Phase 3 · AI Practitioner Phase 3 · KI-Praktiker

Grades 8–9: AI Practitioner Klasse 8–9: KI-Praktiker

A 12-week programme built entirely on the Raspberry Pi 5 with Camera Module 3 — twelve original builds that take students from "what is a pixel?" to a working edge-AI system they collect data for, train, deploy and evaluate themselves, entirely on-device and GDPR-friendly by design. No cloud, no student accounts. Aligned to the IB MYP Design Cycle and the KMK "Bildung in der digitalen Welt" framework, and eligible as a Wahlpflichtkurs (WPK) or Robotics AG at German Gymnasien. Ein 12-wöchiges Programm, vollständig auf dem Raspberry Pi 5 mit Camera Module 3 aufgebaut — zwölf eigens entwickelte Projekte, die Schüler von „Was ist ein Pixel?" zu einem funktionierenden Edge-AI-System führen, für das sie selbst Daten sammeln, es trainieren, einsetzen und auswerten — vollständig auf dem Gerät und datenschutzfreundlich per Design. Keine Cloud, keine Schüler-Accounts. Ausgerichtet am IB-MYP-Design-Zyklus und dem KMK-Rahmen „Bildung in der digitalen Welt", einsetzbar als Wahlpflichtkurs (WPK) oder Robotics AG am Gymnasium.

12 WeeksWochen Ages 13–1513–15 Jahre Raspberry Pi 5 + Camera IB MYP Bildungsplan

SeeSehen

Weeks 1–3Wochen 1–3
Week 1Woche 1
Photo Booth BotFotobox-Bot

Pi 5 + camera setup, an image as an array of numbers, LEDs and a button.Pi-5- & Kamera-Einrichtung, ein Bild als Zahlen-Array, LEDs und ein Taster.

Problem:Problem: A camera booth anyone can trigger with one pressEine Fotobox, die jeder mit einem Tastendruck auslösen kann
Week 2Woche 2
Colour HunterFarbjäger

OpenCV filters, HSV masks, contours, and real per-frame latency budgets.OpenCV-Filter, HSV-Masken, Konturen und echte Latenzbudgets pro Bild.

Problem:Problem: Count objects on a desk automaticallyObjekte auf einem Tisch automatisch zählen
Week 3Woche 3
Break the RulesRegeln brechen

Motion detection, a lighting stress test, and agreeing the class privacy rules.Bewegungserkennung, ein Beleuchtungs-Stresstest und die gemeinsamen Datenschutzregeln.

Problem:Problem: Why a rule-based camera fails in a real roomWarum eine regelbasierte Kamera im echten Raum versagt

LearnLernen

Weeks 4–6Wochen 4–6
Week 4Woche 4
Data CollectorDatensammler

Dataset capture, a bias/blur/duplicate report, train/validation/test splits.Datensatz-Erfassung, ein Bias-/Unschärfe-/Duplikat-Report, Train/Val/Test-Aufteilung.

Problem:Problem: A sorter needs examples, not rulesEin Sortierer braucht Beispiele, keine Regeln
Week 5Woche 5
First BrainErstes Gehirn

Teachable Machine to TFLite, on-device thresholds and smoothing.Teachable Machine zu TFLite, Schwellenwerte und Glättung auf dem Gerät.

Problem:Problem: Recognise recyclables live, on-deviceRecycling-Material live auf dem Gerät erkennen
Week 6 · CheckpointWoche 6 · Meilenstein
Train Your Own AIEigene KI trainieren

Transfer learning on the Pi itself, a confusion matrix, a model card.Transfer Learning direkt auf dem Pi, eine Konfusionsmatrix, eine Modellkarte.

Problem:Problem: Train and prove a model without the cloudEin Modell ohne Cloud trainieren und belegen

DetectErkennen

Weeks 7–9Wochen 7–9
Week 7Woche 7
Speed LabTempo-Labor

Latency vs throughput, INT8 quantisation, threaded pipelines, thermals.Latenz vs. Durchsatz, INT8-Quantisierung, Thread-Pipelines, Temperaturmessung.

