Künstliche Intelligenz (KI) ist längst kein Zukunftsthema mehr, sie begegnet uns täglich, sei es in Sprachassistenten, Suchmaschinen oder in Spielen. Auch Schülerinnen und Schüler kommen immer früher mit KI-Systemen in Berührung, oft ohne es bewusst zu merken. Deshalb ist es umso wichtiger, ihnen frühzeitig ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise und Grenzen solcher Systeme zu vermitteln.
In unserer Unterrichtseinheit steht dabei nicht die komplexe Technik im Vordergrund, sondern das grundlegende Denken hinter KI , genauer gesagt: Wie trifft ein Computer Entscheidungen? Was bedeutet „Intelligenz“ in Spielen? Und wie unterscheiden sich menschliche und maschinelle Spielweisen?
Anhand klassischer Zwei-Spieler-Strategie-Spiele (ZSS) wie Tic-Tac-Toe lernen die Schülerinnen und Schüler auf anschauliche Weise zentrale Konzepte der KI kennen. Dabei benötigen wir zunächst keine leistungsfähigen Computer , Papier, Stifte und einfache interaktive Module reichen aus, um Begriffe wie „Spielbaum“, „Knoten“ oder „perfekte Information“ zu verstehen.
Die Lernenden bauen selbst Spielbäume, analysieren Entscheidungswege und setzen sich kritisch mit der Rolle von KI im Spielkontext auseinander. So gelingt ein niedrigschwelliger Zugang zur informatischen Bildung spielerisch, alltagsnah und verständlich.
Ablauf der Stunde (Verlaufsplan):
Die dargestellten Überlegungen zur Rolle künstlicher Intelligenz in Spielen bilden den inhaltlichen Rahmen für die folgende Unterrichtsstunde. Ziel ist es, den Lernenden grundlegende Konzepte der Entscheidungsfindung durch KI in strategischen Zwei-Spieler-Spielen (ZSS) wie Tic-Tac-Toe zu vermitteln. Dabei stehen nicht technische Details, sondern das Verständnis für Spielbäume, deren Aufbau und die dahinterliegende Logik im Mittelpunkt.
Die nachfolgende Verlaufsplanung zeigt Schritt für Schritt, wie die Lernenden durch spielerische Elemente, gezielte Begriffsarbeit und interaktive H5P-Module zu einem fundierten Verständnis von Spielstrukturen, Entscheidungswegen und der Relevanz dieser Konzepte für die KI gelangen.
Einführungsvideo:
Zur Einführung in das Thema Zwei-Spieler-Spiele (ZSS) und Spielbäume bietet das folgende Video einen anschaulichen Einstieg. Es thematisiert typische Merkmale von Spielen mit perfekten Informationen und zeigt auf, wie Spielbäume in der Künstlichen Intelligenz zur Entscheidungsfindung verwendet werden.
Das eingebettete YouTube-Video dient der Veranschaulichung des Spielablaufs und der KI-Perspektive.
Arbeitsaufträge und Arbeitsblatt:
Das folgende Arbeitsblatt begleitet die Unterrichtseinheit „Künstliche Intelligenz und Spiele“. Es enthält praktische Aufgaben zur Analyse eines Spielverlaufs (Tic-Tac-Toe), dem Aufbau eines Spielbaums im 2×2-Format und Reflexionsfragen zum Einsatz von Spielbäumen in der KI.
Historischer Kontext:
Das Spiel Tic-Tac-Toe wurde bereits in den 1950er-Jahren verwendet, um erste Experimente mit künstlicher Intelligenz durchzuführen. Eines der bekanntesten Beispiele ist das Projekt „OXO“, ein früher Computer, der gegen Menschen Tic-Tac-Toe spielen konnte. Im Unterricht greifen wir ausgewählte Aspekte dieser Entwicklung auf, um einen lebensnahen Zugang zum Thema KI zu ermöglichen.
Für interessierte Leser bietet der Wikipedia-Artikel zu OXO einen weiterführenden Überblick über dieses historische Beispiel.
