LEGO® Education SPIKE™ Prime-Set

Noch sicherer verwahrt!

Zusammengesetzte Bedingungen verwenden, um das Verschlüsselungsmuster eines Safes zu verstärken

90-120 Min.
Fortgeschrittene
Klassen 5–8
Noch sicherer verwahrt!
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Programme mit zusammengesetzten Bedingungen schreiben.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • Fehlerquellen feststellen und Maßnahmen zur Fehlervermeidung ableiten

Technik
Arbeitsweisen:

  • Fehler erkennen und selbstständig Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung durchführen

Systeme und Prozesse /Information und Kommunikation:

  • Aufgabenstellungen mit den Logikfunktionen UND/ODER realisieren

Werkstoffe und Produkte:

  • Optimierungsaufgabe: Lösungsvorschläge zur Verbesserung technischer Systeme entwickeln

Informatik
Logik:

  • einfache Anwendungsbeispiele digitaler Logik mithilfe logischer Grundschaltungen (NICHT, ODER, UND) beschreiben und modellieren

Folgende aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik stammenden Kompetenzen 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 aus den Bildungsplänen für Mathematik stammenden Kompetenzen 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
Schülerarbeitsblätter
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Noch sicherer verwahrt!

1. Vorbereitung

  • Lesen Sie sich in der LEGO® Education SPIKE™ App die Materialien für Schülerinnen und Schüler durch.

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.

Erkunden (20 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen den Super-Safe bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Programm auszuführen und zu beobachten, wie das Schloss funktioniert.

Erklären (5 Min.)

  • Besprechen Sie, wann man bei zusammengesetzten Bedingungen „AND“ und „OR“ verwendet.

Vertiefen (15 Min.)

  • Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler dazu heraus, ihre Super-Safes noch sicherer zu machen, indem sie zusammengesetzte Bedingungen zu ihren Programmen hinzufügen.
  • 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 Wiederholungen und Reparaturen an, indem Sie entsprechende Fragen stellen. Zum Beispiel:

  • Was kann geschehen, wenn jemand euer Passwort hackt?
  • Wie könnt ihr die Sicherheit eines Passworts beurteilen?
  • Was ist eine zusammengesetzte Bedingung?

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

Video preview

Bautipps

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

  • Teammitglied A: Super-Safe
  • Teammitglied B: Super-Safe

Motoren richtig ausrichten
Stellen Sie sicher, dass der Arm angehoben ist, bevor das Programm ausgeführt wird.

Manuelle Entriegelung
Zu diesem Modell gehört auch ein manueller Schlüssel, um die Tür bei Bedarf zu entriegeln.

Programmiertipps

Hauptprogramm

Beispiellösung

Weitere Programme

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Nur eine zusammengesetzte Bedingung programmieren

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

  • Die Teams weitere Sensoren (z. B. Distanz- oder Kraftsensor) hinzufügen lassen, um noch mehr zusammengesetzte Bedingungen zu erstellen
  • Jedes Team ein anderes dazu herausfordern lassen, den Super-Safe zu öffnen
  • Die Teams die „NOT“-Funktion beim Definieren ihrer Bedingungen verwenden lassen

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 verstehen, was eine zusammengesetzte Bedingung ist.
  • Sie können zusammengesetzte Bedingungen in ihren Programmen verwenden.
  • Sie können präzise und detailliert über digitale Sicherheit sprechen.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe 1 zusammengesetzte Bedingung in meinem Programm verwendet.
  • Gelb: Ich habe 2 zusammengesetzte Bedingungen in meinem Programm verwendet.
  • Lila: Ich habe mehr als 2 zusammengesetzte Bedingungen in meinem Programm verwendet, um das Programm supersicher zu machen.

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

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

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler Begriffe aus dem Bereich der digitalen Sicherheit erforschen. Zum Beispiel:

▷ Boolesche Logik
▷ Bedingungen
▷ Zusammengesetzte Bedingungen
▷ AND, OR, NOR, NOT
▷ Verschlüsselung
▷ Klein- und Großschreibung

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 (Computer-Programmierung)
  • Informationstechnik (IT- Anwendungen)
  • Informationstechnik (Datenbank-Programmierung)
  • Informationstechnik (Web-Design)
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Programme mit zusammengesetzten Bedingungen schreiben.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • Fehlerquellen feststellen und Maßnahmen zur Fehlervermeidung ableiten

Technik
Arbeitsweisen:

  • Fehler erkennen und selbstständig Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung durchführen

Systeme und Prozesse /Information und Kommunikation:

  • Aufgabenstellungen mit den Logikfunktionen UND/ODER realisieren

Werkstoffe und Produkte:

  • Optimierungsaufgabe: Lösungsvorschläge zur Verbesserung technischer Systeme entwickeln

Informatik
Logik:

  • einfache Anwendungsbeispiele digitaler Logik mithilfe logischer Grundschaltungen (NICHT, ODER, UND) beschreiben und modellieren

Folgende aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik stammenden Kompetenzen 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 aus den Bildungsplänen für Mathematik stammenden Kompetenzen 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
Material für Schüler
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