Problem:Problem: Is it fast enough to be useful?Ist es schnell genug, um nützlich zu sein?
Week 8Woche 8
Object SpotterObjekt-Spotter

YOLO26n real-time object detection, IoU/NMS, centroid tracking.YOLO26n-Objekterkennung in Echtzeit, IoU/NMS, Schwerpunkt-Tracking.

Problem:Problem: Count items crossing a conveyorTeile auf einem Förderband zählen
Week 9Woche 9
Teach YOLO New TricksYOLO Neues beibringen

Image annotation, a custom YOLO dataset, fine-tuning on the Pi.Bildannotation, ein eigener YOLO-Datensatz, Fine-Tuning auf dem Pi.

Problem:Problem: Detect our own objects, not just the standard onesEigene Objekte erkennen, nicht nur Standardklassen

Deploy — The CapstoneEinsetzen — Der Abschluss

Weeks 10–12Wochen 10–12

A headless edge-AI system, evaluated against its own specEin bildschirmloses Edge-AI-System, ausgewertet gegen die eigene Spezifikation

Pairs choose a capstone in Week 4 and build toward it from Week 7 — a real camera, a trained or fine-tuned model, and a physical action, running without a screen. They choose from six original briefs:Zweierteams wählen in Woche 4 ein Abschlussprojekt und arbeiten ab Woche 7 darauf hin — eine echte Kamera, ein trainiertes oder feinabgestimmtes Modell und eine physische Aktion, ganz ohne Bildschirm. Sie wählen aus sechs eigenen Aufgabenstellungen:

Smart Recycling Sorter
Smart Recycling SorterSmarter Recycling-Sortierer

Camera and trained classifier drive a servo flap to sort waste into the right bin, live.Kamera und trainierter Klassifikator steuern eine Servo-Klappe, um Abfall live in die richtige Tonne zu sortieren.

Lab Tool Checker
Lab Tool CheckerWerkzeug-Kontrolle

A custom-trained YOLO model counts tools on the bench and flags what's missing.Ein eigens trainiertes YOLO-Modell zählt Werkzeuge auf der Werkbank und meldet Fehlendes.

Plant Care Monitor
Plant Care MonitorPflanzenpflege-Monitor

Classifies healthy, thirsty or yellowing leaves and logs it with a buzzer alert.Klassifiziert gesunde, durstige oder vergilbte Blätter und protokolliert mit Summer-Alarm.

Gesture Controller
Gesture ControllerGestensteuerung

A hands-only gesture classifier drives a Phase 2 robot with no touch controls.Ein reiner Handgesten-Klassifikator steuert einen Phase-2-Roboter ganz ohne Berührung.

Conveyor Counter
Conveyor CounterFörderband-Zähler

YOLO detection plus tracking counts parts crossing a line — no hand-counting.YOLO-Erkennung mit Tracking zählt Teile über eine Linie — ohne Handzählen.

Open Brief
Open BriefFreie Aufgabenstellung

A team-proposed school problem, approved against the class privacy rules.Ein von den Schülern vorgeschlagenes Schulproblem, geprüft gegen die Datenschutzregeln.

Week 12 — Showcase Day. A live demo and 5-minute pitch for parents, teachers and the school coordinator, a full evaluation against the original spec, and a Phase 4 preview. Woche 12 — Showcase-Tag. Eine Live-Vorführung mit 5-minütigem Pitch für Eltern, Lehrkräfte und die Schulkoordination, eine vollständige Auswertung gegen die ursprüngliche Spezifikation und ein Ausblick auf Phase 4.

Bridge to Phase 4: The Week 10 state machine and servo control lead straight into 4-DOF arm pick-and-place and AI waste sorters; the Weeks 7–9 real-time detection pipeline leads into autonomous navigation on a moving robot. Brücke zu Phase 4: Die Zustandsmaschine und Servosteuerung aus Woche 10 führen direkt zu 4-DOF-Roboterarm-Pick-and-Place und KI-Abfallsortierern; die Echtzeit-Erkennungspipeline aus den Wochen 7–9 führt zur autonomen Navigation auf einem fahrenden Roboter.

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