Beleuchtung

(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 bestehen die wichtigsten Lernziele darin, die Wirkung von Licht in einem dunklen Raum zu beobachten und zu entdecken, dass Objekte nur mit Licht wahrgenommen werden können. Die Schülerinnen bauen auf spielerische und handlungsorientierte Weise ein Taschenlampen-Modell, mit dem sie ihre Beobachtungen machen können. Als Anregung stehen Beispiele zur Verfügung. Ermutigen Sie die Schülerinnen dazu, ihre eigenen Ideen für das Modell einer Taschenlampe zu entwickeln.
Wenn Sie einen dunklen Raum für diese Aufgabe benutzen, müssen Sie darauf vorbereitet sein, Schüler*innen zu unterstützen, die sich im Dunkeln nicht wohl fühlen.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund – Beleuchtung: In dieser Aufgabe geht es vor allem darum, dass Menschen zur Wahrnehmung von Objekten Licht brauchen.
  • Objekte wie die Sonne, Feuer, Leuchtkäfer, Glühbirnen und elektronische Bildschirme können wir sehen, weil ihre Lichtquellen direkt in unser Auge gelangen.
  • Objekte wie der Mond, die Planeten, die meisten Gesteinsarten und Bäume sind keine Lichtquellen. Daher können wir sie nur wahrnehmen, wenn eine Lichtquelle Licht von ihnen reflektiert, die das Auge erreicht.
  • Wenn das Auge Licht wahrnimmt, werden elektrische Signale an das Gehirn weitergeleitet, das die Signale dann in Bilder verarbeitet.
• Vorwissen aufbauen – Beleuchtung: Nutzen Sie die Lehrmaterialien aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht wie Informationen, Bilder und Definitionen und die oben bereitgestellten Hintergrundinformationen.
  • Der Mensch braucht Licht, um sehen zu können.
  • Lichtquellen sind Objekte, die Licht erzeugen. Die Sonne, andere Sterne, Blitze, Lagerfeuer, Kerzen, Lampen und Taschenlampen sind Beispiele für Lichtquellen.
  • Objekte, die kein Licht erzeugen, werden nur wahrgenommen, wenn Licht auf sie scheint. Zum Beispiel sind der Mond, ein Basketball und eine Maus Objekte, die kein eigenes Licht erzeugen.
  • Schlüsselvokabular: Lichtquelle
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  • die Hilfestellungen in den Abschnitten Ereignis- und Lichtblöcke im Menü Hilfe > Symbolblöcke in der SPIKE App zu nutzen;
  • die Aufgabe „Transparenz” durchzunehmen, damit Sie die Schüler*innen mit dem Konzept Licht vertraut machen.
• Materialien: Zur Unterstützung des Lernvorgangs und zum Testen des Lichts benötigen die Schüler*innen einen dunklen Raum und verschiedene Materialien.
  • Falls möglich, verdunkeln Sie das Klassenzimmer oder einen anderen Raum.
  • Alternativ könnten Sie auch einen großen Karton mit Deckel und mehreren Gucklöchern für die Testphase benutzen. Machen Sie am Ende des Kartons einen kleinen Einschnitt für ein Guckloch.
  • Legen Sie einen verborgenen Gegenstand (oder eine Karte mit einem Buchstaben des Alphabets) in den Karton.
  • Die Schüler*innen schauen über das Guckloch in den abgedunkelten Karton hinein.
  • Überlegen Sie sich genau, wie Sie bei der Nutzung des Kartons vorgehen wollen, um die Augen der Kinder zu schützen. Sie könnten zum Beispiel ein Stück Zellophan über dem Guckloch platzieren, bevor die Kinder hindurchschauen. Jedes Mal, wenn ein Kind hindurchgeschaut hat, sollte das Stück Zellophan ausgewechselt werden.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Sofie glaubt, dass etwas unter ihrem Bett liegt. Könnt ihr Sofie helfen, es besser zu sehen?

