SPIKE™ Prime-Set

Aufwärmtraining

Üben, virtuelle Energiewerte grafisch darzustellen.

30-45 Min.
Einsteiger
Klassen 5–8
Warm up - Lesson Header

Vorbereiten für integriertes Lernen

  • Diese Aufgabe wird hauptsächlich mithilfe der SPIKE App bearbeitet. Ihre Schülerinnen und Schüler erstellen eine Simulation mit den Programmierblöcken, ohne dabei eine Verbindung zum SPIKE Prime-Hub herzustellen. Wenn Sie die Aufgabe lieber mit dem SPIKE Prime-Set durchführen möchten, finden Sie die Bauanleitungen dafür unter Zusätzliche Ressourcen auf dieser Seite.
  • Sehen Sie sich das Video auf dieser Seite an.
  • Lesen Sie sich das Schülermaterial für diese Aufgabe durch. Klicken Sie dazu auf den entsprechenden Link auf dieser Seite oder in der SPIKE App.
  • Folgende Aspekte sollten Sie gegebenenfalls vorab bedenken:
    • Wählen Sie die richtigen Hilfsmittel und den richtigen Ort aus. Videos anzusehen, im Lehrbuch zu lesen oder sich auf eine praktische Übung vorzubereiten, ist zum Beispiel problemlos von zu Hause aus möglich. Das Experiment durchzuführen und Daten bei der praktischen Arbeit zu erfassen, sind eher Aufgaben für das Klassenzimmer.
    • Verwenden Sie verschiedene Hilfsmittel und Möglichkeiten zur Differenzierung. Auf diese Weise können Sie alle Schülerinnen und Schüler besser einbeziehen und die Lernergebnisse verbessern.
    • Bieten Sie verschiedene Möglichkeiten für die virtuelle Zusammenarbeit an. Hier sind einige Beispiele:
      • Videokonferenzen
      • Blogs, Chats oder Pinnwände
      • Digitale Versionen der Schülerarbeitsblätter
    • Passen Sie den Ablauf der Aufgabe an, wenn nicht die gesamte Aufgabe im Klassenzimmer erledigt werden kann. Unten finden Sie einen beispielhaften Ablauf.
Vor dem Unterricht Im Unterricht Nach dem Unterricht
Einführen Erforschen, Erklären Erweitern, Evaluieren
- Verwenden Sie Online-Tools zum gemeinsamen Diskutieren oder Recherchieren des Themas.
- Zeigen Sie die Videos, in denen erklärt wird, was die Schülerinnen und Schüler tun sollen. Verweisen Sie auf die SPIKE App oder die URL auf dem Schülerarbeitsblatt.
- Schaffen Sie möglichst viele Möglichkeiten für die praktische Arbeit und für Zusammenarbeit. - Verwenden Sie Online-Tools, um Ergebnisse zu präsentieren, die Arbeiten zu beurteilen und die Aufgabe zu erweitern.
  • Hier sind einige weitere Möglichkeiten, mit denen Sie die Aufgabe an die Bedürfnisse Ihrer Klasse anpassen können:
    • Zeigen Sie die Videos, in denen erklärt wird, was die Schülerinnen und Schüler tun sollen. Verweisen Sie auf die SPIKE App oder die URL auf dem Schülerarbeitsblatt.
    • Verwenden Sie eigene Materialien, die Sie zum jeweiligen Thema bereits vorbereitet haben.
    • Passen Sie das Schüler-Erfinderheft so an, dass sich die Schülerinnen und Schüler damit auf das Lernerlebnis vorbereiten und über ihre Ergebnisse nachdenken können. (Siehe „Zusätzliche Ressourcen“.)
    • Verwenden Sie den Aufgaben-Überblick (eine einfach zu verwendende Übersichtsseite), um die Schülerinnen und Schüler mit einer offenen Aufgabe herauszufordern. (Siehe „Zusätzliche Ressourcen“.)

Einführen

(Vor dem Unterricht, 20 Min.)

