Die Kran-Mission
Führen Sie Ihr Team als Coach durch die erste echte Mission der FIRST LEGO League und bereiten Sie es auf die nächsten Herausforderungen vor!
Unterrichtsplan
1. Vorbereitung
- Lesen Sie sich in der LEGO® Education SPIKE™ App die Materialien für Schülerinnen und Schüler durch.
- Für diese Aufgabe können die Schülerinnen und Schüler das erweiterte Fahrgestell, den Planierschild und den Hebearm verwenden.
Einführung (10 Min.)
- Nutzen Sie die unten stehenden Diskussionsideen, um ein Gespräch über den Inhalt dieser Aufgabe anzuregen.
- Erklären Sie diese Aufgabe mithilfe des Videos.
Erkunden (30 Min.)
- Die Schülerinnen und Schüler sollen das Kran-Modell auf dem Spielfeld aufbauen.
- Fordern Sie sie anschließend dazu auf, ein Programm mithilfe der Anleitung zu schreiben, damit der Roboter zum Kran fährt und ihn aktiviert.
Erklären (10 Min.)
- Sprechen Sie über die wesentlichen Funktionen des Roboters, damit er den Kran betätigen kann und dieser die Ladung herunterlässt.
Vertiefen (40 Min.)
- Lassen Sie die Teams üben, ihren Roboter auszurichten und ihn loszuschicken, um den Kran zu betätigen.
- Fragen Sie sie, ob ihnen etwas aufgefallen ist, worauf sie bei dieser Mission achten sollten (z. B. dass der Kran vor der Aktivierung gedreht werden kann, sodass er die Ladung an einem anderen Ort absetzt).
- Regen Sie eine Diskussion darüber an, wie man den Kran vor der Aktivierung drehen könnte.
- Denken Sie daran, ausreichend Zeit zum Aufräumen einzuplanen.
6. Beurteilen
- Geben Sie allen Schülerinnen und Schülern einzeln Rückmeldung zu ihrer jeweiligen Leistung.
- Zur Unterstützung können Sie hierfür auch die Bewertungsraster nutzen.
Eine Diskussion anregen
Nutzen Sie diese Fragen, um eine Diskussion darüber anzuregen, wie Ihre Schülerinnen und Schüler das bisher Gelernte zum Beenden dieser Mission nutzen können:
- Was macht der Roboter?
- Wie kommt der Roboter zum Kran?
- Wie betätigt der Roboter den Kran?
- Wie muss das ideale Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit bei dieser Mission aussehen?
Zeigen Sie dieses Video, damit die Schülerinnen und Schüler eine Vorstellung davon bekommen, was sie jetzt tun sollen.
Bautipps
Aufbauen des Kran-Modells
Geben Sie die folgenden Tipps, während die Teams den Kran aufbauen:
- Achtet darauf, dass ihr den Kran richtig zusammenbaut und dass er auch wirklich so funktioniert, wie er soll.
- Bringt sorgfältig das Klettband an und befestigt den Kran an der richtigen Stelle auf der Matte.
Betätigen des Krans
- Versucht, den blauen Hebel zu betätigen, damit das Schwenken und Herablassen der Ladung reibungslos verläuft.
- Setzt euren Kran nach jeder Aktivierung wieder zurück.
Aufbauen des Krans auf dem Spielfeld
Auf der Abbildung ist zu sehen, wo der Kran auf dem Spielfeld platziert werden muss:
Programmiertipps
Hauptprogramm
Beispiellösung
Differenzierung
Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:
- Sich darauf konzentrieren, dass der Roboter auf dem Weg zum Kran möglichst genau der Linie folgt
- Einen Teil der Mission gemeinsam als Gruppe lösen
Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:
- Die Teams dazu auffordern, den Kran zuerst zu drehen, bevor er aktiviert wird
- Eine weitere Mission der diesjährigen First LEGO League Wettbewerbsaufgabe vor oder nach dieser Mission durchführen
Leistungsbewertung
Checkliste für Beobachtungen
Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala, wie zum Beispiel:
- Erwartungen zum Teil erfüllt
- Erwartungen vollständig erfüllt
- Erwartungen übertroffen
Nutzen Sie die folgenden Kriterien, um den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler zu beurteilen:
- Sie haben gut als Team zusammengearbeitet und eine Kran-Mission abgeschlossen.
- Sie haben als Team zusammengearbeitet und alle Kran-Missionen abgeschlossen.
- Sie können ihren Roboter, ihr Programm und ihre Strategie vorstellen und dabei erklären, wie sie jede Kran-Mission erfolgreich abgeschlossen haben.
Selbsteinschätzung
Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst den Stein auswählen, der am besten ihrer Leistung entspricht.
- Blau: Ich habe eine Mission erfolgreich abgeschlossen.
- Gelb: Ich habe alle Missionen erfolgreich abgeschlossen.
- Lila: Ich habe gemeinsam mit meinem Team unseren Roboter, unser Programm und unsere Strategie vorgestellt. Jedes Teammitglied hat dazu einen Beitrag geleistet.
