Materialien auswählen und in Gruppen sortieren

(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 Schüler*innen zugeschnitten sind.)

In dieser Unterrichtseinheit bestehen die wichtigsten Lernziele darin, eine Untersuchung zu planen und durchzuführen, und die Beobachtungen über Materialien anschließend in Gruppen zu sortieren. Mit dem Entwurf und Bau eines Modells können die Schülerinnen die ausgewählten Materialien auf unterhaltsame und handlungsorientierte Weise nutzen. Zudem bietet die Aufgabe wichtige Anhaltspunkte für die Klassifizierung von Materialien. Diese Lerneinheit dient als Beispielanwendung und Inspiration - ein sicheres und bequemes Hühnerhaus. Ermutigen Sie die Schülerinnen dazu, ihre eigenen Ideen für den Entwurf und Bau des Modells umzusetzen.
Um Zeit zu sparen, können Sie die Materialien in Gruppen sortieren und die Schüler*innen dann ihre Beobachtungen austauschen lassen. Nutzen Sie Ihre Zeit vorrangig für das Sortieren, Beobachten und Einordnen in Gruppen.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund – Materialien auswählen und in Gruppen sortieren: In dieser Unterrichtseinheit planen und führen die Schüler*innen eine Untersuchung durch, in der sie Materialien für einen bestimmten Zweck wie den Bau eines Hühnerstalls sortieren. Im Schritt „Erweitern” können sie die Aktivität (Materialien in Gruppen sortieren) wiederholen und einen Unterschlupf für ein anderes Tier ihrer Wahl bauen.
• Vorwissen aufbauen – Materialien auswählen und in Gruppen sortieren: Nutzen Sie die Lehrmaterialien aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht wie Informationen, Bilder und Definitionen und die oben bereitgestellten Hintergrundinformationen. Sie könnten z. B. auch Bilder von Hühnerställen und Bastelmaterialien bereitstellen.
  • Materialien haben bestimmte Eigenschaften (z. B. Festigkeit, Flexibilität, Härte, Textur oder Saugfähigkeit). Einige davon können wir im Alltag beobachten.
  • Hühnerställe schützen Hühner vor dem Wetter und Raubtieren. Sie bieten den Hühnern auch einen Platz zum Schlafen und Eierlegen. Durch eine Öffnung können die Hühner nach draußen gelangen und Gras und Insekten fressen; im Inneren bietet ihnen der Hühnerstall einen Schlafplatz.
  • Schlüsselvokabular: Eigenschaften, Materialien, Hühnerstall, Unterschlupf
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  • das Motor- und Farbsensor-Tutorial im Startmenü der SPIKE App zu nutzen;
  • die Hilfestellungen in den Abschnitten Ereignis-, Motor- und Farbsensorblöcke im Menü Hilfe > Symbolblöcke in der SPIKE App zu benutzen.
• Materialien:
  • Stellen Sie eine Auswahl an LEGO^® Teilen und Bastelmaterialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften (Festigkeit, Flexibilität, Härte, Textur und Saugfähigkeit) zusammen, damit die Schülerinnen 10 Materialien in Gruppen testen können (in einigen Gruppen überschneiden sich eventuell die ausgewählten Materialien). Stellen Sie wasserdichte Materialien für Dächer (z. B. LEGO Steine), transparente Materialien für Fenster oder einen Zaun sowie weiche Materialien wie Watte bereit, die z. B. das Heu im Hühnernest darstellen. Überlegen Sie sich, wie die Schülerinnen darauf zugreifen sollen.
  • Suchen Sie nach Bildern von Hühnerställen, damit die Schüler*innen Gemeinsamkeiten feststellen und Kriterien für die Sortierung in Gruppen aufstellen können.
  • Um junge Schüler*innen bei ihrer Untersuchung zu unterstützen, sollten Sie Kisten, Behälter oder Lehrtafeln mit Begriffen oder Bildern bereitstellen, die die erkennbaren Eigenschaften darstellen.
  • Suchen und stellen Sie für den Schritt „Erweitern“ noch mehr Informationen über die Bedürfnisse von anderen Tieren wie z. B. Vögeln, Kaninchen oder Pferden bereit, für die Menschen einen Unterschlupf bauen.
  • Suchen Sie für den Schritt „Differenzierung“ nach Bildern, Informationen oder Beispielen für recycelte Materialien wie Altpapier, Pappbecher, Plastikstrohhalme und Plastik- oder Glasflaschen.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Daniel hat ein paar Hühner geschenkt bekommen. Helft ihm, einen Hühnerstall zu bauen, der sicher und bequem ist.