  • Das Thema dieser Aufgabe ist metabolische Energie bzw. umsetzbare Energie. Ihre Schülerinnen und Schüler werden virtuelle Kalorienwerte, die bei verschiedenen Übungen verbrannt werden, grafisch darstellen. Diese Daten dienen als Näherungswerte für das MET (metabolische Äquivalent), mit dessen Hilfe sie verschiedene Energieformen erforschen können. In den späteren Aufgaben der Lerneinheit wird hierauf eine breitere Diskussion über kinetische und potenzielle Energie aufgebaut.
  • Verwenden Sie verschiedene Materialien, um eine spannende Einführung in das Thema metabolische Energie zu geben.

Eine Diskussion anregen

Beginnen Sie ein Gespräch, indem Sie relevante Fragen stellen. Hier sind einige Vorschläge:
- Könnt ihr zwei intelligente Tracking-Geräte benennen und beschreiben, was sie tracken bzw. aufzeichnen?
- Welche Energieform verbraucht ihr, wenn ihr Sport treibt?
- Wie könnt ihr diese Energie messen?
- Welche Einheit würdet ihr verwenden, um diese Energie zu messen?

Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler ihre Gedanken als Hypothese formulieren und aufschreiben.

Erforschen

(Im Unterricht, 30 Min.)

  • Die Schülerinnen und Schüler sollen sich zunächst mit dem Programm vertraut machen, das im Programmierbereich bereits vorbereitet ist.
  • Lassen Sie sie im Liniendiagramm-Tool beobachten, was geschieht, wenn virtuelle Kalorien verbrannt werden, und ihre Beobachtungen beschreiben.

Erklären

(Im Unterricht, 15 Min.)

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler eine Trainingssimulation erstellen. Erklären Sie, dass sie eine Robotersimulation auf dem Bildschirm verwenden sollen, um die Übungen durchzuführen.
  • Dann sollen sie die Anzahl an virtuellen Kalorien grafisch darstellen, die der Roboter während der Übungen verbrennt.
  • Dazu sollen sie den Datensatz verwenden, der schon im Liniendiagramm vorbereitet ist.

Erweitern

(Nach dem Unterricht, 20 Min.)

  • Weisen Sie den Schülerinnen und Schülern Zusatzaufgaben zu, um das Gelernte zu festigen. Vorschläge:
    • Lassen Sie sie jeweils ein eigenes Video erstellen, in dem sie selbst die Übungen aus der Robotersimulation durchführen.
    • Lassen Sie sie erklären, was ein „MET“ ist und wie sie damit ihren Energieverbrauch überwachen können.

Evaluieren

  • Geben Sie allen Schülerinnen und Schülern einzeln Rückmeldung zu ihrer jeweiligen Leistung.
  • Zur Unterstützung können Sie hierfür die Bewertungsraster nutzen.

Leistungsbewertung

Checkliste für Beobachtungen
Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala, wie zum Beispiel:

  • Erwartungen zum Teil erfüllt
  • Erwartungen vollständig erfüllt
  • Erwartungen übertroffen

Nutzen Sie die folgenden Kriterien, um den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler zu beurteilen:

  • Sie können mithilfe virtueller Kalorienwerte Diagramme erstellen.
  • Sie können Werte für die weitere Verarbeitung exportieren.
  • Sie können virtuelle Übungen erstellen, virtuelle Werte grafisch darstellen und anhand der Diagramme erklären, was metabolische Energie ist.

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

  • Blau: Ich kann ein kurzes Programm erstellen, das Bilder eines Roboters anzeigt.
  • Gelb: Ich kann ein Programm erstellen, das ein Liniendiagramm erzeugt.
  • Lila: Ich kann ein Programm erstellen, das ein komplexes Liniendiagramm erzeugt, in dem verschiedene Steigungen veranschaulicht werden.

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

  • Lassen Sie sie einander mit der Steine-Skala (siehe oben) bewerten.
  • Lassen Sie sie einander konstruktives Feedback geben, damit sie ihre Leistung in der nächsten Unterrichtsstunde verbessern können. Dies ist eine großartige Gelegenheit, um im Rahmen des integrierten Lernens Online-Tools für Videokonferenzen oder Blogs einzubinden.
assessment-general.png

Differenzierung

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

  • Die Schülerinnen und Schüler mithilfe der Bauanleitung „Der Riese“ ein physisches Modell bauen und dann das Experiment mit ihren Modellen durchführen lassen
  • Sicherstellen, dass die Schülerinnen und Schüler das vorgeschlagene Programm in der SPIKE App so anpassen, dass es für ihr eigenes Modell geeignet ist

Tipps

Bautipps
Beispielmodell für diese Aufgabe
Sie können dieses Modell bauen und verwenden. Dafür benötigen Sie ein SPIKE Prime-Set.

