LEGO® Education SPIKE™ Prime Set

Außer Betrieb

Fehler in einem Programm finden und beheben, damit ein Lieferwagen wie beabsichtigt funktioniert

30-45 Min.
Einsteiger
Klassen 5–8
Außer Betrieb
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Programmierfehler finden und beheben.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • Fehlerquellen feststellen und Maßnahmen zur Fehlervermeidung ableiten

Technik
Arbeitsweisen:

  • Fehler erkennen und selbstständig Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung durchführen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Abläufe (z.B. bedingte Bewegung eines Roboters) analysieren und gliedern diese in sinnvolle Teilschritte, um dazu eindeutige Handlungsvorschriften zu formulieren
  • ihre einfachen Programme und Codeabschnitte schrittweise testen und optimieren und deren Wirkung beschreiben

Robotik / Automatisierte Prozesse:

  • Programm implementieren, testen und optimieren, um mit dem konstruierten Roboter bzw. eingebettetem System eine Aufgabe zu lösen (z.B. Folgen einer Linie) bzw. zur Steuerung einer technischen Komponente

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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Außer Betrieb

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 (15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen den Lieferwagen bauen.
  • Fordern Sie die Teams dazu auf, das Programm auszuführen. Sie dürfen dabei nicht vergessen, dass das Programm Fehler enthält, die behoben werden müssen.

4. Erklären (5 Min.)

  • Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, ihre Fehlersuch-Methoden vorzustellen.

5. Vertiefen (15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler den zweiten Programmierstapel ausprobieren.
  • Bitten Sie sie, eine Liste aller Fehler aufzustellen, die sie gefunden haben.
  • Geben Sie ihnen einige Minuten Zeit, um das Programm zu korrigieren.
  • Lassen Sie jedes Team ein eigenes Programm schreiben, mit dem der Lieferwagen einem zweiten Weg folgt (wie im Video gezeigt).
  • Damit keine neuen Fehler im Programm entstehen, sollen sie die wichtigsten Schritte dokumentieren.
  • 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 tut ihr, wenn mit eurem Fahrrad etwas nicht stimmt?
  • Wie reagiert ihr, wenn ihr euer Smartphone oder Tablet nicht aktualisieren könnt?
  • Wie überprüft ihr eure eigene Arbeit, wenn ihr eine Matheaufgabe löst?

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

Video preview

Bautipps

Ein witziger kleiner Lieferwagen
Dieser kleine Lieferwagen bewegt sich auf seine ganz eigene Weise. Mit den beiden vorderen, mittelgroßen Motoren fährt er vorwärts und rückwärts. Der hintere große Motor ist für die Lenkung zuständig. Allerdings sind die Bewegungen dieses Modells etwas schwer vorhersehbar.

Programmiertipps

Hauptprogramm

Beispiellösung

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Die Aufgabe in größeren Gruppen bearbeiten lassen und die Schülerinnen und Schüler bei der Fehlersuche unterstützen

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

  • Eine PDF-Datei mit „Problem-Karten“ erstellen und die Teams dann so viele Probleme wie möglich in einer Unterrichtsstunde lösen lassen
  • Diese Probleme dem Schwierigkeitsgrad nach bearbeiten lassen und beim einfachsten Problem beginnen

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 Fehler in einem Programm finden.
  • Sie können die gefundenen Fehler beheben.
  • Sie können Änderungen und Verbesserungen an einem Programm korrekt dokumentieren.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe mehrere Fehler im Programm gefunden.
  • Gelb: Ich habe alle Fehler im Programm gefunden und sie behoben.
  • Lila: Ich habe alle Fehler im Programm gefunden und sie behoben. Außerdem habe ich alle Lösungswege aufgeschrieben, damit andere ihre Programme mithilfe meiner Aufzeichnungen korrigieren können.

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

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

  • Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler eine detaillierte Checkliste mit allen Aspekten erstellen, die beim Programmieren überprüft werden müssen.
  • Zeigen Sie ihnen, wie man Kommentare zu ihren Programmen hinzufügt. Betonen Sie dabei, wie wichtig es ist, dass die Kommentare präzise und leicht verständlich sind.

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

 

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Geben Sie ihnen eine Matheaufgabe und veranschaulichen Sie daran die Fehlersuche und -behebung. Zum Beispiel:
  • ein zu lösendes Problem richtig eingrenzen
  • jeden Schritt des Prozesses überprüfen

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

  • Programmierfehler finden und beheben.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • Fehlerquellen feststellen und Maßnahmen zur Fehlervermeidung ableiten

Technik
Arbeitsweisen:

  • Fehler erkennen und selbstständig Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung durchführen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Abläufe (z.B. bedingte Bewegung eines Roboters) analysieren und gliedern diese in sinnvolle Teilschritte, um dazu eindeutige Handlungsvorschriften zu formulieren
  • ihre einfachen Programme und Codeabschnitte schrittweise testen und optimieren und deren Wirkung beschreiben

Robotik / Automatisierte Prozesse:

  • Programm implementieren, testen und optimieren, um mit dem konstruierten Roboter bzw. eingebettetem System eine Aufgabe zu lösen (z.B. Folgen einer Linie) bzw. zur Steuerung einer technischen Komponente

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
Schülerarbeitsblätter
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