• EINSTIEG – Regen Sie eine kurze Diskussion über das Thema an und verwenden Sie dafür die Bilder aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht und andere zusammengesuchte Materialien/Teile.

  • Schaut euch diese Bilder von Hühnerställen an. Was brauchen Hühner alles in ihrem Stall? Wie können sie sich damit sicher und wohl fühlen? (Mögliche Antworten: ein trockener Schlafplatz, ein Platz zum Eierlegen und Ausbrüten, ein Ort zum Essen und Trinken, ein Dach, das vor dem Wetter Schutz bietet, ein Zaun und eine Mauer, die sie vor anderen Tieren schützen, eine Öffnung, um draußen nach Nahrung zu suchen und an die frische Luft zu gehen; im Hühnerstall sind sie sicher und können sich vor dem Wetter und anderen Tieren schützen. Sie werden sich wohl fühlen, wenn sie sich in einem warmen, trockenen, weichen Stall ausruhen oder ihre Eier ausbrüten können und ein großes Gehege um ihren Stall haben, um an die frische Luft zu gehen und Nahrung zu finden.)
  • Mit welchem Material könntet ihr einen Hühnerstall bauen, in dem sich die Hühner sicher und wohl fühlen? (Mögliche Antworten: robustes, festes und hartes Material für das Hühnernest und die Wände; robustes und wasserdichtes Material für das Dach; starkes Drahtseil für den Zaun; weiches Material für das Heu im Hühnernest und den Schmutz auf dem Boden.)
  • Schaut euch die Materialien in der Kiste an. Wie sind sie? (Mögliche Antworten: stark, flexibel, hart, weich oder uneben; transparent, saugfähig. Das bezeichnet man als Eigenschaften.)
  • Wie könnt ihr noch mehr über diese Materialien lernen? Wenn ihr das wisst, dann könnt ihr einen Hühnerstall bauen, in dem sich Hühner sicher und wohl fühlen.

• Jede Gruppe erhält ein 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. Erklären Sie, dass die Bilder nur ein Beispiel für die Beobachtung und Klassifizierung von Materialien zeigen und dass es verschiedene Lösungen für die Verwendung dieser Materialien gibt. Die Schülerinnen können sich einen eigenen Verwendungszweck aussuchen und ihre eigenen Ideen für einen Hühnerstall entwickeln und auswerten.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • sich Möglichkeiten überlegen, wie sie 10 Materialien aus der Kiste testen und sortieren können;
  • ihre Beobachtung über die Materialien (z. B. Weichheit oder Festigkeit) aus der Einführungsphase anwenden. Waren die Materialien weich oder hart? Stark oder flexibel?
  • die Materialien mit eigenen Worten oder anhand von Bildern beschreiben;
  • die Materialien in Gruppen mit Begriffen oder Bildern sortieren, oder Gegenstände benutzen, die Sie bereitgestellt haben (siehe Schritt „Vorbereiten“);
  • die Materialien auswählen, die sie für einen Hühnerstall brauchen. Welche Materialien bieten den Hühnern Schutz? Welche machen den Hühnerstall bequem? Warum?
  • mithilfe des Basismodells und ausgewählten Bastelmaterialien einen Hühnerstall bauen, in dem sich Hühner sicher und wohl fühlen;
  • ihr Modell so PROGRAMMIEREN, dass sich die Tür des Stalls öffnen und schließen lässt, um die Hühner sicher im Stall zu halten.

