Mit Licht und Lauten kommunizieren

(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 auf die Bedürfnisse Ihrer Schülerinnen zugeschnitten sind.)*

In dieser Unterrichtseinheit bestehen die wichtigsten Lernziele darin, ein Gerät zu entwerfen und zu bauen, mit dem man Signale (Licht oder Laute) schicken und über eine Distanz kommunizieren kann. Die Schülerinnen erstellen ihre eigenen Codes für Licht und Laute und entwerfen dann ein Modell, mit dem sie auf spielerische und handlungsorientierte Weise ihre Codes testen können. Diese Aufgabe enthält Vorschläge zum Erstellen von Codes sowie Bau-/Programmierbeispiele, die als Anregung dienen. Ermutigen Sie die Schülerinnen dazu, ihre eigenen Nachrichtencodes und Geräte zu entwickeln.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund – Mit Licht und Lauten kommunizieren: Nachrichten über große Entfernungen zu verschicken, ist so alt wie die Geschichte der Menschheit selbst.
  • In alten Kulturen wurden Trommeln, Rauchzeichen, Läufer mit mündlich überlieferten Nachrichten, und Boten eingesetzt, die Botschaften auf Tontafeln oder Papyrus übermittelten.
  • Später hat man für die Übermittlung von Nachrichten Fahnen, Spiegel und Semaphoren eingesetzt.
  • Seit dem 19. Jahrhundert benutzen wir elektrische Geräte (Telegraf, Telefon, Radio, Satellit und Internet), um über große Entfernungen – sogar um die ganze Welt und bis tief ins Weltall – Nachrichten zu verschicken und zu empfangen.
• Vorwissen aufbauen - Mit Licht und Lauten kommunizieren: Nutzen Sie Lehrmaterialien aus den Bereichen Naturwissenschaft und Mathematik wie Informationen, Bilder und Definitionen.
  • Zahlen (z. B. 1 bis 20) stellen Mengen dar, die sich zählen lassen.
  • Wir verwenden Licht und Laute in unserem täglichen Leben, wenn wir sprechen, unsere digitalen Geräte und unseren elektronischen Wecker benutzen, Lampen ein- und ausschalten usw.
  • Schlüsselvokabular: Code, kommunizieren.
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  • das Licht-Tutorial im Startmenü der SPIKE App zu nutzen;
  • die Hilfestellungen in den Abschnitten Ereignis-, Soundeffekt- und Lichtblöcke im Menü Hilfe > Symbolblöcke in der SPIKE-App zu benutzen, um ihr Wissen über das Programmieren von Licht und Lauten zum Senden von Nachrichten aufzubauen;
  • die Unterrichtseinheit „Musikalische Schwingungen” einzusetzen, damit sie mehr Erfahrung mit dem Entwurf von Geräten sammeln können, die Laute erzeugen.
• Materialien: Suchen Sie bei Bedarf nach Bildern von Leuchttürmen und Ampeln, um das Hintergrundwissen der Schüler*innen aufzubauen.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Daniel wohnt auf der anderen Straßenseite von Sofie. Was kann er bauen, um ihr eine Nachricht zu schicken?

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

  • Stellt euch mal vor, dass ihr mit einer Person sprechen möchtet, die nicht in eurer Nähe ist. Versucht mal, einer Person auf der anderen Seite des Klassenzimmers eine Nachricht zu schicken. Ihr dürft dabei aber nicht sprechen. (Bringen Sie die Schüler*innen auf die Idee, dass dies möglicherweise nur mit einem Licht- oder Klangeffekt möglich ist.)
  • Was macht ihr, wenn die Person nicht im Raum ist? Was könntet ihr dann tun? (Telefon, Videoanruf, E-Mail nutzen)
  • Wie können wir eine Nachricht mit Licht schicken? (Um das Wissen aufzubauen, können Sie zur Unterstützung Bilder zeigen, z. B. von einer blinkenden Ampel, die den Autofahrern signalisiert, dass sie anhalten und weiterfahren sollen; von blinkenden Leuchttürmen, um Menschen auf Schiffen vor der Küste zu warnen, und von Autofahrern, die mit ihren Scheinwerfern blinken, um ein Signal zu senden).
  • Lasst uns mal über das Problem nachdenken, das Daniel hat. Was fällt euch dazu ein? Wie können wir ihm helfen, sein Problem zu lösen? (Möglicherweise fragen sich die Schüler*innen, ob Daniels und Sofies Fenster geöffnet oder geschlossen sind, oder ob die Lösung am Tag oder in der Nacht funktionieren soll usw.)

• Jede Gruppe erhält ein LEGO^® Education SPIKE^™ Essential-Set und ein digitales Endgerät.

• Bei der Bearbeitung der Aufgabe könnten die Schülerinnen ggf. die unten stehenden Bau- und Programmierbeispiele zur Unterstützung nutzen. Machen Sie deutlich, dass das Beispiel nur als Anregung dient. Die Schülerinnen sollen das Gerät bauen und programmieren, das sie entworfen haben.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • über Daniels Problem diskutieren und Lösungen vorschlagen;
  • sich ein paar Beispiele überlegen, wie sie Licht als Code für Nachrichten einsetzen können. Sie sollen die Ideen aufschreiben (geben Sie den Schülerinnen und Schülern Beispiele: z. B. einmal blinken = ja; zweimal blinken = nein; dreimal blinken = ich weiß nicht);
  • mithilfe des Basismodells ein Gerät ENTWERFEN und BAUEN, das mit blinkenden Lichtern Signale sendet; sie können zunächst mit einer Zeichnung beginnen, um ihre Ideen zu entwickeln;
  • das Gerät so PROGRAMMIEREN, dass es Nachrichten mit ihren geplanten Lichtcodes verschicken kann.