ZSS mit perfekten Informationen:
Das folgende H5P-Modul dient der Vertiefung des Themas „Künstliche Intelligenz und Spiele mit perfekten Informationen (ZSS)“ im Informatikunterricht der Jahrgangsstufe 7. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich interaktiv mit den Merkmalen von Spielen mit perfekten Informationen auseinander und wenden ihr Wissen anhand verschiedener Multiple-Choice- und Lückentext-Aufgaben an. Ziel ist es, ein grundlegendes Verständnis für Entscheidungsprozesse in solchen Spielen zu entwickeln und diese mit Konzepten der Künstlichen Intelligenz zu verknüpfen.
Definition ZSS:
Ein Zwei Spieler Spiel (ZSS) mit perfekten Informationen ist ein Spiel, bei dem sich zwei Spieler abwechseln und zu jedem Zeitpunkt alle bisherigen Züge sowie der aktuelle Spielzustand vollständig bekannt und sichtbar sind. Es gibt keine verdeckten Informationen und keine Zufallselemente .
Beispiele: Tic-Tac-Toe oder Schach.
Dieses Modul ist eingebettet in die Unterrichtseinheit „Künstliche Intelligenz – Spiele und KI“ und eignet sich besonders für die Phase der Erarbeitung sowie zur individuellen Festigung der neu erarbeiteten Definition.
Spielebäume:
Spielbäume stellen alle möglichen Spielzüge in Form eines Baumdiagramms dar. Die Wurzel des Baumes zeigt den Ausgangszustand, Kanten repräsentieren Spielzüge, innere Knoten stehen für Zwischenschritte, und Blätter zeigen mögliche Endzustände des Spiels.
Im Modul identifizieren die Lernenden wichtige Baumelemente wie:
- Wurzel – der Startzustand eines Spiels
- Kanten – die Verbindungen zwischen Spielzuständen (Züge)
- Knoten – mögliche Spielfortsetzungen
- Blätter – Endzustände eines Spiels (z. B. Sieg, Niederlage, Unentschieden)
In Spielen mit perfekten Informationen, wie Tic-Tac-Toe – kann eine KI durch vollständiges Durchsuchen des Spielbaums fehlerfreie Entscheidungen treffen. Dieses strukturierte Vorgehen ist ein gutes Beispiel für algorithmisches, regelbasiertes Handeln in der KI.
Die Lernenden arbeiten mit interaktiven Aufgaben, in denen sie ein Verständnis für Spielverläufe, Entscheidungsstrategien und die Rolle der KI bei der Analyse von Spielbäumen entwickeln.
Hinweise für das Arbeitsblatt:
Für die Einführung in Spielbäume wird bewusst die vereinfachte 2×2 Version von Tic-Tac-Toe verwendet, da:
- die Anzahl der Spielzustände stark reduziert ist, was die Erstellung und Analyse des Baums handhabbar macht,
- alle möglichen Züge und Endzustände überschaubar bleiben,
- und die Schülerinnen und Schüler den Fokus auf die Struktur (Begriffe, Entscheidungslogik) legen können, statt sich in Spielregeln oder Komplexität zu verlieren.
Die 2×2 Variante dient somit als didaktisch reduzierte Lernumgebung, um das Prinzip des Spielbaums zu verstehen, bevor dieses Wissen auf komplexere Spiele wie 3×3 Tic-Tac-Toe oder Schach übertragen wird.
Sicherung und Vertiefung:
In diesem H5P-Modul wenden die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen über Zwei-Spieler-Spiele (ZSS) und Spielbäume interaktiv an. Sie vertiefen die zuvor erarbeiteten Konzepte, indem sie strukturelle Merkmale wie Wurzel, Knoten, Kanten und Blätter erkennen und strategische Überlegungen im Spielkontext reflektieren.
Besonders sinnvoll ist es, dieses Modul direkt im Anschluss an die letzte Aufgabe des Arbeitsblatts einzusetzen:
Dort sollen die Lernenden die Frage beantworten, welche Vorteile ein Spielbaum für eine KI bietet.
