahl mit Ihren Vorgaben ab.