Transparenz

(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 sind die wichtigsten Lernziele vor allem, durch Planung und Untersuchung zu erfahren, wie sich unterschiedliche Materialien auf einen Lichtstrahl auswirken. Die Schülerinnen bauen das Modell einer Lichtquelle, um auf spielerische und praktische Weise Materialien zu testen und Beobachtungen zu machen. Als Anregung stehen Beispiele zur Verfügung. Ermutigen Sie die Schülerinnen, ihre eigenen Ideen für das Modell einer Lichtquelle zu entwickeln.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund – Licht:
  • Licht breitet sich in geraden Linien aus, die als Lichtstrahlen bezeichnet werden.
  • Materialien, die den größten Teil des Lichts in einem Lichtstrahl durchlassen (z. B. Kunststoff oder ungefärbtes Glas), werden als transparent bezeichnet.
  • Materialien, die etwas Licht durchlassen (z. B. Seidenpapier), werden als transluzent bezeichnet.
  • Materialien, die kein Licht durchlassen (z. B. ein Holzblock), werden als undurchsichtig bezeichnet.
  • Wenn Sie möchten, können Sie dies anhand einiger Beispiel aus dem Klassenzimmer während der Einführung vorführen.
• Vorwissen aufbauen – Licht: Nutzen Sie Lehrmaterialien aus den Naturwissenschaften wie Informationen, Bilder und Definitionen.
  • Der Mensch braucht Licht, um sehen zu können.
  • Einige Objekte (Sonne, Blitze, Glühbirnen) erzeugen eigenes Licht, andere (Stühle, Bäume, Holztische) nicht.
  • Gegenstände bestehen aus vielen Materialarten. Jedes Material wirkt unterschiedlich auf einen Lichtstrahl.
  • Die wichtigen Begriffe: Lichtquelle, Lichtstrahl, Material
• 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.
• Materialien:
  • Suchen Sie verschiedene sortierbare Gegenstände aus dem Klassenzimmer mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit, wie z. B. Metall, Holz, Kunststoff, Glas, Baumwolle oder andere durchscheinende Stoffe.
  • Sammeln Sie mehrere sortierbare Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, z. B. transparent (Plastikfolie, Zellophan), durchscheinend (Wachspapier, Pergamentpapier, Seidenpapier) und undurchsichtig (Pappe, Folie). Überlegen Sie, wie sie diese den Schüler*innen zeigen können (in einer Schachtel, an Stationen, auf einem Betrachtungstisch usw.).
  • Sie können den Schülerinnen beim Sortieren helfen, indem Sie Schachteln, Wandtafeln oder anderes mit Wörtern oder Bildern vorab kennzeichnen. Alternativ können Sie die Ecken des Raumes beschriften und die Schülerinnen die Materialien in jeder Ecke auf Stapeln sortieren lassen.
  • Überlegen Sie, wie Sie den Raum abdunkeln können, damit die Lichtquelle einerseits besser zu sehen, andererseits auch besser zu blockieren ist.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Leo möchte eine Verdunkelung für sonnige Tage herstellen. Welche Materialien sollte er nutzen? Helft ihm, das herauszufinden.

• EINSTIEG – Regen Sie eine kurze Diskussion über das Thema an – unter Umständen mit den Gegenständen aus dem Klassenzimmer und der Bildergeschichte.

  • Zeigen Sie auf einige Gegenstände und fragen Sie: Aus welchen Materialien bestehen diese? (Kunststoff, Glas, Baumwolle, Metall, Holz)
  • Was passiert mit einem Lichtstrahl, wenn er auf diese unterschiedlichen Materialien trifft? Kann er sie durchdringen? (Manchmal durchdringt ein Strahl den Gegenstand, wie bei Plastik oder Glas, und strahlt so etwas an, was sich auf der anderen Seite des Gegenstands befindet. Manchmal dringt nur wenig Licht durch, z. B. bei Stoff oder Seidenpapier, so dass man nicht klar durch den Gegenstand sehen kann. Manchmal dringt das Licht gar nicht durch, z. B. bei Metall oder Holz, und erzeugt stattdessen einen Schatten auf der anderen Seite des Gegenstands.)
  • Wie könnt ihr Leo helfen, ein Material zu finden, das richtig verdunkeln kann? Welche Möglichkeiten gibt es, die Materialien zu testen? Tauscht euch mit euren Nachbarinnen über eure Ideen aus.* (Wir können einen Lichtstrahl auf verschiedene Materialien richten und beobachten, welches Material kein Licht durchlässt. Regen Sie zur Ideenfindung an. Dazu kann gehören, die Gegenstände aus dem Klassenzimmer zu untersuchen und vorherzusagen, wie stark oder wenig transparent sie sind und eine Lichtquelle zu nutzen, um die eigenen Vorhersagen zu überprüfen.)
  • Bezogen auf die zusammengetragenen Gegenstände, sagen Sie: Wählt einige Artikel aus verschiedenen Materialien aus. Was glaubt ihr, was mit dem Licht passieren wird? Als Bezeichnungen verwenden wir „alles Licht“, „etwas Licht“ oder „kein Licht“. (Stellen Sie sicher, dass die Schüler*innen -Zugang zu den Gegenständen haben.)

• 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.

