SPIKE™ Prime-Set

Zeit zum Aufrüsten

Motorisierte Werkzeuge bauen, die dabei helfen können, eine Wettbewerbsaufgabe zu lösen

90-120 Min.
Könner
Klassen 5–8
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Unterrichtsplan

1. Vorbereitung

  • Lesen Sie sich in der LEGO® Education SPIKE App die Materialien für Schülerinnen und Schüler durch.
  • Um diese Aufgabe zu bearbeiten, müssen die Schülerinnen und Schüler bereits das erweiterte Fahrgestell gebaut haben.

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.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen den Planierschild, den Hebearm und Kisten bauen.
  • Wenn sie damit fertig sind, müssen Sie den Planierschild und den Hebearm am Fahrgestell befestigen.
  • Lassen Sie sie das Testprogramm ausführen und beobachten, was geschieht (der Hebearm wird angehoben).

Erklären (10 Min.)

  • Regen Sie eine Diskussion über die Hauptmerkmale des Planierschilds und Hebearms an sowie darüber, inwieweit sie bei einem Wettbewerb nützlich sein könnten.

Vertiefen (40 Min.)

  • Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler Programmierstapel erstellen, mit denen beide Werkzeuge angehoben und wieder abgesenkt werden.
  • Fordern Sie sie dazu heraus, ihre Fahrgestelle die im Video gezeigten Aktionen nachahmen zu lassen. Erinnern Sie sie daran, dass sie hierfür die Aufgabe in kleinere Teilschritte zerlegen müssen.
  • 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

Planen Sie etwas Zeit ein, um Videos anzusehen, in denen man Wettbewerbsroboter in Aktion erleben kann. Nutzen Sie diese Fragen, um eine Diskussion darüber anzuregen, wie erfolgreiche Teams Werkzeuge einsetzen, mit denen ihre Roboter Gegenstände aufheben und bewegen können:

  • Warum sind diese Werkzeuge in Wettbewerben hilfreich?
  • Warum tauschen die Teams die Werkzeuge während einer Wettbewerbsrunde aus?
  • Warum ist es wichtig, die Position der Motoren zurückzusetzen, wenn man Werkzeuge verwendet?
  • Wie würdet ihr die Genauigkeit, die Stärke und das Design eurer Fahrgestell-Werkzeuge beschreiben?

Zeigen Sie dieses Video, damit die Schülerinnen und Schüler eine Vorstellung davon bekommen, was sie jetzt tun sollen.

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Bautipps

Die Werkzeuge
Zusätzlich zum erweiterten Fahrgestell benötigen die Teams die folgenden Werkzeuge:

  • einen Planierschild
  • einen Hebearm
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Werkzeuge sichern
Die Werkzeuge müssen mit den roten Verbindungselementen gesichert werden. Am Ende sieht das erweiterte Fahrgestell wie folgt aus:

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Vier Kisten
Jedes Team muss diese 4 Kisten bauen, um die Aufgabe abzuschließen.

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Programmiertipps

Hauptprogramm

SPIKE Competition Ready Time for upgrade Step03-Program - de-de

Beispiellösung

SPIKE Competition Ready Time for upgrade Step04-HINT - de-de

Weitere Programme

SPIKE Competition Ready Time for upgrade Teacher-Solution - de-de

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Die Teams mit dem Hebearm experimentieren lassen, bevor sie mit dem Planierschild weitermachen

Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:

  • Die Teams die Werkzeuge so verändern lassen, dass damit andere Gegenstände oder Steine angehoben oder bewegt werden können
  • Die Teams ein Programm schreiben lassen, bei dem der Gyrosensor das Fahrgestell in Position bringt, wenn es in einem Winkel auf die Kisten zufährt
  • Die Teams dazu herausfordern, eigene Werkzeuge für das Fahrgestell zu bauen

Leistungsbewertung

Checkliste für Beobachtungen
Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala, wie zum Beispiel:

  1. Erwartungen zum Teil erfüllt
  2. Erwartungen vollständig erfüllt
  3. Erwartungen übertroffen

Nutzen Sie die folgenden Kriterien, um den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler zu beurteilen:

  • Sie können genau erklären, was ein Array ist.
  • Sie können ein Array erstellen und in ihren Programmen richtig verwenden.
  • Sie können mehrere Arrays in ihren Programmen verwenden und dabei die einzelnen Index-Werte vergleichen.

Selbsteinschätzung
Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst den Stein auswählen, der am besten ihrer Leistung entspricht.

  • Blau: Ich hab ein Array in meinem Programm verwendet.

  • Gelb: Ich hab ein zweites Array in meinem Programm erstellt.

  • Lila: Ich kann Arrays wie ein Profi verwenden! Ich kann an den Arrays verschiedene Operationen ausführen. Ich löse jede Array-Aufgabe!

    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.

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Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

Um die sprachliche Ausdrucksfähigkeit zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler eine Präsentation darüber vorbereiten und halten, wie das erweiterte Fahrgestell mithilfe der Werkzeuge die Aufgaben erledigt. Dabei sollen sie die Stärken, Bauteile usw. der Werkzeuge hervorheben.

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:

  • Gesundheitswissenschaft (Fachkräfte im Gesundheitswesen)
  • Gesundheitswissenschaft (Ärzte & Pflegekräfte)
  • Gesundheitswissenschaft (medizinische Fachangestellte)
  • Informationstechnik (Computer-Programmierung)
  • Naturwissenschaften, Technik, Maschinenbau & Mathematik (Naturwissenschaften und Mathematik)

Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • 2 Werkzeuge für das erweiterte Fahrgestell bauen und
  • erforschen, wie man das erweiterte Fahrgestell so programmiert, dass es mithilfe der Werkzeuge die Aufgaben erledigt.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set
LEGO® Education SPIKE Prime-Erweiterungsset

Naturwissenschaften und Technik

Ein bewegtes Objekt erfinden:

  • technische Lösungen im Hinblick auf die Erfüllung der vorgegebenen Problemstellung vergleichen und optimieren
  • einfachen Antrieb nutzen (z. B. Gummiband, Elektromotor)

Technik

Systeme und Prozesse / Information und Kommunikation:

  • mit vorgegebenen Bauteilen ein einfaches technisches System (z. B. Fahrzeug, Roboterarm) erstellen, das durch Sensoren gesteuert wird
  • Ansteuerungen von Aktoren (u. a. LED, Motor) realisieren

Informatik

Programmierung / Algorithmen:

  • Abläufe (z. B. bedingte Bewegung eines Roboters) analysieren und diese in sinnvolle Teilschritte gliedern, um dazu eindeutige Handlungsvorschriften zu formulieren
  • den Datentyp Feld (Array) bei einfachen Problemstellungen fachgerecht zur Speicherung und Verwaltung gleichartiger Daten anwenden

Robotik / automatisierte Prozesse:

  • Roboter bzw. ein eingebettetes System mit den zur Lösung einer Aufgabe nötigen Bauteilen (z. B. Sensoren, Aktoren) ausstatten
  • Programme implementieren, testen und optimieren, um mit dem konstruierten Roboter bzw. eingebetteten System eine Aufgabe zu lösen (z. B. Folgen einer Linie) bzw. zur Steuerung einer technischen Komponente

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

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