• EINSTIEG – Regen Sie eine kurze Diskussion über das Thema und den Test an – unter Umständen mit einer kurzen praxisorientierten Übung und den Bildern aus der Unterrichtseinheit.

  • Verdunkeln Sie das Klassenzimmer. Lassen Sie dann Licht in den Raum. Verdunkeln Sie den Raum erneut und beleuchten Sie die Ecke des Zimmers mit einer Taschenlampe. (Bereiten Sie die Schülerinnen darauf vor. Unterstützen Sie die Schülerinnen, die sich in einem dunklen Raum unwohl fühlen, oder befreien Sie sie ganz vom Unterricht)
  • Was konntet ihr im dunklen Raum sehen? Warum? (Nicht viel, weil es keine gute Lichtquelle gibt)
  • Was könnt ihr sehen, wenn es im Raum Licht gibt? Warum? Woher kommt das Licht? (Man kann alles im Raum sehen, weil das Licht die Gegenstände beleuchtet; elektrisches Licht im Karton/Raum, evtl. Sonnenlicht von außen)
  • Was konntet ihr im dunklen Raum sehen, wenn eine Taschenlampe in eine Ecke leuchtet? Was hat euch geholfen, dass ihr gut sehen konntet? (die Gegenstände in der Ecke, aber der restliche Raum war dunkler; mit der Taschenlampe, weil sie die Ecke beleuchtet)
  • Wie kann Sofie sehen, was unter ihrem Bett ist? (Sie braucht Licht unter ihrem Bett. Mit einer Taschenlampe würde es funktionieren.)

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

• Bei der Bearbeitung der Aufgabe können die Schüler*innen ggf. die folgenden Bau- oder Programmierbeispiele zur Unterstützung nutzen.

• Erklären Sie, dass die Bilder nur als Anregung für ein Taschenlampen-Modell dienen. Die Schüler*innen sollten aber ihre eigenen Ideen für den Bau des Taschenlampen-Modells umsetzen.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • mithilfe des Basismodells eine Taschenlampe BAUEN, damit Sofie den Gegenstand unter ihrem Bett sehen kann;
  • ihr Taschenlampen-Modell PROGRAMMIEREN, um einen Bereich oder den Karton durch das Guckloch zu beleuchten.

• Sammeln Sie mit den Schülerinnen und Schülern Ideen, wie sie das Matrixlicht der Taschenlampe benutzen können. Welche Farbe sollte das Licht haben, damit wir den Gegenstand gut sehen können? Wie viele Lichter sollten wir am besten mit dem Matrixlicht verwenden? (Weißes Licht funktioniert am besten, da die anderen Lichtfarben die Farben der Gegenstände beeinträchtigen. Man sollte alle neun Matrixlichter benutzen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.)

Beispielideen

• Lassen Sie die Schüler*innen ihre Taschenlampen testen, um zu sehen, wie gut die Lampen einen dunklen Raum erleuchten. (Erklären Sie, wie man einen Raum abdunkelt oder zeigen Sie es anhand eines vorbereiteten Kartons mit Deckel und Guckloch.)
  • Legen Sie nacheinander die Taschenlampe von jeder Gruppe in den Karton und schließen Sie den Deckel.
  • Jedes Teammitglied schaut durch das Guckloch und versucht, den Gegenstand (oder den Buchstaben) zu identifizieren.
  • Ermutigen Sie die Schüler*innen, ihre Beobachtungen aufzuschreiben, eine Zeichnung davon zu machen oder darüber zu sprechen.
• Geben Sie den Schülerinnen und Schülern nach der Hälfte der Arbeitszeit die Gelegenheit, sich über ihre Ideen im Rahmen einer vertrauten Unterrichtsroutine auszutauschen und ihre Modelle danach entsprechend zu überarbeiten.

