Pädagogen für künstliche Intelligenz beginnen hier

Die Diskussion über künstliche Intelligenz (KI) ist im Leben von Pädagogen eine sich ständig weiterentwickelnde Präsenz. Es ist unvermeidlich, dass KI ein zentraler Bestandteil des Lebens der Studierenden wird. Obwohl wir gerade erst beginnen zu verstehen, wie das aussehen wird, wissen wir, dass wir jetzt damit beginnen müssen, unsere Schüler auf ihre Zukunft vorzubereiten. Diese Seite ist ein Sprungbrett für den KI-Unterricht mit VEX und bietet einen Überblick über die verfügbaren Informationen und Ressourcen, die Sie bei der Integration von KI in Ihre Unterrichtspraxis unterstützen.


Die Bedeutung von KI

Definition von KI

Künstliche Intelligenz oder KI ist ein Zweig der Informatik, der sich mit Techniken befasst, die es Computern ermöglichen, Dinge zu tun, deren Ausführung durch Menschen als Beweis für Intelligenz gilt1.

KI ist eine zentrale und fortlaufende Entwicklung in der Evolution der Informatik, die weiterhin große Auswirkungen auf alle Bereiche der Gesellschaft haben wird. Es baut auf zentralen Konzepten der Informatik wie Algorithmen und Datenstrukturen auf und ermöglicht Computern, selbstständig zu lernen, zu schlussfolgern und Entscheidungen zu treffen.

Jeder sollte etwas über KI lernen

Informatik wird heute allgemein als grundlegende Fähigkeit für alle Studierenden anerkannt. Da KI ein integraler Bestandteil der Informatik ist, haben ein grundlegendes Verständnis der der KI zugrunde liegenden Konzepte verdient. KI-Konzepte können kontinuierlich vermittelt werden, beginnend im Kindergarten und über die gesamte Bildungslaufbahn der Schüler hinweg. Dadurch wird sichergestellt, dass die Studierenden:

  • Gleichberechtigten Zugang zu zukünftigen Karrieren haben: Durch die Lehre der KI wird sichergestellt, dass alle Schüler die Möglichkeit haben, Karrierewege in Bereichen wie Informatik, Robotik, Datenanalyse und Softwareentwicklung zu erkunden. Indem wir Chancen für jeden schaffen, tragen wir zum Aufbau einer vielfältigen und innovativen Belegschaft bei, die für die Zukunft gerüstet ist.
  • Die Auswirkungen von KI auf die Gesellschaft verstehen: Das Erlernen von KI vermittelt den Schülern das Wissen, um ihr Potenzial zu erfassen. Durch das Verständnis der Vorteile und Grenzen können Studierende fundierte Entscheidungen treffen und zu einem verantwortungsvollen Einsatz dieser Technologie beitragen.
  • Bauen Sie grundlegende Fähigkeiten und Dispositionen: Genau wie das Erlernen der Informatik fördert das Unterrichten von KI mithilfe der Informatik grundlegende Fähigkeiten zur Problemlösung und hilft den Schülern dabei, Fähigkeiten zum rechnerischen Denken wie algorithmisches Denken und Mustererkennung zu entwickeln. Darüber hinaus bietet es den Schülern eine Umgebung, in der sie die Zusammenarbeit üben und etwas über ihren eigenen Lernprozess lernen können. Dies bereitet sie darauf vor, komplexe Herausforderungen mit Beharrlichkeit und Kreativität anzugehen.

Unser Ansatz zur Vermittlung von KI

Wir bringen Informatik, KI und Robotik zusammen, um einen authentischen Kontext für das Erlernen von KI zu bieten, der sicher, unterhaltsam und motivierend ist. Wir legen den Schwerpunkt eher auf praktische Robotik und KI-Vision-Sensoren als auf Large Language Models (LLMs) wie ChatGPT. 

Die Privatsphäre unserer Schüler hat für uns höchste Priorität

Unser Ansatz stellt sicher, dass die Daten Ihrer Schüler immer sicher sind.