Lernbeobachtung durch Mitschüler
Ermutigen Sie die Schülerinnen und Schüler dazu, ihren Klassenkameraden Rückmeldungen zu geben:
- Lassen Sie sie einander mit der Steine-Skala (siehe oben) bewerten.
- Lassen Sie sie einander konstruktives Feedback geben, um die Gruppenleistung in der nächsten Unterrichtsstunde zu verbessern.
Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit
Um die sprachliche Ausdrucksfähigkeit zu fördern, können Sie Folgendes tun:
- Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler eine Präsentation darüber vorbereiten und halten, welche gute Strategie sie entwickelt haben, um die Kran-Mission in kürzester Zeit abzuschließen.
Hinweis: Die Erweiterung erfordert zusätzliche Zeit und verlängert die Aufgabe.
In welchen Berufen sind diese Fähigkeiten gefragt?
Schülerinnen und Schüler, die sich für diese Aufgabe begeistern, könnten sich auch für folgende Berufszweige interessieren:
- Fertigungs- und Konstruktionstechnik (Planungsbüros)
- Informationstechnik (Computer-Programmierung)
- Bauwesen und Architektur (Architektur)
Unterstützung für Lehrkräfte
Die Schülerinnen und Schüler werden
- ihre erste Mission der FIRST LEGO League abschließen und
- ihren Roboter mit dem Spielfeld interagieren lassen.
LEGO® Education SPIKE Prime-Set
LEGO® Education SPIKE Prime-Erweiterungsset
FIRST® LEGO® League Wettbewerbsset
Technik
Systeme und Prozesse / Information und Kommunikation:
- Ansteuerungen von Aktoren (u. a. LED, Motor) realisieren
- (komplexe) Steuerungen mit Sensoren und Aktoren realisieren
Werkstoffe und Produkte:
- Optimierungsaufgabe: Lösungsvorschläge zur Verbesserung technischer Systeme entwickeln
Informatik
Programmierung / Algorithmen:
- Abläufe (z. B. bedingte Bewegung eines Roboters) analysieren und diese in sinnvolle Teilschritte gliedern, um dazu eindeutige Handlungsvorschriften zu formulieren
- einfache Programme und Programmabschnitte schrittweise testen und optimieren sowie deren Wirkung beschreiben
- Algorithmen analysieren, interpretieren und modifizieren, um die Fähigkeit zu erlangen, fremde Programme flexibel und kritisch zu beurteilen und zu bewerten
Robotik / automatisierte Prozesse:
- Zusammenspiel von z. B. Sensoren und Aktoren sowie die Informationsverarbeitung eines Roboters und dessen situationsbezogene Interaktion mit der physischen Welt beschreiben
- Roboter bzw. ein eingebettetes System mit den zur Lösung einer Aufgabe nötigen Bauteilen (z. B. Sensoren, Aktoren) ausstatten
Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik sind implizit vorhanden:
- Veränderungen in Systemen als Prozesse beschreiben (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe-Prinzip)
- Informationsverarbeitung nach dem EVA-Prinzip (Zusammenwirken von Sensoren, Prozessoren, Aktoren) beschreiben
- Typen von Sensoren, Aktoren und Verarbeitungskomponenten von technischen Geräten benennen und sie der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zuordnen
Mathematik
Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Mathematik sind implizit vorhanden:
- mit Größenangaben rechnen und dabei Einheiten korrekt anwenden
- Terme aufstellen, deren Wert bestimmen und zur Problemlösung nutzen
- Zahlen vergleichen und anordnen
- (rationale) Zahlen in Bruch- und in Dezimaldarstellung addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren
- einfache Formeln nach jeder Variablen auflösen
- Gleichungen mit einer Variablen lösen
Prozessbezogene Kompetenzen
Zusätzlich zu den genannten inhaltlichen Kompetenzen gelten diese prozessbezogenen Kompetenzen, die den Kern des gesamten LEGO® Education SPIKE™ Prime-Sets ausmachen:
Prozesse strukturieren und vernetzen:
- Handlungsschritte chronologisch ordnen (auch aufgrund von kausalen Zusammenhängen)
- Teillösungen zur Lösung des Gesamtproblems nutzen
- Zusammenhänge und Analogien zwischen bekannten informatischen Inhalten bzw. Methoden erkennen und diese auch in neuen Kontexten und Anwendungsbereichen nutzen
Überlegungen, Lösungswege und Ergebnisse darstellen:
- Sachverhalte und eigene Ideen zielgruppenorientiert und unter Beachtung der informatischen Terminologie erläutern und strukturiert darstellen
- Beobachtungen und Messdaten schriftlich festhalten, daraus Schlussfolgerungen ableiten und Ergebnisse verallgemeinern
Kooperativ arbeiten:
- arbeitsteilig als Team Aufgaben planen, strukturieren, ausführen, reflektieren und präsentieren
- mit einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig arbeiten und dabei unterschiedliche Sichtweisen achten
Materialien für Schülerinnen und Schüler
Schülerarbeitsblatt
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