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

TEIL B (45 Minuten)

• Bitten Sie die Schüler*innen, über ihre Arbeit zu sprechen.
• Lassen Sie die Schüler*innen Folgendes erklären:
  • Was habt ihr in eurem Karton (oder im Dunkeln) gesehen?
  • Warum haben wir für unseren Test einen dunklen Raum benutzt? Wozu haben wir eine Taschenlampe gebraucht?
  • Wie hat die Taschenlampe uns geholfen, den Gegenstand zu sehen?

Die Schüler*innen können ihre Modelle im Schritt „Erweitern” weiterverwenden.

• (5 Min.) Vermitteln Sie den Schülerinnen und Schülern zur Vertiefung das nötige Hintergrundwissen:
  • Die Taschenlampe, die ihr gebaut habt, macht ihr eigenes Licht. Daher konntet ihr den Gegenstand im Karton sehen, der kein eigenes Licht hat. Findet heraus, was passiert, wenn das Licht heller oder dunkler wird.
• (15 Min.) Lassen sie die Teams ihre Modelle wiederholt testen und anpassen, um den nächsten Arbeitsauftrag in der App abzuschließen.
• Teilen Sie die Teams in mehrere Gruppen ein, um weitere Tests mit neuen Bedingungen durchzuführen. Fragen Sie die Schüler*innen, was bei den jeweiligen Bedingungen passiert:
  1. viele Taschenlampen leuchten auf einen Gegenstand;
  2. viele Taschenlampen leuchten in eine andere Richtung (nicht auf den Gegenstand);
  3. eine Taschenlampe leuchtet nicht auf den Gegenstand;
  4. keine Taschenlampen werden benutzt.
  • (Die Schüler*innen werden Folgendes beobachten: Je heller das Licht, desto mehr Einzelheiten des Gegenstands können sie erkennen, ganz gleich, ob sich der Gegenstand in der Nähe oder weiter entfernt befindet.)
• (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:

  • Ihre Taschenlampen-Modelle beleuchten einen verborgenen Gegenstand in einem abgedunkelten Raum.
  • Ihre Beobachtungen halten fest, wann sie den Gegenstand sehen konnten.
  • Sie erklären anhand ihrer Beobachtungen, dass man Gegenstände nur in der Dunkelheit sehen kann, wenn eine Lichtquelle sie beleuchtet.

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:

• Erleichtern Sie den Prozess, ihre Beobachtungen der verschiedenen Testsituationen auszudrücken, indem Sie schrittweise vorgehen: mit Gesten (Schütteln oder Nicken, Stehen oder Sitzen), Entscheidungsfragen wie „Seht ihr (die Karte, den Gegenstand, den Brief)?” oder über Bilder, auf die sie zeigen oder die sie sortieren können.
  Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:
• Lassen Sie Sensoren am Modell befestigen, damit die Schüler*innen Kontrolle darüber haben, wann die Lichtquelle aus- oder eingeschaltet wird.

• Überlegen Sie gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern, welche anderen Lichtquellen es gibt, die sie kurz nach Einbruch der Dunkelheit vor dem Schulgebäude oder ihrem Haus sehen können (Straßenlaternen, Autoscheinwerfer, Leuchtreklamen, Leuchtkäfer, Sterne). Wenn die Schülerinnen den Mond als Lichtquelle erwähnen, erklären Sie, dass es sich um reflektiertes Licht von der Sonne handelt. Der Mond selbst erzeugt kein Licht. Lassen Sie die Schülerinnen ein paar Seiten für ein illustriertes Nacht-Handbuch für ihre Gemeinde erstellen. Stellen Sie bei Bedarf eine Vorlage mit einem vorgegebenen Satz mit Lücke bereit wie z. B. Ich sehe draußen ein/e/en___ ___________ . Sie/Er/Es erzeugt Licht. Lassen Sie sie dann alle Lichtquellen zählen. Entsprechend dem Lernniveau könnten Sie mithilfe von Fragen die Schüler*innen die Lichtquellen in natürliche und von Menschen geschaffene Quellen sortieren lassen.

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