• Sammeln Sie mit der Klasse Ideen, wie sie das SPIKE Essential-Set für den Entwurf ihrer Modelle benutzen kann. Zum Beispiel:

  • Lassen Sie die Schüler*innen die Teile im Set auswählen, die für die Kommunikation mit Licht am wichtigsten sind (die Lichtmatrix und die Sensoren);
  • Wie können sie den Lichtsensor programmieren, dass er die Farben ändert und die Codes interessanter wirken (z. B. einmal rot blinken = glücklich; einmal blau blinken = traurig)?

• Ermutigen Sie die Schüler*innen dazu, ihr Modell so lange zu testen, bis es funktioniert.

• Geben Sie den Schülerinnen und Schülern nach der Hälfte der Arbeitszeit die Gelegenheit, sich über ihre Ideen im Rahmen einer vertrauten Unterrichtsmethode auszutauschen und ihre Modelle danach entsprechend zu überarbeiten.

Beispielideen

• Bitten Sie die Schüler*innen, über ihre Arbeit zu sprechen.

• Jedes Team soll sein Modell und Entwurf vorstellen und erklären,

  • wie sie ihr Modell bauen wollen und warum sie sich dafür entschieden haben;
  • wie sie mit ihrem Modell über größere Entfernungen kommunizieren können;
  • welcher Teil ihrer Lösung am schwierigsten war;
  • ob ihr Modell sofort funktioniert hat oder sie es umbauen mussten;
  • welchen Code sie erstellt haben.

Falls Sie mit Teil B „Erklären“ fortfahren möchten, können die Schüler*innen ihre Modelle weiterverwenden oder sie umbauen, wofür zusätzlich Zeit eingeplant werden muss.

TEIL B (45 Minuten)

• Wiederholen Sie die Schritte aus Teil A („Erklären”) – Lassen Sie weitere Gruppen das Gelernte vorführen und erklären.

• (5 Min.) Vermitteln Sie den Schülerinnen und Schülern zur Vertiefung das nötige Hintergrundwissen:

  • Wir benutzen nicht nur Licht, sondern auch Laute im Alltag, um ein Signal zu schicken.
  • Welche Beispiele gibt es dafür? Welche Signale schicken sie uns? (Feueralarm, Sirenen von Polizeiautos oder Krankenwagen, Klingeltöne von Handys und das Klingeln an der Haustür; diese Geräusche signalisieren den Menschen meistens, dass sie aufpassen müssen, manchmal werden sie auch auf gefährliche Situationen aufmerksam gemacht.)
  • Ermutigen Sie die Schüler*innen dazu, noch weitere akustische Signale aus dem Alltag zu erklären. Sammeln Sie dann kurz Ideen in der Klasse, wie sie die drei Soundeffekt-Blöcke in der SPIKE-App benutzen können.
  • Fragen Sie: Welche Laute könnt ihr benutzen? (Siehe SPIKE App>Menü Hilfe > Symbolblöcke für Antworten.)

• (15 Min.) Um den nächsten Arbeitsauftrag in der App abzuschließen, müssen die Teams ihre Modelle wiederholt testen und anpassen:

  • Überlegt euch, wie ihr Laute als Code für Nachrichten benutzen könnt. Schreibt eure Ideen auf. (Geben Sie den Schülerinnen und Schülern zur Unterstützung Beispiele, z.B. Händeklatschen = glücklich; Hundebellen = würde gerne spielen).
  • Entwerft und baut ein Modell, das Laute erzeugen kann. Programmiert es so, dass ihr mit den Lauten geheime Nachrichten verschicken könnt. (Siehe Unterrichtseinheit „Musikalische Schwingungen” im Schritt „Vorbereiten”, die Hilfestellungen für die Schüler*innen enthält.)

• (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:

  • Sie können ihre eigenen Codes mit Soundeffekten und Licht entwickeln.
  • Sie können ein Gerät mit Licht und Soundeffekten (Codes) entwerfen und bauen und die Funktionen beschreiben, die das Problem lösen, über größere Entfernungen zu kommunizieren.
  • Sie testen ihre Geräte so lange weiter, bis sie wie erwartet funktionieren.

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 der 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:

• Geben Sie den Schülerinnen und Schülern den Tipp, einen einfachen Code zu benutzen (z. B. einmal blinken = ja; zweimal blinken = nein; dreimal blinken = ich weiß nicht; A = 1, B = 2; Händeklatschen = glücklich; Hundegebell = würde gerne spielen), damit sie mit dem Entwurf ihres Geräts sofort beginnen können. Wenn die Schüler*innen nicht weiterkommen, benutzen Sie die aufgeführten Beispiele im Schritt „Erforschen”, um ihnen Anregungen zu geben.

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

• Teilen Sie die Klassen in Vierergruppen ein und geben Sie ihnen den Arbeitsauftrag, ein Gerät zu entwerfen, das Licht und Laute kombiniert, um über eine größere Entfernung zu kommunizieren.

• Lassen Sie die Schüler*innen die Codes, die sie in den Abschnitten „Erforschen” und „Erweitern” erstellt haben, auf Karteikarten schreiben und eine Zeichnung davon anfertigen. Zur Erstellung der Karteikarten sollen sie Farben, Zahlen, Bilder und Lautwörter (z. B. „bellen”) benutzen. Ermutigen Sie sie dazu, die Karteikarten mit ihren Freunden und ihrer Familie zu teilen, um ihnen zu erklären, wie man die Codes für die Kommunikation nutzen kann.

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