So entsteht ein logischer Übergang von der schriftlichen Reflexion zur interaktiven Anwendung, der nicht nur das Verständnis vertieft, sondern auch den Zusammenhang zwischen menschlichem Denken und KI-Strategien verständlich machen soll.
Didaktische Reserve (Turing-Test):
Zur Vertiefung und Erweiterung bietet sich eine Erarbeitung des Turing-Tests an. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich dabei mit der Leitfrage: „Woran erkennen wir, ob ein Verhalten ‚menschlich‘ oder ‚künstlich‘ ist?“
In einem Rollenspiel oder einer Diskussionsrunde können sie versuchen, zwischen menschlichen und KI gesteuerten Antworten zu unterscheiden. Diese Übung schärft das Bewusstsein für Kommunikationsmuster und Entscheidungslogiken und verdeutlicht, wie Spielverhalten in ZSS auch zur Simulation von Intelligenz beitragen kann.
Differenzierung:
Um unterschiedlichen Lernvoraussetzungen gerecht zu werden, kann auf drei Niveaustufen differenziert werden:
- Basisniveau:
Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einem vorgegebenen Spielbaum (z. B. Mini-Tic-Tac-Toe, 2×2-Feld) und benennen nur grundlegende Strukturelemente (Wurzel, Knoten, Blätter).
Leitfrage: Beste Strategie für 3×3 Tic-Tac-Toe
- Mittleres Niveau:
Die Lernenden erstellen eigenständig einfache Spielbäume und analysieren Entscheidungswege. Sie reflektieren, wie eine KI daraus den besten Zug ableiten kann. - Erweitertes Niveau:
Die Schüler*innen entwickeln eigene Spielsituationen oder untersuchen komplexere Spielvarianten. In einem optionalen Transfer diskutieren sie den Turing-Test oder programmieren ein einfaches Entscheidungsmodell (z. B. mit Scratch oder Blockly).
Verlauf der Unterrichtsstunde:
Reflexion zur Unterrichtsstunde „KI und Spielbäume“
Die Unterrichtseinheit fand in der 3. und 4. Stunde mit 21 Schülerinnen und Schülern der 7. Jahrgangsstufe eines Gymnasiums statt. Der Unterrichtsraum war mit einem Smartboard ausgestattet, und jeder Schüler hatte ein eigenes Tablet zur Verfügung. Darüber hinaus arbeiteten die Lernenden phasenweise paarweise an einem Computer, um auf die Online-Schule und damit auf die interaktiven H5P-Dateien zugreifen zu können.
1. Einstieg und erste Mindmap
Der Einstieg in die Unterrichtsstunde verlief sehr gelungen. Die Schülerinnen und Schüler konnten eigenständig mit ihren Tablets den bereitgestellten QR-Code scannen und eine erste digitale Mindmap zum Thema „KI im Alltag“ erstellen. Die Beteiligung war hoch, und die Begriffe wurden zügig eingetragen. In künftigen Durchführungen empfiehlt es sich, gezielter nach Begriffen zu fragen, die einen stärkeren Lebensweltbezug haben, etwa Aussagen wie „KI ist wie ein Bruder“, „KI macht meine Hausaufgaben“ oder konkrete Anwendungsbeispiele wie „TikTok-Algorithmen“. Solche Alltagsbezüge könnten die persönliche Auseinandersetzung und emotionale Beteiligung der Schülerinnen und Schüler weiter steigern.
2. Historischer Kontext und Arbeitsphasen
Die darauffolgenden Phasen, insbesondere die Einführung über das Video zu Tic-Tac-Toe sowie die ersten spielerischen und reflektierenden Arbeitsphasen verliefen strukturiert und ohne nennenswerte Probleme. Die Orientierung am Verlaufsplan erwies sich hierbei als hilfreich:
Die klare Struktur mit abwechselnden Einzel-, Partner- und Plenumsphasen ermöglichte sowohl individuelle Erkenntnisgewinne als auch eine kontinuierliche Lernstandskontrolle im Plenum. Die Gespräche über die Eigenschaften von ZSS führten zu einer zunehmenden fachsprachlichen Sicherheit bei den SuS.
