LEGO® Education SPIKE™ Prime-Set

Regen oder Sonnenschein?

Eine Wettervorhersage mithilfe qualitativer Cloud-Daten anzeigen

30-45 Min.
Einsteiger
Klassen 5–8
Regen oder Sonnenschein?
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Echtzeit-Wetterdaten verwenden, um eine Ausgabe zu steuern.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • zur Dokumentation, Veranschaulichung, Deutung und Präsentation von Beobachtungen und Ergebnissen u. a. Tabellen und/oder Diagramme nutzen
  • Experimente planen und durchführen, Messwerte erfassen und Ergebnisse protokollieren sowie erläutern, wie man dabei vorgeht

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

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

Technik
Arbeitsweisen:

  • Messwerte erfassen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden: Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung

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

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

Regen oder Sonnenschein?

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 (25 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen das Modell für die Wettervorhersage bauen.
  • Fordern Sie sie dazu auf, das Programm auszuführen. Erinnern Sie sie daran, dass Sie eine Stadt eingeben müssen, damit das Programm funktioniert. Versuchen Sie es zunächst mit Ihrem Wohnort.
  • Fordern Sie die Teams dazu auf, ihre Programme um eine „IF-ELSE“-Bedingung zu erweitern, um anzuzeigen, ob es regnet.
  • Lassen Sie die Teams ein Programm erstellen, mit dem das Modell das Wetter für die nächsten 5 Stunden vorhersagt.
  • Sagen Sie ihnen, dass sie auch an Bedingungen wie „bewölkt“, „teilweise bewölkt“, „Schnee“ oder „Nebel“ denken sollen.

4. Erklären (5 Min.)

  • Besprechen Sie, wie man mit Cloud-Daten eine Ausgabe steuern kann.
  • Fragen Sie, was wohl geschieht, wenn man den Wetter-Block auf eine andere Stadt oder ein anderes Land einstellt.

5. Vertiefen (10 Min.)

  • Fordern Sie die Teams dazu auf, die Wettervorhersagen in einer Tabelle festzuhalten.
  • Lassen Sie sie verschiedene Städte ausprobieren und die Vorhersage für mindestens 2 Orte aufzeichnen.
  • Sie sollen in den nächsten 5 Stunden das tatsächliche Wetter in ihre Tabellen eintragen und die Vorhersagedaten mit den tatsächlichen Daten vergleichen. Sie können auch mithilfe von Wetter-Websites und -Apps das aktuelle Wetter in anderen Städten prüfen.
  • 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 Wettervorhersagen, Wetterdaten und Cloud-Daten an.

  • Fragen Sie die Schülerinnen und Schüler, was sie sich unter Cloud-Daten vorstellen und ob ihnen Beispiele einfallen.
  • Lassen Sie sie eine Definition erarbeiten (z. B. Echtzeit-Daten sind Informationen, die immer aktuell gehalten werden und direkt aus einer Quelle stammen. Sie können über das Internet abgerufen werden.)

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

Video preview

Bautipps

Motoren richtig ausrichten
Damit diese Aufgabe wie beabsichtigt funktioniert, achten Sie darauf, dass die Teams die Motoren richtig ausgerichtet haben. Die Motoren müssen auf Null stehen, wenn die Arme unten sind.

Die Vorhersagen verifizieren
Verwenden Sie eine Tabelle wie diese oder lassen Sie die Teams eigene erstellen, um die Genauigkeit ihrer Vorhersagen zu überprüfen.

Der Wetterbericht für: eure Stadt!

  TT.MM.: Uhrzeit in hh:    Vorhersage    Wirklichkeit   
01.01.: 10sonnigbewölkt
.........

Programmiertipps

Achtung! Das kann gefährlich sein!

Die Wetter-Blöcke funktionieren nur mit einer Internetverbindung, da sie Echtzeitdaten verwenden.

Verwenden der Wetter-Blöcke
Die Wetter-Blöcke in der SPIKE App basieren auf Vorhersagen, nicht auf tatsächlichen Werten. Es stehen Vorhersagen zur Verfügung, die ab der aktuellen Zeit bis zu 240 Stunden in der Zukunft liegen.

Im Hilfebereich der SPIKE App finden Sie weitere Informationen zur Verwendung der Wetter-Blöcke.

Hauptprogramm

Beispiellösung

Weitere Programme

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Nur Städte verwenden, in denen die Sonne scheint

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

  • Eine Liste zufällig ausgewählter Städte aus aller Welt zeigen und fragen, welche wohl die beste(n) für einen Urlaub wäre(n)
  • Die Modelle mit zusätzlichen Steinen individuell verändern 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 können präzise beschreiben, was Cloud-Daten sind.
  • Sie können Cloud-Daten erstellen und in ihren Programmen verwenden.
  • Sie können die gesammelten Ergebnisse der Cloud-Daten nutzen, um das Wetter genau vorherzusagen.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe ein Programm erstellt, das das Wetter für meinen Wohnort genau vorhersagt.
  • Gelb: Ich habe ein Programm erstellt, das das Wetter für 2 Städte genau vorhersagt.
  • Lila: Ich habe ein Programm erstellt, das das Wetter für 2 Städte genau vorhersagt, und herausgefunden, welche Orte aktuell am besten für einen Ski- oder Strandurlaub geeignet sind.

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

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

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler einen TV-Wetterbericht nachstellen. Sehen Sie sich einige Online-Videos dazu an, wie Wetterberichte präsentiert werden. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler dann selbst das Wetter mit ihren LEGO Modellen und anderen Materialien vorhersagen. Sie können auch Orte für einen Wochenendurlaub vorschlagen!

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

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Da Wetterberichte versuchen, etwas in der Zukunft liegendes vorherzusagen, sind sie nicht immer genau. Fordern Sie die Teams dazu auf, mit ihren Tabellen die prozentuale Genauigkeit ihrer Daten zu berechnen.

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:

  • Naturwissenschaften, Technik, Maschinenbau & Mathematik (Maschinenbau und Technik)
  • Naturwissenschaften, Technik, Maschinenbau & Mathematik (Naturwissenschaften und Mathematik)
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • Echtzeit-Wetterdaten verwenden, um eine Ausgabe zu steuern.

LEGO® Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik
Denk- und Arbeitsweisen / Arbeitsmethoden:

  • zur Dokumentation, Veranschaulichung, Deutung und Präsentation von Beobachtungen und Ergebnissen u. a. Tabellen und/oder Diagramme nutzen
  • Experimente planen und durchführen, Messwerte erfassen und Ergebnisse protokollieren sowie erläutern, wie man dabei vorgeht

Informationsaufnahme und -verarbeitung / Informatik:

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

Technik
Arbeitsweisen:

  • Messwerte erfassen

Informatik
Programmierung / Algorithmen:

  • algorithmische Grundbausteine erläutern und zielorientiert anwenden: Anweisung – Sequenz – Schleife – Verzweigung – Bedingung

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

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

Die maximale Anzahl an Produkte beträgt 99 Stück wurde erreicht.

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