SPIKE™ Prime-Set

Super-Aufräumhilfe

Die Effizienz von 2 verschiedenen Greiferkonstruktionen testen und auf Grundlage bestimmter Testkriterien bestimmen, welche besser ist

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 die Handsteuerung und 2 Testgreifer bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Test-Programm auszuführen, um sich mit der Funktionsweise der Greifer vertraut zu machen.

4. Erklären (10 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler mit folgenden Gegenständen ihre Greifer testen:
    o Unterschiedlich große Gegenstände, die aber ähnlich viel wiegen (Test Nr. 1)
    o Unterschiedlich schwere Gegenstände, die aber ähnlich groß sind (Test Nr. 2)
  • Erinnern Sie sie daran, die Ergebnisse in ihren Test-Tabellen aufzuzeichnen.

5. Vertiefen (10 Min.)

  • Besprechen Sie die Testergebnisse mit der Klasse.
  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler Gegenstände aus dem Klassenzimmer einsammeln und vorhersagen, welcher Greifer welchen Gegenstand am besten greifen wird.
  • 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 Tests an, indem Sie entsprechende Fragen stellen. Zum Beispiel:

  • Warum verwendet man Greifer, um Müll aufzuheben?
  • Wie kann man herauszufinden, welcher Greifer der beste ist?
  • Habt ihr euch im Internet schon einmal Produktbesprechungen angesehen?

Sie können auch eine Produktrezension aus dem Internet zeigen, um das Interesse zusätzlich zu wecken.

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

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Bautipps

Tandem-Modell
Geben Sie jedem Teammitglied eine Teilaufgabe, damit sich alle aktiv beteiligen.

  • Teammitglied A: Greifer 1
  • Teammitglied B: Greifer 2 und Steuerung
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Ein echter Greifer

Greifer 1 wurde entwickelt, um leichte, flexible Gegenstände zu greifen. Da seine Klauen sehr flexibel sind, kann er nur sehr schwer große, schwere oder glatte Gegenstände greifen.

Greifer 2 ist für große, schwere Gegenstände gemacht. Mit seinen breiten Klauen kann er kleine Gegenstände nicht greifen.

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Herkömmliche Gegenstände nutzen
Zum Testen der Greifer können Sie beliebige Gegenstände verwenden, die im Klassenzimmer vorhanden sind. Sie können die Schülerinnen und Schüler auch selbst Gegenstände auswählen lassen.

Vorschläge für leichte Gegenstände verschiedener Größen:

  • LEGO Stein (klein)
  • zusammengeknülltes Papier (mittelgroß)
  • leere Plastikflasche (groß)

Vorschläge für mittelgroße Gegenstände mit unterschiedlichem Gewicht:

  • zusammengeknülltes Papier (leicht)
  • Stapel LEGO Räder (mittelschwer)
  • Apfel (oder eine andere runde Frucht) (schwer)
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Programmiertipps

Hauptprogramm

SPIKE Invention-Squad Super-Cleanup Step04-Program de-de

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Den Test auf 2 Gegenstände begrenzen, z. B. einen großen Gegenstand (Flasche) und einen kleinen Gegenstand (Stift)

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

  • Die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Testkriterien festlegen lassen
  • Die Schülerinnen und Schüler eigene Greifer konstruieren und dann Tests mit diesen Greifern durchführen lassen
  • 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 Testkriterien festlegen.
  • Sie können faire Tests durchführen.
  • Sie können auf Grundlage der Testergebnisse Schlüsse ziehen und diese klar und deutlich kommunizieren.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe erfolgreich einen Greifer getestet.
  • Gelb: Ich habe erfolgreich 2 Greifer getestet.
  • Lila: Ich habe erfolgreich 2 Greifer getestet und mithilfe meiner Testergebnisse bestimmt, welcher besser ist.

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 erarbeiten oder ein Rezensionsvideo drehen, um die Vor- und Nachteile der beiden Greifer zu erläutern.
  • Lassen Sie sie ihre Videos auf geeignete Kanäle hochladen und nutzen Sie die Kommentare, um Feedback zu geben.

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

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Stellen Sie das Konzept der Gewichtung als Beurteilungsmethode vor. Beispielsweise könnte man die Effektivität anhand von unterschiedlich gewichteten Kriterien beurteilen: 25 % Ästhetik, 20 % Kosten, 5 % Handhabung und 50 % Gewicht. Erklären Sie, dass die Summe aller Faktoren insgesamt 100 % ergeben muss.
  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler Punkte für die einzelnen Greifer vergeben (-1 oder +1 Punkt für jedes Kriterium). Anschließend sollen sie die Gewichtungsfaktoren anwenden.

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:

  • Landwirtschaft und Gartenbau (Gartenbauwissenschaft)
  • Wirtschaft und Finanzen (Unternehmen)
  • Fertigungs- und Konstruktionstechnik (Planungsbüros)

Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Bewertungskriterien für 2 Konstruktionen festlegen,
  • 2 Konstruktionen mithilfe von Gegenständen verschiedener Größen und Formen testen und
  • Empfehlungen dazu abgeben, welche Konstruktion die beste ist.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set
Leere Plastikflasche
Ball aus zusammengeknülltem Papier
Apfel (oder ein ähnlich schwerer Gegenstand)

Naturwissenschaften und Technik

Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • zur Dokumentation, Veranschaulichung, Deutung und Präsentation von Beobachtungen und Ergebnissen u. a. Tabellen und/oder Diagramme nutzen

Produktentwicklung:

  • Funktion und Eigenschaften eines Produkts bewerten und Optimierungsansätze entwickeln

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • zuverlässige Messungen durchführen und Messfehler erkennen

Ein bewegtes Objekt erfinden:

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

Technik

Arbeitsweisen:

  • Messwerte erfassen

Werkstoffe und Produkte:

  • konstruktive Einzelteile, deren Funktion und Zusammenwirken benennen und dann Geräte und Maschinen hinsichtlich ihrer Funktionen und Einsatzbereiche unterscheiden
  • Bauelemente (z. B. Zahnräder) fach- und bedarfsgerecht auswählen und nutzen
  • verschiedene technische Lösungen (z. B. Laufroboter) vergleichen

Mensch und Technik / Automatisierung / Produktionstechnik:

  • technische Systeme im Hinblick auf deren Funktion beschreiben und verschiedene technische Lösungen auf Vor- und Nachteile untersuchen

Informatik

Robotik / automatisierte Prozesse:

  • 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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