Zelfrijdende auto’s leren rijden

Lesverloop

1. 1

   Lesverloop

   Stap 1: Begrippen

   Kunstmatige intelligentie – computersystemen gebruiken om taken uit te voeren waarvoor normaal gesproken menselijke intelligentie nodig is

   Algoritme – een reeks regels die je volgt om een probleem op te lossen

   Begeleid leren – een vorm van machinaal leren waarbij een algoritme wordt getraind met gegevens die van een label zijn voorzien

2. 2

   Lesverloop

   Stap 2: De app instellen

   Help leerlingen Ari aan te zetten en door de appmappen te bladeren tot ze Toolkit vinden. Open de Compass-app in Toolkit. Wanneer het scherm Compass Mode verschijnt, kiezen leerlingen On a Map.

3. 3

   Lesverloop

   Stap 3: Introductie

   Verdeel de leerlingen in tweetallen en geef de volgende opdracht: ‘Bedenk een definitie van AI, oftewel kunstmatige intelligentie. Gebruik daarbij je eigen ervaringen met AI en de apparaten waarvan je weet dat ze AI gebruiken.’

   Laat leerlingen nadenken over waar AI wordt gebruikt en hoe AI aan zijn informatie komt.

   Geef leerlingen eerst de tijd om samen te overleggen en informatie op te zoeken. Formuleer daarna met de klas een definitie van kunstmatige intelligentie. De definitie moet ongeveer overeenkomen met de onderstaande omschrijving:

   Kunstmatige intelligentie – computersystemen gebruiken om taken uit te voeren waarvoor normaal gesproken menselijke intelligentie nodig is

   Maak met deze definitie in gedachten een lijst van apparaten die in het dagelijks leven kunstmatige intelligentie gebruiken. Laat leerlingen voorbeelden noemen die ze met elkaar hebben besproken.

   Zorg dat zelfrijdende auto's of zelfrijdende functies van auto's op de lijst staan. Zo leg je een verband met de eerste opdracht.

   Vraag leerlingen hoe zij denken dat zelfrijdende auto's hun omgeving waarnemen en erop reageren om veilig aan het verkeer deel te nemen.

4. 4

   Lesverloop

   Stap 4: Opdracht 1 – Een zelfrijdende auto de weg wijzen

   Verdeel de leerlingen in groepjes van 2–3 en geef elk groepje één Ari.

   Laat leerlingen Ari aanzetten en door de schermen navigeren door op de knoppen te drukken en te vegen tot ze de Compass-app vinden. Dezelfde afbeeldingen staan op de werkkaart bij opdracht 1.

   Leerlingen moeten Ari uitlijnen met het kompas dat onder elke kaart staat. De windrozen gebruiken Engelse letters: E = oost, S = zuid, NE = noordoost, SE = zuidoost en SW = zuidwest.

   Laat leerlingen in tweetallen met Ari en een liniaal bepalen in welke richting de auto moet rijden om van de startlocatie naar de eindlocatie te komen.

   Nadat ze met de Compass-app en een liniaal de richting hebben bepaald, meten en noteren leerlingen de afstand en de richting die het voertuig moet afleggen voordat het afslaat.

   De tweetallen herhalen het bepalen van de rijrichting en het meten van de afstand totdat de hele route van de startlocatie naar de eindlocatie is uitgewerkt.

   Bij de volgende twee kaarten lijnen leerlingen hun Ari opnieuw uit met het kompas op de kaart.

   Leerlingen navigeren met hun Ari van de startlocatie naar de eindlocatie op elk van de twee extra kaarten. Ze noteren de richtingen en afstanden langs de routes.

5. 5

   Lesverloop

   Stap 5: Opdracht 2 – Een algoritme voor een zelfrijdende auto trainen

   Met de website Teachable Machine trainen leerlingen een algoritme om veelvoorkomende verkeersborden en verkeerslichten te herkennen. Het algoritme lijkt op een algoritme dat in een zelfrijdende auto wordt gebruikt.

   Deel de link naar de map met trainingsafbeeldingen van stopborden en verkeerslichten die je vooraf hebt klaargezet. Leerlingen downloaden deze afbeeldingen voor de eerste trainingsronde. Daarnaast zoeken ze zelf afbeeldingen van een verkeerslicht en een stopbord om hun getrainde algoritme later te testen. Ze bewaren deze testbeelden apart en uploaden ze niet als trainingsafbeeldingen.

   Met behulp van de schermafbeeldingen op de werkkaart doorlopen leerlingen de stappen om het juiste algoritme te kiezen en een verzameling afbeeldingen te uploaden waarmee ze het algoritme trainen.

6. 6

   Lesverloop

   Stap 6: Opdracht 2 – Een algoritme voor een zelfrijdende auto trainen (vervolg)

   Leerlingen testen hun algoritmen samen met hun maatje. Ze houden op het apparaat van hun maatje een afbeelding van een stopbord of een verkeerslicht voor de camera van een ander apparaat. Vervolgens bekijken ze of hun algoritme de afbeeldingen herkent.

   Na het testen zoeken leerlingen 10 extra afbeeldingen van verkeerslichten en 10 extra afbeeldingen van stopborden. Ze uploaden die naar de bijbehorende categorieën Verkeerslichten en Stopborden en trainen hun algoritmen opnieuw.

   Ze testen hun modellen opnieuw en bekijken of de nauwkeurigheid en het vermogen om afbeeldingen te herkennen zijn veranderd.

   Als laatste stap van deze opdracht bedenken leerlingen samen met hun maatje nog iets veelvoorkomends dat een zelfrijdende auto tijdens het rijden moet kunnen herkennen.

   Leerlingen maken een derde categorie aan en uploaden 10 foto's die ze daarvoor hebben opgezocht.

   Na het uploaden van de foto's trainen leerlingen hun algoritme opnieuw. Ze testen het door de camera drie afbeeldingen uit elk van hun categorieën te laten zien. Per categorie plaatsen ze op de werkkaart één schermafbeelding van een van deze drie tests.

7. 7

   Lesverloop

   Stap 7: Evaluatie: afsluitvragen

   (De afsluitvragen staan op de laatste pagina van de werkkaart.)

   Gebruik de volgende vragen om leerlingen te laten reflecteren en met elkaar in gesprek te gaan. Loop rond terwijl leerlingen eerst hun antwoorden bij de afsluitvragen opschrijven en die daarna met een maatje bespreken:

   Vergelijk de nauwkeurigheid van je model vóór en na het opnieuw trainen met extra afbeeldingen. Wat laat dit zien over de manier waarop AI-systemen van gegevens leren?