Vorbereitung auf das Wetter

(HINWEIS: Diese Aufgabe besteht aus zwei Teilen: Teil A und Teil B. Beide Teile sind wichtig, um das Lernziel zu erreichen. Wenn die Zeit begrenzt ist, lesen Sie sich beide Teile durch und wählen Sie die Elemente aus, die den Bedürfnissen Ihrer Schülerinnen am besten entsprechen.)*

Bei dieser Aufgabe geht insbesondere darum, anhand eines Modells die Behauptung zu stützen, dass ein bestimmtes Konzept eines Haustierhauses ein bestimmtes Problem löst. Die Schüler*innen entwerfen und bauen das Haustierhaus mithilfe von Beispielbildern, die zur Anregung dienen. Ermutigen Sie sie dazu, ihre eigenen Ideen für den Entwurf und Bau eines Modells für ein Haustierhaus umzusetzen.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund – Vorbereitung auf das Wetter: Lösungen für wetterbedingte strukturelle Gefahren berücksichtigen die verschiedenen Arten, wie Wetter Gefahren erzeugt:
  • Sowohl Windgeschwindigkeit und -richtung als auch die Form eines Bauwerks beeinflussen seine Stabilität. Sichere Verbindungen tragen dazu bei, dass Strukturen starken Winden standhalten, ebenso wie das Platzieren der Struktur hinter etwas, um den Wind umzuleiten (z. B. eine Baumreihe).
  • Der angesammelte Schnee ist sehr schwer und kann ungleichmäßig verteilt sein, was zum Einsturz des Daches führen kann. Zusätzliche Verstrebungen sorgen für zusätzliche Festigkeit; durch die Schräglage kann der Schnee abrutschen.
  • Überschwemmungsschäden können reduziert werden, indem Gebäude angehoben und Materialien verwendet werden, die nass werden können, und wenn das Land abfällt, um das Wasser abzuleiten.
  • Gewitter können Blitze enthalten, die Gebäude direkt beschädigen oder Bäume treffen können, die dann auf die Struktur fallen.
    **Vorwissen aufbauen – Vorbereitung auf das Wetter:- Nutzen Sie Lehrmaterialien aus den Naturwissenschaften wie Informationen, Bilder und Definitionen.
  • Zu den wetterbedingten Gefahren gehören Schäden durch starke Winde, Überschwemmungen, Blitzschlag oder Schnee.
  • Wo und wie Gebäude gebaut und platziert werden, kann die Auswirkungen von Sturmschäden verringern.
  • Eine Behauptung beantwortet eine Frage zu einem Problem und wird durch ein Argument gestützt, das Beweise und Begründungen verwendet, um zu erklären, warum eine Lösung ein Problem beseitigen kann. Zu den Beweisen können Gründe, Fakten und logische Ursache-/Wirkungs-Beziehungen gehören (starke Regenfälle verursachen Überschwemmungen, Blitzschlag verursacht Brände).
  • Die wichtigen Begriffe: Gefahr, Behauptung, Beweis
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  *die Tutorials zu Gyrosensor und Licht im Startmenü der SPIKE App zu nutzen;
  • die Abschnitte Sensor, Soundeffekt-Blöcke und Lichtblöcke des Menüs Hilfe>Textblöcke in der SPIKE App zu nutzen, um weitere Unterstützung bei der Verwendung und Programmierung des Gyrosensors, der Lichtmatrix und der Soundoptionen auf verschiedene Arten zur Simulation von Sturmbedingungen zu erhalten;
  • mithilfe der Aufgabe Flug mit dem Hubschrauber Erfahrungen mit dem Neigungssensor zu sammeln.

TEIL A (45 Minuten)

Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Daniel hat gelernt, dass starke Stürme die Häuser von Haustieren beschädigen können. Helft ihm, ein Haustierhaus zu entwerfen, das Tiere bei Stürmen schützt.

• EINSTIEG – Regen Sie eine kurze Diskussion über das Thema an – unter Umständen mit den Bildern aus der Unterrichtseinheit.

  • Welche Gefahren können Wetterereignisse wie Stürme mit sich bringen? (Überschwemmungen, starker Schneefall, starke Winde, Blitze, Tornados)
  • Wie entwirft man Gebäude, um diese Gefahren zu verringern? (Mögliche Antworten sind: das Aufstellen von Bauwerken auf Stelzen über Hochwasser mit Materialien, die nass bleiben dürfen; das Bauen von Dächern, die stark genug sind, um schwerem Schnee standzuhalten; das Abschrägen von Dächern, damit der Schnee abrutscht; das Vermeiden großer ebener Flächen, die umgeweht werden können; die Verwendung von Pflanzen, um den Wind abzulenken; das Einbauen von Blitzableitern; das Einrichten von Sturmschutzkellern für Tornados.)
  • Wählen Sie eine Art von Sturmgefahr aus, für die die Schülerinnen ein Modellhaus entwerfen und bauen sollen.*

• Jede Gruppe erhält dafür ein SPIKE^™ Essential-Set und ein digitales Endgerät.

• Bei der Bearbeitung der Aufgabe können die Schülerinnen ggf. die folgenden Bau- oder Programmierbeispiele zur Unterstützung nutzen. Stellen Sie klar, dass die Schülerinnen ein Haustierhaus mit motorisiertem Windschutz zeigen sollen. Aufgabe der Schüler*innen ist es, den von ihnen gewählten Sturmschaden und ihre Konstruktionsidee zum Schutz vor Sturmschäden zu veranschaulichen.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • basierend auf dem bereitgestellten Basismodell und -programm, das auf Wunsch als Anregung genutzt werden kann, ein Haustierhaus für Daniel BAUEN und PROGRAMMIEREN. Es soll ein Merkmal enthalten, das es vor der gewählten Sturmgefahr schützt.