  • Der Einsatz von Robotern mit KI-Vision-Sensoren zur KI-Lehre bietet praktische und visuell ansprechende Möglichkeiten, KI-Konzepte zu erkunden die potenziellen Datenschutzrisiken eines LLM beachten. 
    • Es werden niemals personenbezogene Daten (PII) erfasst.
    • Bilder oder Videostreams von VEX-Sensoren oder Robotern verlassen niemals das Gerät eines Schülers.
    • Den Studierenden werden vorab trainierte KI-Modelle zur Verfügung gestellt, sodass sie keine Bilder mehr sammeln und zur Verarbeitung auf leistungsstarke und teure Cloud-Server hochladen müssen.

Roboter machen KI-Lernen sichtbar

Grundlegende KI-Konzepte können mithilfe von Robotern greifbar gemacht werden.

    • Das Unterrichten von KI mit einem Roboter verwandelt anspruchsvolle abstrakte Konzepte in konkrete, praktische Lernerfahrungen. Durch die Verwendung von Robotern zur Hervorhebung der Informatikkonzepte hinter der KI erhalten die Schüler direkte Erfahrungen damit, wie KI tatsächlich funktioniert. Dadurch wird die KI entmystifiziert und den Studierenden geholfen, sich selbst als zukünftige Innovatoren und Problemlöser im Bereich der KI zu sehen.
    • KI-Vision-Sensoren liefern den Schülern sofortiges, umsetzbares Feedback. Schüler können Daten von einem KI-Vision-Sensor in Echtzeit sehen und bearbeiten und sie auf Codierungsprojekte anwenden, um reale Probleme mithilfe eines Roboters zu lösen.

Gemeinsam mit der KI weiterentwickeln

Unser Ansatz zur KI-Ausbildung entwickelt sich kontinuierlich und aktiv weiter.

  • Die KI entwickelt sich ständig und schnell weiter. Um Lehrer und Schüler in diesem dynamischen Umfeld wirksam zu unterstützen, müssen wir uns im gleichen Tempo weiterentwickeln. Die kommenden Jahre werden KI-Systeme stärker personalisieren, zusammenarbeiten und transparenter machen. Wir werden auch weiterhin entsprechende Ressourcen entwickeln, um sicherzustellen, dass Schüler und Lehrer Erfolg haben.
  • Wir möchten den aktuellen Anforderungen der Lehrer gerecht werden, indem wir mithilfe Lehrereingaben leicht umzusetzende -Lehrmaterialien erstellen. Wir arbeiten mit dem CS Everyone Center an der University of Florida sowie zwei Gruppen von Grundschullehrern zusammen, um eine Unterrichtseinheit zum KI-Konzept der Wahrnehmung mit VEX 123 und VEX GO für Schüler der Klassen K-4 zu erstellen. In dieser Einheit verwenden die Schüler den Augensensor von 123 und GO Robots, um einen unsichtbaren Planeten zu erkunden, der von einem Mitschüler erstellt wurde, und identifizieren dabei verschiedenfarbige Objekte wie „Außerirdische“ (grün), „Wasser“ (blau) und „einzigartige Materialien“ (rot).

KI im gesamten VEX-Kontinuum

Das VEX Continuum kombiniert praktische Erfahrungen aus der realen Welt mit entwicklungsgerechten Praktiken, um sicherzustellen, dass Schüler aller Altersgruppen während ihres gesamten KI-Lernprozesses engagiert und erfolgreich sein können. Durch Erfahrungslernen wird ein schrittweises Verständnis der Konzepte der Informatik und künstlichen Intelligenz aufgebaut. Mit der Zeit entwickeln die Studierenden ein grundlegendes Verständnis dafür, was KI ist, wie sie funktioniert und wie sie eingesetzt werden kann.

VEX 123

2 VEX 123 Roboter auf einem 123 Feld.

Mit VEX 123 können Schüler vom Kindergarten bis zur zweiten Klasse in KI-Konzepte eingeführt werden. Durch die Programmierung eines 123-Roboters entwickeln Schüler ein Verständnis für die Unterschiede in der Art und Weise, wie Menschen und Computer ihre Umgebung wahrnehmen. Der integrierte Augensensor des 123 Robot bietet Schülern eine einfache Möglichkeit, mit der Untersuchung von Sensordaten zu beginnen und gleichzeitig grundlegende Konzepte der Informatik wie Sequenzierung, Mustererkennung und grundlegende Algorithmen zu erlernen.

