KI und nachhaltige Stadtentwicklung - ein Unterrichtsimpuls

Die Vision einer lebenswerten, nachhaltigen und zukunftsfähigen Stadt ist für viele Menschen von großer Bedeutung. Die Realität sieht leider anders aus: Staus, Klimabelastungen und Müllprobleme beeinträchtigen die Lebensqualität der Stadtbevölkerung erheblich. Die Lösung für diese Probleme liegt in der Kombination zweier zentraler Elemente: Nachhaltigkeit und Künstliche Intelligenz (KI).

Die Themengebiete KI und nachhaltige Stadtentwicklung bieten großes Potenzial, um im schulischen Kontext gezielt Kompetenzen zu fördern. Und gerade die Kombination beider Themen ist für Jugendliche von besonderer Relevanz, da beide ihre eigene Zukunft betreffen und ihnen die Möglichkeit bieten, kreative Ideen für eine nachhaltige Stadtgestaltung und der Anwendung von Zukunftstechnologien zu entwickeln. Zudem kann es durch den Einsatz geeigneter Sozialformen einen wertvollen Beitrag zur Förderung demokratischer Prozesse und Kompetenzen leisten.

Nachhaltige Stadtentwicklung und KI

Die Einsatzmöglichkeiten von KI-Systemen sind gerade im Bereich der Stadtentwicklung mit ihren großen Datenmengen und komplexen Interdependenzen ausgesprochen vielfältig:

KI-Systeme optimieren z. B. Verkehrsflüsse, indem sie Ampelschaltungen in Echtzeit anpassen, um Fahrzeiten zu verkürzen.
Im öffentlichen Nahverkehr wird KI eingesetzt, um Leerfahrten zu reduzieren.
In der Abfallwirtschaft verbessert KI die Mülltrennung durch das Erkennen von Fremdstoffen und optimiert Recyclingprozesse.
Auch die Überwachung der Luftqualität und der Klimaresilienz wird durch KI unterstützt.

Konkrete Beispiele für KI-Systeme (inklusive Links) haben wir für euch in folgendem Info-Blatt zusammengefasst:

Infoblatt: KI und Stadtentwicklung

Erfolgsfaktoren für KI in der Stadtentwicklung

Der erfolgreiche Einsatz von KI in der Stadtentwicklung erfordert ein hohes Maß an Verantwortungsbewusstsein. Entscheidend ist der Schutz der Privatsphäre der Bürger, die Sicherstellung transparenter Entscheidungsprozesse sowie die sorgfältige Abwägung ethischer Auswirkungen.

Zu den Maßnahmen, um diese Randbedingungen sicherzustellen, zählen u.a.:

Umsetzung von Privacy by Design, also der Implementierung von Technologien, die sicherstellen, dass individuelle Daten nicht aus aggregierten Datensätzen zurückverfolgt werden können.
Anonymisierung oder Pseudonymisierung von sensiblen Daten vor der Verarbeitung, um Rückschlüsse auf Einzelpersonen zu verhindern.
Transparenz durch Offenlegung der Datennutzung, verständliche KI-Systeme, die Einhaltung der DSGVO und regelmäßige Sicherheitsprüfungen zur Minimierung von Schwachstellen.
Bürgerbeteiligung, beispielsweise durch ihrerseits KI-gestützte Plattformen wie UrbanistAI, die Bürger aktiv in Planungsprozesse einbinden. Dies erhöht die Akzeptanz und ermöglicht Lösungen, die besser auf die Bedürfnisse der Gemeinschaft abgestimmt sind. Ein Beispiel dafür ist die Digitale Manufaktur der Stadt Aschaffenburg.

Einbettung im Unterricht

Die folgenden Unterrichtsideen basieren auf dem Kapitel 3.2 „Stadtentwicklung und KI“ im digitalen Lernkurs „KI verstehen“.

