LEGO® Education SPIKE™ Prime Set

Sicher verwahrt

Mithilfe von Bedingungen einen Safe öffnen oder verschließen

90-120 Min.
Fortgeschrittene
Klassen 5–8
Sicher verwahrt
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • die Verwendung von Bedingungen beim Programmieren erkunden und
  • die Prinzipien der digitalen Sicherheit erklären können.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • das Prinzip der Steuerung darstellen und erklären (z. B. Robotik)
  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben und darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Technik
Systeme und Prozesse /Information und Kommunikation:

  • Ansteuerungen von Aktoren (u. a. LED, Motor) realisieren
  • Aufgabenstellungen mit den Logikfunktionen UND/ODER realisieren

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen

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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Sicher verwahrt

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 den Safe bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Programm auszuführen und zu beobachten, wie das Schloss funktioniert.

4. Erklären (5 Min.)

  • Besprechen Sie, wie man durch das Hinzufügen von Bedingungen den Safe noch sicherer machen kann.

5. Vertiefen (15 Min.)

  • Fordern Sie die Teams dazu heraus, ihren Safe noch sicherer zu machen, indem sie weitere 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:

  • Kennt ihr Beispiele für ein Sicherheitssystem?
  • Was macht ein Passwort zu einem schwachen oder sicheren Passwort?
  • Was ist eine 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: Safe-Tür
  • Teammitglied B: Safe-Gehäuse

Bereit für die nächste Aufgabe!
Dieses Modell wird auch in der nächsten Aufgabe verwendet: Noch sicherer verwahrt. Deshalb hat das Modell einen Motor, der für diese Aufgabe nicht benötigt wird. Bei dieser Version wird das Motorkabel an der Rückseite befestigt.

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:

  • Mithilfe des Dashboards erklären, um wie viel Grad der Motor gedreht werden muss (weitere Informationen zum Dashboard finden Sie im Hilfebereich der SPIKE App)

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

  • Die Teams ihren Safe mit der Lichtmatrix und Geräuschen individuell gestalten lassen
  • Die Teams die Programme verändern und sich dann gegenseitig herausfordern lassen, den Safe des anderen Teams zu öffnen

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 Bedingung ist.
  • Sie können 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 in meinem Programm eine Bedingung verwendet.
  • Gelb: Ich habe in meinem Programm 2 Bedingungen verwendet.
  • Lila: Ich habe mehr als 2 Bedingungen verwendet, um ein supercooles und sicheres Programm zu erstellen.

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
▷ Verschlüsselung
▷ Groß- und Kleinschreibung

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

  • die Verwendung von Bedingungen beim Programmieren erkunden und
  • die Prinzipien der digitalen Sicherheit erklären können.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • das Prinzip der Steuerung darstellen und erklären (z. B. Robotik)
  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben und darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Technik
Systeme und Prozesse /Information und Kommunikation:

  • Ansteuerungen von Aktoren (u. a. LED, Motor) realisieren
  • Aufgabenstellungen mit den Logikfunktionen UND/ODER realisieren

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen

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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