VEX 123 Coder mit dem Projekt vom Little Red Robot STEM Lab darin, mit einem 123-Roboter auf einem Feld daneben, gegenüber von Papierausschnitten des Wolfs und des Hauses der Großmutter.

123 STEM-Laboreinheiten wie Little Red Robot“ bieten eine spannende und unterhaltsame Kulisse zum Erlernen dieser Konzepte. In dieser MINT-Laboreinheit programmieren die Schüler ihre Roboter so, dass sie zum Haus der Großmutter fahren, dem Wolf aus dem Weg gehen und mithilfe des Augensensors einen Algorithmus zur Wolfserkennung erstellen.

Weitere Informationen zu VEX 123, finden Sie auf dieser Seite.

Weitere Informationen zu VEX 123 STEM Lab Units Sie auf dieser Seite.

VEX GO

 VEX GO CodeBase2 Blick nach vorn.

Mit VEX GO können Schüler der dritten bis fünften Klasse auf ihren ersten KI-Erfahrungen aufbauen und ihr Wissen um ein tieferes Verständnis von Sensordaten erweitern. Die Studierenden erhalten ein Verständnis dafür, was Daten sind, wie sie erfasst werden und wie sie zur Entscheidungsfindung genutzt werden können.

VEX GO-Roboter mit Augensensor vor einer GO-Kachel mit dem Brückenaufbau vom Data Detectives STEM Lab. In einem darüber liegenden VEXcode GO-Projekt steht: „Beim Start das Augenlicht ausschalten.“ Rechts neben diesem Projekt wird die Monitorkonsole von VEXcode GO mit der Information „Der Augenfarbton in Grad beträgt 31“ angezeigt.

Bei Data Detectives: Bridge Challenge STEM Lablösen die Schüler mithilfe von Augensensordaten ein reales Problem, indem sie lernen, anhand der Daten einen Riss in einer Brücke zu erkennen.

Erfahrungen wie diese helfen Schülern dabei, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie Daten und KI zum Wohle ihrer Gemeinschaften eingesetzt werden können. Und die VEX GO-Studenten erweitern weiterhin ihre Informatikkenntnisse, indem sie sich mit der Lösung komplexerer Probleme mithilfe von Sequenzierung, Entscheidungsfindung und Algorithmen beschäftigen.

Weitere Informationen zu VEX GO finden Sie auf dieser Seite.

Weitere Informationen zu VEX GO STEM Lab Units Sie auf dieser Seite.

VEX-ZIEL

VEX AIM-Roboter mit einem zwinkernden Smiley-Emoji mit heraushängender Zunge auf dem Bildschirm.

VEX AIM ist ein neuer Roboter für den Informatikunterricht ab der 4. Klasse. AIM ist mit einem integrierten AI Vision Sensor ausgestattet und bietet praktische Möglichkeiten zum Erkunden von KI-Konzepten sowohl durch Block- als auch durch Python-Codierung. Der Einstieg in AIM ist einfach und das Programm bietet hohe Einstiegschancen. So kann es die Schüler dort abholen, wo sie in ihrem Verständnis von KI stehen, und sie auch weiterhin herausfordern, wenn sie Fortschritte machen.

Die Veröffentlichung von VEX AIM steht unmittelbar bevor und wird von STEM-Laboreinheiten sowie einem Einführungskurs in PD+ für Lehrer begleitet, um die Integration von AIM in den Informatik- und MINT-Unterricht so mühelos wie möglich zu gestalten.

Weitere Informationen zu VEX AIM Sie auf dieser Seite.