• Sammeln Sie mit der Klasse Ideen, wie sich Sturmbedingungen und -modelle programmieren lassen, um Haustiere während eines Sturms zu schützen. Z. B. wie lässt sich die Lichtmatrix und der Gewitter-Soundeffekt nutzen, um Donner und Blitz zu simulieren? Wie lässt sich der Neigungssensor nutzen, um zu festzustellen, ob ein Haus umfällt? Oder wie lässt sich ein motorisierter Windschutz wie im Beispiel einbauen?

• Sprechen Sie gemeinsam mit der Klasse über ihre Ideen. 

• Jedes Team soll sein Modell vorstellen und Folgendes erläutern:

  • Gegen welche Sturmgefahrenprobleme (mit Beweis) richtet sich ein Entwurf?
  • Wie (mit Beweisen) reduziert der Entwurf die Auswirkungen der Gefahr?
  • Gründe (Beweise) für die Wahl dieses Entwurfs zur Lösung des Problems;
  • Was macht ihre Programmierung?

• Regen Sie die Schüler*innen dazu an, sich über die Arbeitsstände auszutauschen und sich von diesen Ideen inspirieren zu lassen.

• Die Schüler*innen sollen ihre teilweise fertigen Modelle in Teil B weiterverwenden. Dort sollen sie sie weiter bauen, programmieren und erklären. Alternativ geben Sie ihnen Zeit für einen erneuten Aufbau.

TEIL B (45 Minuten)

• Wiederholen Sie die Schritte aus Teil A – „Erklären”, um zusätzlich Ideen zu sammeln und der Klasse Anregungen zu geben, wie sie mit dem Bau und der Programmierung ihrer Modelle fortfahren könnte.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • (10 Min.) mit dem BAUEN und PROGRAMMIEREN fortfahren und die während des Austauschs im Abschnitt „Erklären“ gesammelten Ideen in die Modelle einarbeiten; Sie könnten beispielsweise zusätzliche Sensoren einbauen und programmieren, um ihren Entwurf zu verbessern.
  • (10 Min.) anhand ihrer fertigen Modelle eine Behauptung darüber aufstellen, wie ihr Entwurf Haustiere schützen kann, und Beweise und Gründe aus ihrer Fortschrittserklärung hinzufügen oder erläutern.

• (5 Min.) Fragen Sie die Schüler*innen, welche Kenntnisse, Ideen und Fähigkeiten ...

  • ihnen geholfen haben, die Aufgabe zu erfüllen;
  • sie beim Bauen gelernt haben.

• Bitten Sie die Schüler*innen, die Sets und Arbeitsbereiche aufzuräumen.

• Ermutigen Sie die Teams durch Fragen dazu, nachzudenken und ihre Entscheidungen zu begründen, die sie beim Bauen und Programmieren getroffen haben.

Checkliste für Beobachtungen

• Sehen Sie sich die Lernziele an (Feld Unterstützung für Lehrkräfte).

• Ermitteln Sie den Fortschritt der Schüler*innen anhand der Checkliste:

  • Das Modell enthält ein Merkmal, das die Auswirkungen einer bestimmten wetterbedingten Gefahr verringern soll.
  • Sie haben eine Behauptung für ein Modell erarbeitet, das ein Haustier vor der Gefahr schützt.
  • Sie untermauern ihre Behauptung mit Beweisen für die Probleme, die die Gefahr verursachen (z. B. hinterlassen Winterstürme schweren Schnee auf dem Dach des Haustierhauses, der es zum Einsturz bringen könnte) und mit Gründen, warum ihr Entwurf dieses Problem für das Haustierhaus löst (z. B. das schräge Dach lässt schweren Schnee abrutschen, damit das Dach nicht einstürzt).

Selbsteinschätzung

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

• Blauer Stein: Ich denke, ich kann Anweisungen befolgen, um ein Programm zu erstellen.
• Gelber Stein: Ich kann Anweisungen befolgen, um ein Programm zu erstellen.
• Grüner Stein: Ich kann Anweisungen befolgen, um ein Programm zu erstellen. Außerdem kann ich anderen dabei helfen.

Feedback von Mitschüler*innen

Lassen Sie die Schüler*innen in ihren Teams über ihre Zusammenarbeit sprechen.
Ermutigen Sie sie dazu, ihre Rückmeldungen wie folgt zu formulieren:

• Ich fand es gut, wie/dass du …
• Ich würde gern mehr darüber wissen, wie du …

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

• Die möglichen sturmbedingten Gefahren auf ein oder zwei Optionen eingrenzen, wie z. B. ein Windschutz, der vom bereitgestellten Basismodell/Programm vorgeschlagen wird. Stellen Sie den Schüler*innen Ja-/Nein-Fragen, um ihre Erklärung zu erfahren.
  Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:
• Die Schüler*innen sollen zwei oder mehr wetterbedingte Gefahren in ihren Entwürfen berücksichtigen.

Lassen Sie die Schüler*innen recherchieren, wie Gebäude in ihrer Umgebung gestaltet sind, um die Auswirkungen wetterbedingter Gefahren zu reduzieren. Bitten Sie sie, ihre Forschungsergebnisse mit den anderen zu teilen. Dazu können sie die Methode nutzen, die sie am liebsten mögen, z. B. schriftlich, mündlich oder per Video.

Wenn Sie die Erweiterungen nutzen, dauert die Aufgabe länger als 45 Minuten.