ALL_ROBOTS.png

Programmiertipps
Den Streaming-Modus verwenden
Um ein Programm ohne Verbindung zum Hub auszuführen, müssen Sie den Streaming-Modus verwenden. In diesem Modus werden die Programmierblöcke nacheinander über Ihr Gerät ausgeführt.

Hauptprogramm (ohne Modell)

SPIKE Prime Science Warm Up - Step02 - de-de

Mögliches Programm (für das vorgeschlagene Beispielmodell)

SPIKE Prime Science Warm Up Robot - de-de

Tipp: Wissenschaftliche Daten

Hier sehen Sie ein Beispiel dafür, mit welchen Daten die Schülerinnen und Schüler bei diesem Experiment zu tun haben werden.

Science-Data.png

Erweiterungen

Erweiterung: Mathematik
Um die Entwicklung mathematischer Fähigkeiten zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler weitere Gleichungen der Form y = mx + b untersuchen und ihre Beobachtungen beschreiben.
  • Lassen Sie sie die folgenden Fragen schriftlich beantworten:
    • Warum beginnt das gezeichnete Diagramm bei 0,0?
    • Warum sind einige Kurven steiler als andere?
    • Wie erhält man negative Kurven (d. h. fallende Kurven)?
    • Was würde eine fallende Kurve bedeuten?

Hinweis: Die Erweiterungen erfordern zusätzliche Zeit.

MATH.png

Erweiterung: sprachliche Ausdrucksfähigkeit
Um die Entwicklung der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit zu fördern, können Sie Folgendes tun:

  • Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler verschiedene Arten von Energie recherchieren und anhand von schriftlichen oder gezeichneten Beispielen beschreiben (z. B. metabolische, potenzielle, kinetische, elektrische Energie). Achten Sie darauf, dass sie sich insbesondere mit der potenziellen und kinetischen Energie beschäftigen, da diese Konzepte in dieser Lerneinheit immer wieder auftauchen.

Hinweis: Die Erweiterungen erfordern zusätzliche Zeit.

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In welchen Berufen sind diese Fähigkeiten gefragt?
Schülerinnen und Schüler, die sich für diese Aufgabe begeistern, könnten sich auch für folgenden Berufszweig interessieren:

  • Gesundheitswesen

Unterstützung für Lehrkräfte

Die Schülerinnen und Schüler werden

  • ein Programm für das Liniendiagramm-Tool von LEGO® Education SPIKE Prime erstellen;
  • mithilfe von virtuellen Energiewerten Daten grafisch darstellen.

Gerät, auf dem die LEGO Education SPIKE App installiert ist
LEGO Education SPIKE Prime-Set (optional)

MATHEMATIK

Daten

  • Daten unter Verwendung von Software grafisch darstellen

Funktionaler Zusammenhang

  • Zusammenhänge darstellen
  • mit linearen Funktionen umgehen

INFORMATIK

Informationsgesellschaft

  • aktuelle Technologien erläutern, die personenbezogene Daten sammeln

Algorithmen

  • Algorithmen in einer geeigneten (z. B. visuellen) Programmierumgebung entwerfen
  • ein Softwareprojekt unter Anleitung durchführen

Prozessbezogene Kompetenzen

  • Vernetzen
  • Kommunizieren
  • Bewerten

PHYSIK

Energie

  • Größenordnungen von Leistungen im Alltag (körperliche Tätigkeit) ermitteln und vergleichen
  • Zusammenhang von zugeführter Energie, nutzbarer Energie und Wirkungsgrad bei Energieübertragung beschreiben
  • Beispiele für die Speicherung von Energie in verschiedenen Energieformen nennen und beschreiben (insbesondere potentielle und kinetische Energie)

Materialien für Schülerinnen und Schüler

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