VEX-IQ

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VEX IQ bietet Schülern der Mittelstufe zusätzliche KI-Lernherausforderungen mithilfe eines physischen Roboters. IQ gibt Schülern die Möglichkeit, offene Herausforderungen zu lösen, indem Daten von mehreren Sensoren gesammelt und verwendet werden. Dadurch entwickeln die Schüler ein Verständnis dafür, wie sie die richtigen Sensoren zur Lösung eines bestimmten Problems auswählen.

IQ-Schüler können mithilfe der SD-Kartenspeicherung auf dem IQ Brain auch an Datenprotokollierungsübungen teilnehmen. Schüler können Sensordaten sammeln, sie in einer CSV-Datei speichern und die Daten dann grafisch darstellen, um vollständig zu verstehen, wie IQ-Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen.

IQ-Studenten bauen auch weiterhin ihre Informatikkenntnisse aus und erstellen Algorithmen zur Lösung realer Probleme in auf Programmierung ausgerichteten IQ Competition STEM Labs, wie zum Beispiel der Castle Crasher STEM Lab Unit.

Weitere Informationen zu VEX IQ finden Sie auf dieser Seite.

Weitere Informationen zu VEX IQ STEM Lab Units finden auf dieser Seite.

VEX EXP und VEX V5

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Im High-School-Unterricht fügen VEX EXP und VEX V5 dem KI-Lernen mit dem AI Vision Sensor eine weitere Dimension hinzu.

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Der AI Vision Sensor für VEX EXP und VEX V5 ermöglicht Ihrem Roboter eine einzigartige Sicht auf seine Umgebung und die Interaktion mit ihr, indem er visuelle Informationen aus einem weiten Sichtfeld erfasst. Es erkennt 2D- und 3D-Objekte, erkennt bestimmte Farben und Farbkombinationen und identifiziert AprilTags und Sätze vortrainierter Objekte sowohl für den Unterricht als auch für Wettbewerbe.

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Der AI Vision Sensor gibt Schülern die Möglichkeit, mehrere Arten von Sensordaten in einem Codierungsprojekt zu verwenden. Da der Sensor außerdem zwei vortrainierte Modelle zur Objekterkennung enthält, können die Schüler erleben, wie verschiedene KI-Modelle in realen Anwendungen funktionieren. Die EXP Clean Water Mission STEM Lab Unit bietet eine praktische, fortgeschrittene Ressource für Schüler, in der sie Daten vom Sensor verwenden und komplexe Algorithmen zur Automatisierung einer tragbaren Wasseraufbereitungsanlage erstellen.

Weitere Informationen zum AI Vision Sensor finden Sie unter Erste Schritte mit dem AI Vision Sensor mit VEX EXP.

Weitere Informationen zum Kauf eines VEX AI Vision Sensors Sie auf dieser Seite.

VEX CTE-Arbeitszelle

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Die VEX CTE Workcell ist eine weitere Möglichkeit für Schüler auf High-School-Niveau, sich mit KI-Themen zu beschäftigen. Die VEX CTE Workcell ist ein System aus Roboterarm, Förderbändern, Sensoren und Pneumatik, das Studenten beim Erlernen der industriellen Automatisierung unterstützen soll. Um den Studierenden wichtige KI-bezogene Automatisierungs- und Informatikkenntnisse zu vermitteln, stehen zwei Studentenkurse zur Verfügung.

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Der Einführungskurs in den 6-Achsen-Arm vermittelt den Studierenden eine solide Grundlage in den grundlegenden Informatikkenntnissen, wie etwa Sequenzierung, Schleifen, Bedingungen und Variablen.

Der Kurs „Workcell Automation“ baut darauf auf und umfasst zunehmend komplexere offene Herausforderungen bei der Automatisierung des Systems. Bei diesen Herausforderungen müssen die Schüler Sensordaten verwenden, um Algorithmen zu erstellen, ihren Code zu optimieren und Projekte erfolgreich zu debuggen.

Weitere Informationen zur VEX CTE Workcell finden auf dieser Seite.

Weitere Informationen zu den VEX CTE STEM Lab Unit-Kursen finden Sie auf dieser Seite.