Idee für eine Unterrichtsstunde

Einstieg: Eine mögliche Ausgangssituation könnte sein: Viele Schülerinnen und Schüler fahren nach dem Unterricht mit dem Fahrrad nach Hause und werden durch rote Ampeln immer wieder zum Stoppen gezwungen – eine besonders lästige Herausforderung bei Regen. Diese Alltagssituation dient als Impuls, um eine Lösung zu entwickeln: Wie könnte der Weg nach Hause ohne störende Zwischenstopps an Ampeln optimiert werden?
Erarbeitung: Teilt eure Klasse in Gruppen auf. Aufgabe jeder Gruppe ist es, kreative Lösungsansätze für das Problem zu entwickeln. Alternativ kann dieser Schritt auch im Unterrichtsgespräch erfolgen. Anschließend wechseln die Lernenden in den eCourse und bearbeiten dort das Kapitel 3.2.
Sicherung: Lasst eure Lernenden nun die im Kapitel 3.2.2 vorgestellten Projekte vergleichen– entweder im Plenum oder als Hausaufgabe. Ergebnis kann eine Tabelle mit folgenden Rubriken sein: Vorteile des Projekts für Bürgerinnen und Bürger, mögliche Nachteile des Projekts und Auswirkungen auf den Klimaschutz.

Vorschlag für ein Unterrichtsprojekt

Einstieg und Themenfindung: Unsere Stadt soll mehr Lebensqualität entwickeln. Diskutiert dazu über lokale Herausforderungen im Heimatort, z. B. Verkehrsfluss, Klimaanpassung, Energieeffizienz.
Einführung in das Thema KI: Nutzt hierfür – je nach verfügbarer Zeit – zunächst das Kapitel 1 „Grundlagen von KI“ im eCourse und leitet dann über zum Kapitel 3.2.
Recherchephase: In Gruppenarbeit recherchieren die Lernenden bestehende KI-Projekte in ihrer Region oder deutschlandweit (z. B. Hitzemodellierung oder Verkehrsoptimierung). Alternativ könnt ihr hierfür auch das Info-Blatt dieses Beitrags nutzen. Aufgabe ist es zu analysieren, welche dieser Ansätze auf ihren Heimatort übertragbar wären, sowie zu bewerten, welche Faktoren gegeben sein müssten, damit das Projekt gelingt.
Entwicklung eigener Visionen: In neu zusammengesetzten Gruppen entwickeln die Lernenden eine Vision für einen nachhaltigen Heimatort, z. B. durch KI-gestützte Verkehrsplanung oder Klimaanpassungsmaßnahmen. Tipp: Schaut dazu auch in das Kapitel 4 des eCourses „KI und Zukunft“!
Diskussion mit der örtlichen Verwaltung: Die Ergebnisse werden in einem Jugendforum oder einer öffentlichen Veranstaltung mit Vertreterinnen und Vertretern der Kommunalpolitik diskutiert (Stichwort: Jugendbeteiligung). Ziel ist es, demokratische Prozesse erlebbar zu machen und den Jugendlichen die Möglichkeit zu geben, ihre Ideen zu verteidigen und weiterzuentwickeln.
Reflexion und Weiterarbeit: Die Lernenden reflektieren den Diskussionsprozess und dokumentieren ihre Erfahrungen. Abschließend können sie ihre Visionen in einem Bericht zusammenfassen oder als Beitrag für lokale Planungsprozesse einreichen.

Mehr Infos zum KI verstehen eCourse

Clever erklärt, clever eingesetzt: Das ist das Motto unseres eCourses „KI verstehen“. Ihr findet darin didaktisch aufbereitetes, fundiertes und praxistaugliches digitales Material – einsetzbar ab Klasse 7 und in allen Schulformen. Der eCourse unterstützt euch und eure Lernenden dabei, die vielen Facetten Künstlicher Intelligenz zu erarbeiten und so wichtige Zukunftskompetenzen zu entwickeln. Er besteht aus vier Kapiteln:

Grundlagen Künstlicher Intelligenz
Mit KI lernen
KI und Gesellschaft, u.a. Inhalte zu Ethik, Nachhaltigkeit, Geographie, Arbeitswelt, Wirtschaft und Politik
KI und Zukunft

Die Kapitel sind flexibel und unabhängig voneinander im Fachunterricht, in Medienbildungs-Kursen oder in einem Projekt einsetzbar. Sie sind so konzipiert, dass ihr den eCourse als Ganzes, in Teilen oder im Sinne eines „Baukastens“ zu verschiedenen Gelegenheiten einsetzen könnt.