LEGO® Education SPIKE™ Prime-Set

Fünfmal wiederholen

Variablen nutzen, um die Anzahl an Sit-ups und verbrannten Kalorien während des Trainings zu zählen

30-45 Min.
Einsteiger
Klassen 5–8
Fünfmal wiederholen
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • mehrere numerische Variablen deklarieren und
  • einfache Berechnungen mit den Variablen durchführen.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik

Informationsaufnahme und –verarbeitung / Informatik:

  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben sowie darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Informatik

Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • Algorithmen analysieren, interpretieren und modifizieren, um die Fähigkeit zu erlangen, fremde Programme flexibel und kritisch zu beurteilen und zu bewerten
  • Variablen als änderbaren Wertespeicher (z. B. als Speicher für Punktestand, Rundenzähler in Spielen etc.) erläutern sowie Variablen und Wertzuweisungen einsetzen, um Programmabläufe zu programmieren

Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik 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

Leitidee Daten und Zufall:

  • Daten graphisch darstellen; auch unter Verwendung von Software

Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Mathematik 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

Fünfmal wiederholen

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 die Aufgabe.

Erkunden (15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen den Personal Trainer Leo bauen.
  • Sie sollen das Programm ausprobieren, um sicherzustellen, das Leo funktioniert.

Erklären (10 Min.)

  • Fordern Sie die Teams dazu heraus, mithilfe von Variablen Leos Sit-ups zu zählen.

Vertiefen (15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler eine zweite Variable zum Programm hinzufügen, um die Anzahl an Kalorien zu berechnen, die sie selbst beim Sit-up-Training verbrennen würden.
  • Geben Sie ihnen Zeit, ihre Modelle individuell zu verändern.

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 Sport an.

  • Sprechen Sie über das Trainingsprogramm von Athleten, Reha-Sport nach Verletzungen, Sport im Alter usw.
  • Besprechen Sie die Anwendungsmöglichkeiten eines Zählers, indem Sie nach alltäglichen Situationen fragen, in denen man Zählfunktionen findet. Zum Beispiel:

▷ Anzahl an E-Mails
▷ Likes in den sozialen Medien
▷ Freie Parkplätze in einem Parkhaus

  • Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, zu beschreiben, was eine Variable ist.

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

Video preview

Bautipps

Nicht zu schnell bitte
Bei diesem Modell sollte man den mittelgroßen Motor mit einer Geschwindigkeit von 75 % betreiben.

Motoren richtig ausrichten
Stellen Sie sicher, dass die Teams die Motoren in ihren Modellen richtig ausgerichtet haben (wie in der Bauanleitung dargestellt). Dadurch ist es leichter, das Modell zu programmieren.

Programmiertipps

Hauptprogramm

Beispiellösung

Weitere Programme

Differenzierung

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

  • Vor Beginn eine Aufgabe mit Variablen ohne technische Hilfsmittel bearbeiten

▷ Verwenden Sie ein Glas (repräsentiert die Variable) und geben Sie nach und nach etwas hinein (z. B. Murmeln).
▷ Erklären Sie, dass eine Variable wie ein Glas ist, das einige Informationen (die Murmeln) speichert.

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

  • Verschiedene Geschwindigkeiten zu den Sit-ups hinzufügen (z. B. 2 langsame und 3 schnelle)
  • Die Programme so verändern lassen, dass sie die verschiedenen Arten von Sit-ups zählen und die unterschiedlichen Werte anzeigen
  • Leo so programmieren, dass er den Bewegungen des Tablets folgt

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 erklären, was eine Variable ist.
  • Sie können eine Variable erstellen und korrekt in ihren Programmen verwenden.
  • Sie können Variablen einsetzen, um verschiedene Werte zu zählen.

Selbsteinschätzung

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

  • Blau: Ich habe eine Variable erstellt, die zählt, wie viele Sit-ups Leo macht.
  • Gelb: Ich habe eine zweite Variable hinzugefügt, um die verbrannten Kalorien zu zählen.
  • Lila: Ich habe mein Programm verändert, um die Übungen in verschiedenen Geschwindigkeiten und Abfolgen auszuführen.

Lernbeobachtung durch Mitschüler
Ermutigen Sie die Schülerinnen und Schüler dazu, ihren Klassenkameraden Rückmeldungen zu geben:

  • Lassen Sie sie einander mit der Steine-Skala (siehe oben) bewerten.
  • Lassen Sie sie einander konstruktives Feedback geben, um die Gruppenleistung in der nächsten Unterrichtsstunde zu verbessern.

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit

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

  • Fragen Sie nach Beispielen für Trainingsprogramme und besprechen Sie, worin sich diese unterscheiden. Lassen Sie sie eine Verbindung zwischen der Art der Übung bzw. der Anzahl an Wiederholungen und der Wirkung ziehen, die die Übung auf den Körper haben würde.
  • Fordern Sie sie dazu auf, einen Vortrag über verschiedene Trainingsprogramme auszuarbeiten.

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

 

Erweiterung: Mathematik

Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Die Schülerinnen und Schüler auf verschiedene Arten lineare Beziehungen erkunden lassen
  • Lassen Sie sie ein Liniendiagramm für die Werte der verschiedenen Variablen (z. B. Anzahl, Kalorien, Arbeit) in Abhängigkeit von der Anzahl der von Leo durchgeführten Sit-ups zeichnen.
  • Lassen Sie sie die mathematische Gleichung dieses Diagramms ermitteln (y = mx + b).

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:

  • Bildungswesen (Unterrichten)
  • Gesundheitswissenschaft (Biomedizin)
  • Gesundheitswissenschaft (Ärzte & Pflegekräfte)
  • Informationstechnik (Spiele-Programmierung)
Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • mehrere numerische Variablen deklarieren und
  • einfache Berechnungen mit den Variablen durchführen.

LEGO Education SPIKE Prime-Set

Naturwissenschaften und Technik

Informationsaufnahme und –verarbeitung / Informatik:

  • Algorithmen in einer Programmiersprache entwickeln, beschreiben sowie darstellen und damit Steuerungsabläufe realisieren (z. B. Robotik)

Informatik

Programmierung / Algorithmen:

  • Algorithmen zum Lösen von gegebenen Problemstellungen aus verschiedenen Anwendungsgebieten entwerfen
  • Algorithmen analysieren, interpretieren und modifizieren, um die Fähigkeit zu erlangen, fremde Programme flexibel und kritisch zu beurteilen und zu bewerten
  • Variablen als änderbaren Wertespeicher (z. B. als Speicher für Punktestand, Rundenzähler in Spielen etc.) erläutern sowie Variablen und Wertzuweisungen einsetzen, um Programmabläufe zu programmieren

Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Technik und Informatik 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

Leitidee Daten und Zufall:

  • Daten graphisch darstellen; auch unter Verwendung von Software

Folgende Kompetenzen aus den Bildungsplänen für Mathematik 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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