VEX LUFT

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Die VEX AIR-Drohne bietet fortgeschrittenen Schülern eine zusätzliche praktische Möglichkeit, sich mit KI-Lernen zu beschäftigen. VEX AIR wird den Nervenkitzel von Drohnen im Klassenzimmer mit KI-Technologie kombinieren. Die Schüler können die Kombination aus dem Doppelkamerasystem von AIR und seiner Fähigkeit, vorab trainierte Objekte zu erkennen, mit mehreren Sensoren nutzen, um die Drohne so zu programmieren, dass sie präzise durch die Luft navigiert.

Weitere Informationen zu VEX AIR finden Sie auf dieser Seite.


KI in VEX-Wettbewerben

VEX-KI-Wettbewerb

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Der VEX AI-Wettbewerb gibt Schülern und Studenten die Möglichkeit, an einem vollständig autonomen Robotik-Wettbewerb teilzunehmen, bei dem die leistungsstarke Kombination aus GPS-Sensor und VEX AI Vision System zum Einsatz kommt. Die Schüler programmieren zwei Roboter, damit diese als Team zusammenarbeiten und die diesjährige Herausforderung meistern können.

Weitere Informationen Sie auf der VEX AI Competition-Seite.

VEX V5 Robotik-Wettbewerb (V5RC)

Das AI Vision Utility in VEXcode zeigt vortrainierte Wettkampfobjekte für das 24/25-Spiel High Stakes. Das Fenster zeigt vier Ringe, zu denen jeweils Daten aufgelistet sind, sowie ein mobiles Ziel mit aufgelisteten Daten. Die Datentypen sind die Objektklassifizierung, die x-,y-Daten, Breite, Höhe und ein Zuverlässigkeitswert.

Beim Aufbau einer Strategie zum Spielen von V5RC High Stakeskönnen die Schüler die Fähigkeit des AI Vision Sensors zum Erkennen vorab trainierter Objektklassifizierungen nutzen, um in Kombination mit einer Vielzahl anderer V5-Sensoren Algorithmen zu erstellen. Auf diese Weise können sie untersuchen, wie Computer datenbasierte Darstellungen verwalten und diese zum Schlussfolgern verwenden.

Weitere Informationen zum VEX V5 Robotics Competition Sie auf der Seite zum VEX V5 Robotics Competition.

VEX V5 GPS-Sensor

GPS-Datenfenster mit Positionsdaten entlang der X- und Y-Achse und Richtungsdaten sowie einem Diagramm mit der Position und dem Sichtfeld des Roboters.

Verwenden Sie den GPS-Sensor im V5RC-Wettbewerb oder in virtuellen Fähigkeiten, um das Feld basierend auf den vom Sensor bereitgestellten Kurs- und X-, Y-Positionsdaten zu navigieren.

Weitere Informationen zum GPS-Sensor finden Sie unter Verwenden des GPS-Sensors mit VEX V5.

Weitere Informationen zum Kauf des V5 GPS-Sensors finden Sie auf dieser Seite.


KI in VEXcode VR

V5RC High Stakes-Spielplatz

V5RC High Stakes Playground in VEXCode VR Virtual Skills zeigt Ringe und mobile Ziele mit den jeweiligen X-, Y-, Breiten- und Höhendaten.

Inhaber einer VEXcode VR-Premiumlizenz oder registrierte V5RC-Teams können High Stakes mit einem virtuellen Roboter spielen und dabei die Objektklassifizierungsfunktionen des AI Vision Sensors nutzen. 

Weitere Informationen zum Erwerb einer VEXcode VR Premium-Lizenzfinden Sie auf dieser Seite. 

Weitere Informationen zum High Stakes Playground in VEXcode VR finden Sie unter Erste Schritte mit dem V5RC High Stakes Playground in VEXcode VR.