3. Arbeit mit Spielbäumen und Fachbegriffen
Die Einführung der Begriffe Wurzel, innere Knoten, Blätter und Kanten in der zweiten Stunde war inhaltlich angemessen, allerdings bietet sich hier eine methodische Anpassung an:
Anstatt die Begriffe nur zu präsentieren, sollte ein Spielbaum künftig gemeinsam mit der Klasse an der Tafel entwickelt werden. Beispielsweise könnte ein konkreter Spielzustand aus Tic-Tac-Toe analysiert und sukzessive in eine Baumstruktur übertragen werden. Diese Visualisierung fördert ein aktives Begriffsverständnis und stärkt die Fähigkeit zur strategischen Analyse.
4. Technische Herausforderungen und Umgang
In den letzten beiden Phasen der zweiten Stunde kam es zu technischen Schwierigkeiten beim Präsentieren der H5P-Dateien. Die Schülerinnen und Schüler konnten die interaktiven Module in Paararbeit bearbeiten, so dass der Lernvorschritt nicht beeinträchtigt wurde. Nach Beheben der Probleme wurden die Aufgaben gemeinsam im Plenum reflektiert. Diese Flexibilität in der H5P-Module erwies sich hierbei als positiv.
5. Arbeitstempo und Differenzierung
Die Lerngruppe arbeitete zügig und zeigte eine gute Vertrautheit mit H5P-basierten Aufgabenformaten. Deshalb sollte in zukünftigen Durchführungen die didaktische Reserve eingeplant werden, insbesondere für Klassen mit besserer Medienerfahrung. Der modulare Aufbau der Stunde (inkl. Transferaufgaben) bietet sich hier gut für Differenzierung nach Lerntempo an.
6. Abschluss und zweite Mindmap
Der Abschluss der Einheit durch eine zweite digitale Mindmap war methodisch passend gewählt. Auch hier beteiligten sich die Schülerinnen und Schüler aktiv und lieferten interessante Beiträge. Die Vergleiche zwischen KI und Mensch, beispielsweise in Bezug auf Emotionen, Sprache oder Fehleranfälligkeit, zeigten, dass die Lernenden ein reflektiertes Verständnis für maschinelle Entscheidungsprozesse entwickelt hatten.
Fazit
Die Stunde war insgesamt gelungen:
Die Schülerinnen und Schüler arbeiteten motiviert, beteiligten sich engagiert an Diskussionen und entwickelten ein gutes Verständnis für zentrale Begriffe der Spieltheorie und Künstlichen Intelligenz.
Die Struktur des Verlaufsplans hat sich als tragfähig erwiesen, kleinere technische Störungen konnten flexibel aufgefangen werden.
Verwendete und empfohlene Quellen:
- Einführungsvideo zu ZSS und Spielbäumen (YouTube):
https://www.youtube.com/embed/YKhOfk0xvWU - Arbeitsblatt „ZSS und Spielbäume“ (PDF):
https://informatikdidaktik.cs.uni-saarland.de/wp-content/uploads/2025/05/Arbeitsblatt-ZSS-und-Spielbaeume.pdf - Lehrplan Informatik – Gymnasium Saarland, Klasse 7:
Themenfeld: „Künstliche Intelligenz – Spiele und KI“
https://www.saarland.de/DE/portale/bildungsserver/unterricht/lehrplaene/gymnasium/informatik/informatik-node.html - Wikipedia – Spielbaum:
https://de.wikipedia.org/wiki/Spielbaum - Wikipedia – Perfekte Information:
https://de.wikipedia.org/wiki/Perfekte_Information - Online-Kurs „Elements of AI“ – Entscheidungsfindung und Spielbäume:
https://course.elementsofai.com/de/2/3 - Interaktive Einführung in Bäume (mygymer.ch – Informatikunterricht):
https://informatik.mygymer.ch/ef2021/011.ki/02.baeume.html - Lumi Education – Open-Source H5P-Editor:
https://lumi.education
(Verwendet zur Erstellung und Bearbeitung der H5P-Module)