SPIKE™ Prime-Set

Hüpfer-Rennen

Mehrere Prototypen konstruieren und so die effektivste Möglichkeit finden, damit sich ein Roboter auch ohne Räder bewegt

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 (25 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen den Hüpfer bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Programm auszuführen und zu beobachten, wie sich der Hüpfer fortbewegt.
  • Anschließend sollen sie Prototypen von neuen Beinen entwickeln, mit denen sich der Hüpfer schneller vorwärts bewegen kann. Betonen Sie, dass sie keine Räder verwenden dürfen.

4. Erklären (5 Min.)

  • Regen Sie eine Diskussion an, indem Sie fragen, wie sie die Bewegungen des Hüpfers verbessern wollen.

5. Vertiefen (10 Min.)

  • Bereiten Sie eine Teststrecke vor, indem Sie LEGO Steine als Start und Ziel platzieren.
  • Geben Sie den Teams 5 Minuten Zeit, um ihre Modelle zu testen und zu verbessern, bevor das Rennen beginnt.
  • Wenn es die Zeit erlaubt, ermutigen Sie sie dazu, ihren Hüpfern etwas mehr Individualität zu verleihen. Dazu können sie Steine oder andere Materialien aus dem Klassenzimmer verwenden. Außerdem können sie Steine auf die Teststrecke legen, sodass eine unebene Oberfläche entsteht, die das Laufen zusätzlich erschwert.
  • 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

Regen Sie eine Diskussion über Prototypen an, indem Sie entsprechende Fragen stellen. Zum Beispiel:

  • Was ist ein Prototyp?
  • Welche Vorteile hat es, wenn man zwischen mehreren Lösungsmöglichkeiten wählen kann?
  • Wie sammelt ihr normalerweise Ideen, bevor ihr einen Prototyp baut?
  • Habt ihr schon einmal eine Idee in einen Prototypen umgesetzt? Wie habt ihr das gemacht?

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

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Bautipps

Eine eigene Lösung entwickeln
Es gibt beinahe unendlich viele Lösungsmöglichkeiten für dieses Problem. Daher ist diese Aufgabe eine gute Gelegenheit, um über den Tellerrand hinauszublicken. Sobald die Teams meinen, sie hätten die beste Lösung gefunden, fordern Sie sie dazu heraus, noch eine andere zu finden.

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Schüler gegen Lehrer
Fordern Sie die Teams zu einem Hüpfer-Rennen heraus! Zeigen Sie bei dieser Gelegenheit, wie die Teams flinke Beine entwerfen und ihren Hüpfern mehr Individualität verleihen können.

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Noch mehr Inspiration
Lassen Sie die Teams sich ihre besten Prototypen gegenseitig vorstellen. So wird nicht nur das Gelernte mehrfach wiederholt. Es steigert auch die Motivation, den schnellsten Hüpfer zu bauen!

Schlagen Sie zusätzliche Aspekte vor, über die man nachdenken könnte. Zum Beispiel:

  • die Länge der Beine bzw. die Schrittlänge
  • die Motorgeschwindigkeit
  • das Laufen auf einer Oberfläche (weniger Reibung auf einer glatten Tischplatte)

Programmiertipps

Hauptprogramm

SPIKE Invention-Squad Hopper-Race Step03-Program de-de

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Das Entwickeln von Ideen mithilfe der Aufgabe Ideen auf LEGO Art entwickeln besprechen

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

  • Einzelne Steine auf der Teststrecke zwischen Start und Ziel verteilen, um den Schwierigkeitsgrad zu erhöhen (die Kriterien für das Rennen werden dadurch verändert)
  • Die Erweiterung für Mathematik oder die sprachliche Ausdrucksfähigkeit nutzen

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 Problem beschreiben, das sie lösen wollen.
  • Sie haben verschiedene Ideen gesammelt, wie man das Problem lösen könnte.
  • Sie haben verschiedene Lösungen für das Problem konstruiert (sie müssen nicht alle funktionsfähig sein).

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe einen funktionierenden Prototyp mit 2 Beinen gebaut.
  • Gelb: Ich habe 2 oder mehr funktionierende Prototypen mit je 2 Beinen gebaut.
  • Lila: Ich habe meinen Prototyp mehrfach verändert und die Leistungsfähigkeit meines Hüpfers verbessert.

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 eine Präsentation zum Thema Bionik erarbeiten.
  • Sie sollen beschreiben, wie das Prinzip der Bionik bei ihren Hüpfern angewendet wird, um die Bewegung eines Tieres nachzuahmen.

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

 

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler herausfinden,wie schnell sich der Hüpfer fortbewegt (in cm/s).
  • Lassen Sie sie die folgende Gleichung für ihren Hüpfer lösen:

    Zurückgelegte Distanz = Geschwindigkeit * Zeit

  • Lassen Sie sie vorhersagen, welche Distanz ihr Hüpfer in 8, 16 und 24 Sekunden zurücklegt.

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)
  • Medien- und Kommunikationswissenschaft (digitale Medien)
  • Transportwesen (Automobiltechnik)

Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • den Prozess kennenlernen, mit dem man Prototypen entwickelt, um ein Problem zu lösen.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik

Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • technische Arbeitsmethoden anwenden (naturwissenschaftliches Wissen für den Alltag nutzbar machen): entwickeln, konstruieren, bauen, testen, optimieren

Produktentwicklung:

  • Ein Objekt mit Antrieb konstruieren, fertigen und optimieren

Ein bewegtes Objekt erfinden:

  • technische Lösungen im Hinblick auf die Erfüllung der vorgegebenen Problemstellung vergleichen und optimieren

Technik

Werkstoffe und Produkte:

  • verschiedene technische Lösungen (z. B. Laufroboter) vergleichen
  • Optimierungsaufgabe: Lösungsvorschläge zur Verbesserung technischer Systeme entwickeln

Mathematik

Größen und Messen:

  • Größen in einfachen (Sach-)Situationen (Länge – Umfang) darstellen bzw. anschaulich erläutern
  • Längen, Flächeninhalte, Volumina, Massen, Zeitspannen messen

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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