• Machen Sie deutlich, dass die Bilder nur mögliche Lösungen zeigen und die Schüler*innen ihre eigene Idee für eine Lichtquelle umsetzen sollen.

• Lassen Sie die Schüler*innen in Zweierteams an Folgendem arbeiten:

  • eine Lichtquelle mithilfe des Basismodells BAUEN, mit der Leo die Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien testen kann;
  • das Modell so PROGRAMMIEREN, dass es leuchtet;
  • eine Möglichkeit planen, um zu testen, wie viel Licht durch die verschiedenen Gegenstände dringen kann;
  • regen Sie die Schülerinnen an, Ideen zu sammeln, wie sich die Lichtmatrix verwenden lässt. Die gelbe oder weiße Farbe hilft den Schülerinnen bei der erfolgreichen Testdurchführung. Helfen Sie den Schüler*innen, indem Sie ihnen Prüf- und Sortieroptionen vorgeben (siehe Vorbereiten).

• Verdunkeln Sie den Raum, damit der Lichtstrahl der Lichtmatrix besser zu sehen ist. Die Schüler*innen sollen selbstständig die von ihnen gewählten Gegenstände wie von ihnen geplant testen und dabei:

  • die gewählten Gegenstände untersuchen;
  • überprüfen, ob ihre Vorhersage (aus der Einführungsphase) stimmt, was passiert, wenn ein Licht auf einen bestimmten Gegenstand trifft;
  • jeden Gegenstand in den Lichtstrahl platzieren;
  • anhand der Bezeichnungen „alles Licht“, „etwas Licht“ und „kein Licht“ beschreiben, wie viel Licht durch jeden Gegenstand dringen kann.

• Geben Sie den Schüler*innen nach der Hälfte der Arbeitszeit die Gelegenheit, sich über ihre Ideen im Rahmen einer vertrauten Unterrichtsroutine auszutauschen und ihre Modelle danach entsprechend zu überarbeiten.

Beispielideen

• Sprechen Sie gemeinsam mit der Klasse über ihre Ideen.

• Jedes Team soll sein Lichtmodell und seinen Testplan vorstellen und Folgendes erklären:

  • Welche Gegenstände wurden getestet und aus welchen Materialien bestehen die Gegenstände?
  • Welche Materialien lassen alles Licht, etwas Licht oder kein Licht durch?
  • Welche Materialien eignen sich am besten, um an einem sonnigen Tag für Verdunkelung zu sorgen? (Materialien, die nur etwas oder gar kein Licht durchlassen, sind am besten als Verdunkelung geeignet. Die Schüler*innen können argumentieren, dass eine Verdunkelung, die überhaupt kein Licht durchlässt, zu viel Schatten macht.)
  • ob der Testplan funktioniert hat oder ob sie ihn ändern mussten.

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 – Lassen Sie weitere Gruppen das Gelernte vorführen und erklären.

• (5 Min.) Vermitteln Sie den Schüler*innen zur Vertiefung das nötige Hintergrundwissen: Wie können sie entscheiden, ob ein zur Verdunkelung geeignetes Material überhaupt kein oder nur wenig Licht durchlassen soll? Besprechen Sie, wie ein Modell dabei hilfreich sein könnte.

• (20 Min.) Lassen Sie die Schülerinnen ein Sandkastenmodell mit einem Rahmen bauen, an dem man ein Stück eines Materials über dem Kasten befestigen kann. Lassen Sie die Schülerinnen verschiedene Materialgruppen im Sonnenlicht (im Freien oder auf einer Fensterbank) testen und entscheiden, ob transparente (alles Licht), durchscheinende (etwas Licht) oder undurchsichtige (kein Licht) Materialien am besten funktionieren.

• (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 wichtigen Lernziele an (Feld Unterstützung für Lehrkräfte).

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

  • Sie bauen eine Lichtquelle, mit der sie testen, wie gut ein Lichtstrahl verschiedene Materialien durchdringt.
  • Ihr Untersuchungsplan sieht vor, wie die Materialien untersucht, getestet und kategorisiert werden kann.
  • In ihrer Beschreibung verwenden sie die Testergebnisse, um die Materialien genau nach ihrer Wirkung auf Lichtstrahlen zu klassifizieren.
  • Sie verwenden Beweise aus ihrer Untersuchung, um die Frage zu beantworten, wie man an einem sonnigen Tag eine Verdunkelung erzeugen kann.

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:

• Bei Bedarf Reduzierung der Anzahl der zu testenden Materialien und Bereitstellung eines Methodenrahmens für das Sortieren.

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

• Die Schüler*innen sollen in ihren Erweiterungsmodellen einen Hub und Sensoren oder Motoren einbauen und die Funktionalität ihrer Modelle unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen testen (z. B. an bewölkten oder regnerischen Tagen).

• Lassen Sie die Schülerinnen eine Seite eines illustrierten Buchs gestalten, auf der sie erläutern, wie sie und ihre Familien transparente oder durchscheinende Gegenstände verwenden. Sammeln Sie die Seiten für ein Klassenbuch und lassen Sie die Schülerinnen gemeinsam die Seiten zählen und nummerieren. Die Schüler*innen können LEGO^® Minifiguren nutzen, wenn sie möchten.

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