Rover-Rettungsspielplatz

Rover Rescue Playground in VEXcode VR, der den Rover vor zwei Mineralien und einem Feind zeigt. Zu jedem Mineral werden Entfernungs- und Winkeldaten angezeigt. In der oberen rechten Ecke befindet sich eine 360-Grad-Minikarte, die das Sichtfeld und den Erkennungsbereich des Roboters sowie die erkannten Mineralien und Feinde zeigt. Links vom Roboter gibt es eine Stopptaste, ein Batteriesymbol mit einer Ladung von 93 % und ein Feld mit zwei Statistiken darin: Absorption bei 10 und Kapazität bei 2. Unter diesen Elementen befinden sich eine Schaltfläche zum Neustart und ein Feld, in dem das Level des Roboters von 1, die Erfahrungspunkte von 0/10 und die Missionsdauer von 0,1 Tagen angezeigt werden.

VEXcode VR Premium-Benutzer können sich im Rover Rescue Playground mit KI-Darstellung und -Argumentation beschäftigen. Bei Rover Rescue programmieren die Schüler mithilfe künstlicher Intelligenz einen Rover, der durch eine fremde Welt navigiert und dabei Mineralien sammelt und Hindernissen und Feinden ausweicht. Dank der integrierten KI-Technologie des Rovers kann er Objekte erkennen und Daten darüber melden, beispielsweise die Entfernung eines Objekts und seinen relativen Winkel. Der Rover kann vortrainierte Spielelemente wie Hindernisse, Feinde und Mineralien identifizieren.

Weitere Informationen zum Rover Rescue-Spielplatz in VEXcode VR finden Sie unter Erste Schritte mit Rover Rescue.

Weitere Informationen zu KI in Rover Rescue finden Sie unter Verwenden von KI in Rover Rescue

Weitere Informationen zum Erwerb einer VEXcode VR Premium-Lizenzfinden Sie auf dieser Seite. 


KI mit Zuversicht lehren

VEX bietet umfassende Ressourcen und Unterstützungsmaterialien zum Unterrichten von KI, sodass Sie selbstbewusst unterrichten können.

  • VEX STEM Labs bieten schrittweise Anleitungen zur Umsetzung, ähnlich einem Online-Lehrerhandbuch.
    • In VEX 123 und GO STEM Labs bietet die Unit-Übersicht detaillierte Hintergrundinformationen, damit Sie sich für die Lehre der Unit gut vorbereitet fühlen. Die Hintergrundinformationen der VEX GO Data Detectives Unit gehen beispielsweise ausführlich darauf ein, was Sensoren sind und wie der Augensensor selbst Daten sammelt und meldet.
    • In IQ- und EXP STEM-Laboren enthält ein Moderationsleitfaden Hintergrundinformationen, Implementierungsanweisungen und Tipps, die das Rätselraten beim KI-Unterrichten überflüssig machen.
  • Die VEX-Bibliothek und die VEX-API sind Ressourcen, auf die jeder zugreifen kann, um mehr über das Unterrichten von KI mit VEX zu erfahren. Verwenden Sie beispielsweise die VEX-Bibliothek, um herauszufinden, was ein Sensor ist und wofür er verwendet wird. Lesen Sie dann die VEX-API, um die mit diesem Sensor verknüpften Codeblöcke oder Befehle zu verstehen.
  • VEX PD+ bietet VEX-Benutzerneine kontinuierliche und personalisierte berufliche Weiterbildung.
    • Lassen Sie sich durch die Teilnahme an einem VEX-Einführungskurs in PD+ zertifizieren und erhalten Sie sofortigen Zugriff auf die VEX PD+-Community, in der gleichgesinnte Pädagogen Fragen und Ideen zum KI-Unterrichten mit VEX austauschen können.
    • Werden Sie PD+ All-Access-Mitglied und
      • Nutzen Sie Einzelsitzungen, in denen Sie mit einem VEX-Experten über die Vermittlung von KI sprechen können.
      • Besuchen Sie die Videobibliothek, um eine Reihe von Videos mit Informationen zum AI Vision Sensor anzusehen.
      • Besuchen Sie uns persönlich bei der VEX Robotics Educators Conference und nehmen Sie an praktischen Workshops und informativen Sitzungen teil, die von Vordenkern der KI-Ausbildung geleitet werden.

Weitere Informationen zur VEX PD+ All-Access-Mitgliedschaft Sie auf dieser Seite.


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