SPIKE™ Prime-Set

Trainingslager 2: Mit Gegenständen spielen

Mithilfe von Sensoren Motoren steuern und auf einem Wettbewerbsfeld mit Gegenständen interagieren

30-45 Min.
Einsteiger
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.

2. Einführung (5 Min.)

  • Nutzen Sie die unten stehenden Diskussionsideen, um ein Gespräch über den Inhalt dieser Aufgabe anzuregen.
  • Erklären Sie diese Aufgabe mithilfe des Videos.

3. Erkunden (20 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen das Übungs-Fahrgestell, einen Arm, eine Markierung und einen Würfel bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, die beiden Programmierstapel auszuprobieren. Dadurch sollen sie herausfinden, mit welchem Programmierstapel es möglich ist, das Fahrgestell vor der Markierung anzuhalten.
  • Lassen Sie die Zweiergruppen zusätzliche Programmierblöcke für ihre Fahrgestelle hinzufügen, um den Arm zu senken, den Würfel aufzuheben und ihn in einer Entfernung von mindestens 30 cm zur Markierung wieder abzulegen.

4. Erklären (5 Min.)

  • Regen Sie eine Diskussion darüber an, wie man mit dem Abstandssensor Distanzen messen kann.

5. Vertiefen (15 Min.)

  • Lassen Sie die Gruppen bei einem Staffellauf herausfinden, wessen Fahrgestell das schnellste ist!
  • 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 die folgenden Ideen, um mit Ihrer Klasse über Wettbewerbsroboter zu sprechen und um zu erklären, dass die Roboter Gegenstände finden und bewegen müssen:

  • Fragen Sie, in welchen Situationen die Schülerinnen und Schüler schon einmal gesehen haben, wie Roboter Gegenstände von einem Ort an einen anderen bewegen.
  • Erzählen Sie ihnen, dass ihre Fahrgestelle mithilfe von Sensoren Gegenstände erkennen und mit einem zusätzlichen Motor und einem Arm diese Gegenstände aufheben können.
  • Erklären Sie ihnen, dass sie einen autonomen Roboter programmieren werden. Fragen Sie sie, warum ein autonomer Betrieb bei Wettbewerben wichtig ist.

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

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Bautipps

Ein einfaches Fahrgestell mit Abstandssensor
Verwenden Sie das einfache Fahrgestell mit Abstandssensor. Denken Sie auch daran, Kabelbinder zu nutzen.

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Der Abstandssensor und der Arm
Der Arm muss hoch genug (aber auch nicht zu hoch) angehoben werden, sodass er über den Würfel reicht. Wird der Arm zu hoch angehoben, stört er den Abstandssensor.

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Bereiten Sie den Staffellauf vor
Beginnen Sie mit einer Distanz von etwa 30 cm zwischen Fahrgestell und Markierung.

Die Zweiergruppen müssen jeden Stab einzeln wegnehmen, wenn er gebracht wird, bevor das Fahrgestell vorwärts fahren und den nächsten holen darf.

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Programmiertipps

Hauptprogramm

SPIKE Competition Ready Training camp 2 Step03-Program - de-de

Beispiellösung

SPIKE Competition Ready Training camp 2 Teacher solution - de-de

Weitere Programme

SPIKE Competition Ready Training camp 2 Teacher Other - de-de

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Ausführlicher erklären, wie man den Abstandssensor verwendet

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

  • Weitere Herausforderungen mit verschiedenen Gegenständen zusammenstellen, um die Interaktion mit Gegenständen zu üben (z. B.: mit dem Abstandssensor den Würfel zum Ausgangspunkt zurückbringen)

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 das Programm erweitern, um einen Gegenstand zu holen.
  • Sie können den Abstandssensor einsetzen, um einen Gegenstand zu erkennen und zu holen.
  • Sie können die Parameter des Abstandssensor-Blocks so verändern, dass er verschiedene Distanzen erkennt.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich kann den Abstandssensor einsetzen, um einen Gegenstand zu erkennen und zu holen.

  • Gelb: Ich habe die Staffellauf-Aufgabe erfolgreich abgeschlossen.

  • Lila: Ich habe die Staffellauf-Aufgabe erfolgreich abgeschlossen und mein Programm optimiert, um eine schnellere Zeit zu schaffen.

    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 die Schülerinnen und Schüler das Spiel umgestalten und sich eigene Spielregeln ausdenken. Bitten Sie sie, die Regeln aufzuschreiben und erklärende Abbildungen hinzuzufügen. Dann sollen die Teams gegeneinander antreten.

Hinweis: Die Erweiterung erfordert zusätzliche Zeit und verlängert die Aufgabe.

 

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

Während sich die Schülerinnen und Schüler das neue Spiel ausdenken, fordern Sie sie dazu auf, so viele Zahlen wie möglich zu verwenden, die größer als (>) oder kleiner als (<) sind. Dazu können sie Folgendes verwenden:

  • Abstandssensor-Werte
  • Werte, die der Lichtsensor empfängt
  • Umdrehungswinkel-Werte vom Gyrosensor

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:

  • Informationstechnik (Spiele-Programmierung)
  • Fertigungs- und Konstruktionstechnik (Maschinenbau)
  • Fertigungs- und Konstruktionstechnik (Planungsbüros)

Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Schätzungen nutzen, um vor einem Gegenstand anzuhalten und
  • den Abstandssensor verwenden, um einen Gegenstand zu erkennen und darauf zu reagieren.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • direkte und indirekte Messverfahren vergleichen
  • zuverlässige Messungen durchführen und Messfehler erkennen
  • das Prinzip der Steuerung darstellen und erklären (z. B. Robotik)

Technik

Arbeitsweisen:

  • Messwerte erfassen

Systeme und Prozesse / Information und Kommunikation:

  • mit vorgegebenen Bauteilen ein einfaches technisches System (z. B. Fahrzeug, Roboterarm) erstellen, das durch Sensoren gesteuert wird
  • Wirkung und Funktionsweise von Sensoren erklären und deren Rolle in einem technischen System beschreiben und untersuchen
  • physikalische Größen mit Sensoren erfassen und auswerten (Tastsensor, Farbsensor, Gyrosensor (Winkelsensor), Temperatursensor)

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:

  • 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

Größen und Messen:

  • Längen, Flächeninhalte, Volumina, Massen, Zeitspannen messen

Proportionalität (funktionaler Zusammenhang):

  • Beziehungen erkunden und Zusammenhänge durch Tabellen und/oder Graphen darstellen

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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