LEGO® Education SPIKE™ Prime Set

Gedächtnisspiel

Mehrere Werte gleichzeitig in einem Array aufzeichnen und Werte vergleichen

45-90 Min.
Fortgeschrittene
Klassen 5–8
Gedächtnisspiel
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Möglichkeiten erkunden, wie man Werte in einem Array speichern und diese Informationen für einen bestimmten Zweck nutzen kann sowie
  • ihre Fähigkeiten weiterentwickeln, Muster zu erkennen und effektive Programme zu erstellen.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • Elemente einer Programmiersprache beschreiben (z. B. Anweisung – Sequenz – Bedingung – Verzweigung – Schleife – Zähler – Zeitglied – Unterprogramm)

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden:
    Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung
  • Variablen als änderbaren Wertespeicher (z. B. als Speicher für Punktestand, Rundenzähler in Spielen etc.) erläutern, sowie Variablen und Wertzuweisungen einsetzen, um Programmabläufe zu codieren
  • wenden den Datentyp Feld (Array) bei einfachen Problemstellungen fachgerecht zur Speicherung und Verwaltung gleichartiger Daten an

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
Proportionalität (Funktionaler Zusammenhang):

  • Beziehungen erkunden und Zusammenhänge durch Tabellen und/oder Graphen darstellen

Leitidee Daten und Zufall:

  • Daten graphisch darstellen auch unter Verwendung von Software

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
Teilen mit:

Gedächtnisspiel

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 die Aufgabe.

3. Erkunden (15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen das Gedächtnisspiel bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Programm auszuführen und zu prüfen, ob ihr Modell richtig funktioniert. Der Spielmeister sollte die Position des roten Steins im Steinstapel anzeigen.

4. Erklären (10 Min.)

  • Lassen Sie die Teams das Modell so programmieren, dass es einen zweiten roten Stein in einem zweiten Steinstapel (Spieler 2) erkennt.
  • Stellen Sie sicher, dass die Schülerinnen und Schüler verstehen, was ein Array ist, und den Begriff auch erklären können.

5. Vertiefen (15 Min.)

  • Erklären Sie das Gedächtnisspiel und geben Sie den Teams etwas Zeit, ihre Algorithmen zu schreiben.

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

Sprechen Sie über das Gedächtnisspiel und wie wichtig es ist, sein Gehirn zu trainieren. Stellen Sie entsprechende Fragen, wie zum Beispiel:

  • Warum ist es wichtig, sein Gehirn zu trainieren?
  • Was ist ein Array?
  • Wie wird ein Array in unserem Gedächtnisspiel genutzt?
  • Wie können Spiele älteren Menschen dabei helfen, ihr Gedächtnis zu trainieren?

Zeigen Sie das Video, in dem erklärt wird, was die Schülerinnen und Schüler jetzt tun sollen.

Video preview

Bautipps

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

  • Teammitglied A: Kopf des Spielmeisters
  • Teammitglied B: Körper des Spielmeisters

Verwenden des Farbsensors
Im Hilfebereich der SPIKE App finden Sie weitere Informationen zur Verwendung des Farbsensors.

Regeln für das Gedächtnisspiel
Das Ziel dieser Aufgabe besteht darin, ein Programm für ein Gedächtnisspiel zu schreiben.

Die Spielregeln:

  • Spieler 1 füttert den Spielmeister mit einem Stapel Steine und der Spielmeister zeichnet die Reihenfolge der Farben in einem Array auf.
  • Spieler 2 füttert den Spielmeister mit einem zweiten Stapel und der Spielmeister zeichnet die Reihenfolge der Farben in einem zweiten Array auf.
  • Das Programm des Spielmeisters vergleicht die beiden Arrays miteinander. Anschließend zeigt er mit einer leuchtenden LED an, an welchen Stellen sich im Stapel Steine mit denselben Farben befinden.
  • Spieler 2 darf jetzt die Steine neu anordnen und versuchen, die Reihenfolge von Spieler 1 zu kopieren.

Programmiertipps

Hauptprogramm

Beispiellösung

Weitere Programme

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Ohne technische Hilfsmittel zunächst erklären, was ein Array ist
  • Das Spiel zu Beginn mit kleineren Stapeln (3 anstatt 5 Steinen) spielen

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

  • Verschiedene Verbesserungen am Spiel vornehmen lassen (z. B. mehr als 3 Farben verwenden oder die Reaktion der LED auf eine richtige oder falsche Reihenfolge verändern)
  • Eine Funktion hinzufügen lassen, damit Spieler 2 nur 5 Versuche hat, um die richtige Reihenfolge zu finden
  • Verschiedene Theorien zu geordneten Listen untersuchen lassen, die häufig in der Informatik angewendet werden

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 genau erklären, was ein Array ist.
  • Sie können ein Array erstellen und in ihren Programmen richtig verwenden.
  • Sie können mehrere Arrays in ihren Programmen verwenden und dabei die einzelnen Index-Werte vergleichen.

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

  • Blau: Ich habe ein Array in meinem Programm verwendet.
  • Gelb: Ich habe ein zweites Array in meinem Programm erstellt.
  • Lila: Ich kann Arrays wie ein Profi verwenden! Ich kann an den Arrays verschiedene Operationen ausführen. Ich löse jede Array-Aufgabe!

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

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

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler eine Präsentation vorbereiten, mit der sie das Spiel erklären. Dabei müssen sie die richtigen Fachbegriffe verwenden. Zum Beispiel:

▷ Wahrscheinlichkeit
▷ Mittelwert
▷ Durchschnitt
▷ Array
▷ Array-Index

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

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Besprechen Sie verschiedene statistische Konzepte.

▷ Erfassen Sie bivariate Daten (z. B. die Uhrzeit des Spiels und die Anzahl an Versuchen, bis die richtige Reihenfolge gefunden wurde) und untersuchen Sie die Beziehung zwischen den Werten

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:

  • Gesundheitswissenschaft (Fachkräfte im Gesundheitswesen)
  • Gesundheitswissenschaft (Ärzte & Pflegekräfte)
  • Gesundheitswissenschaft (medizinische Fachangestellte)
  • Informationstechnik (Computer-Programmierung)
  • Naturwissenschaften, Technik, Maschinenbau & Mathematik (Naturwissenschaften und Mathematik)
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Möglichkeiten erkunden, wie man Werte in einem Array speichern und diese Informationen für einen bestimmten Zweck nutzen kann sowie
  • ihre Fähigkeiten weiterentwickeln, Muster zu erkennen und effektive Programme zu erstellen.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Bauanleitungen

Naturwissenschaften und Technik
Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

  • Elemente einer Programmiersprache beschreiben (z. B. Anweisung – Sequenz – Bedingung – Verzweigung – Schleife – Zähler – Zeitglied – Unterprogramm)

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden:
    Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung
  • Variablen als änderbaren Wertespeicher (z. B. als Speicher für Punktestand, Rundenzähler in Spielen etc.) erläutern, sowie Variablen und Wertzuweisungen einsetzen, um Programmabläufe zu codieren
  • wenden den Datentyp Feld (Array) bei einfachen Problemstellungen fachgerecht zur Speicherung und Verwaltung gleichartiger Daten an

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
Proportionalität (Funktionaler Zusammenhang):

  • Beziehungen erkunden und Zusammenhänge durch Tabellen und/oder Graphen darstellen

Leitidee Daten und Zufall:

  • Daten graphisch darstellen auch unter Verwendung von Software

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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