• Während die Schüler*innen ihr Modell planen und testen, sollten Sie klar herausstellen, dass die beobachtbaren Eigenschaften zur Sicherheit der Hühner und zu ihrem Wohlbefinden beitragen. Besprechen und erklären Sie, wie die Klasse beim Sortieren der Materialien am besten vorgehen soll – siehe Schritt „Vorbereiten“.

• Sammeln Sie mit den Schülerinnen und Schülern Ideen, wie sie vorgehen könnten:

  • Sie sollen die Materialien mit den Fingern oder dem Gesicht berühren, um zu sehen, welche Materialien sich am wärmsten und weichsten anfühlen. Mit einer Waage könnten Sie auch die verschiedenen wasserdichten Materialien wiegen, um herauszufinden, welches Material für das Dach am leichtesten ist.
  • Sie sollen das SPIKE Essential-Set benutzen, das verschiedene Bastelmaterialien für den Hühnerstall enthält: zum Beispiel wasserdichte Materialien für das Dach, transparente Materialien für die Fenster oder Materialien für den Zaun und weiche Materialien (z. B. Watte), die sie als Heu im Hühnernest benutzen können.
  • Sie sollen eine automatische Tür für den Hühnerstall bauen und programmieren.

• 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

TEIL B (45 Minuten)

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

• Jedes Team soll sein Modell vorstellen und Folgendes erklären:

  • ihre Materialliste;
  • wie sie die Materialien getestet und sortiert haben;
  • die Eigenschaften von drei verschiedenen Materialien, die sie für den Bau des Hühnerstalls benutzt haben;
  • warum sie diese Materialien für ihren Hühnerstall ausgewählt haben. (Mögliche Erklärung: „Watte ist weich und warm. Wenn die Hühner auf dem Boden im Hühnerstall sind, können sie sich darauf ausruhen oder Eier ausbrüten.“)

• Fordern Sie die Schüler*innen dazu auf, den anderen zu erklären, wie sie ihr Modell umgebaut haben, um es zu verbessern.

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

  • Erzählen Sie mehr über die Bedürfnisse von anderen Tieren (z. B. Vögeln, Kaninchen, Pferden), für die Menschen einen Unterschlupf bauen.
  • Geben Sie den Schülerinnen und Schülern Hilfestellungen, wie sie Listen von Materialeigenschaften erstellen und Materialien sortieren können, die sie für ihren Unterschlupf benötigen, und auf ihrer Materialliste für den Hühnerstall hinzufügen können.

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

  • Wählt ein anderes Tier aus. Was braucht es für seinen Unterschlupf?
  • Wählt die Materialien aus und baut den Unterschlupf. (Ermutigen Sie sie dazu, ihre Liste mit den sortierten Materialien zu benutzen, damit sie für die Aufgabe geeignete Materialien auswählen)
  • Programmiert den Unterschlupf so, dass das Tier sich sicher und wohl fühlt.

• (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:

  • In ihrer Beschreibung werden die relevanten Eigenschaften der verschiedenen bereitgestellten Materialien genannt.
  • Ihr Testplan enthält eine Vorgehensweise, wie sie die Eigenschaften der Materialien identifizieren und sortieren.
  • Sie haben die relevanten Eigenschaften erkannt und in korrekte Gruppen sortiert.
  • Ihre Erklärungen zeigen, dass die Wahl ihrer Materialien logisch ist und die Materialeigenschaften für die verschiedenen Teile des Hühnerstalls geeignet sind.

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:

• Sie können die Schüler*innen beim Sortieren und Auswählen der Materialien für den Hühnerstall mit Entscheidungsfragen unterstützen („Ist es hart oder weich?” oder „Ist das Huhn dadurch geschützt?”).

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

• Regen Sie in der Klasse eine Diskussion darüber an, welche Materialien recycelt werden können und ob die Schüler*innen die recycelten Materialien für den Bau ihres Hühnerstalls verwenden könnten. Sie könnten ihre Ideen anhand einiger recycelter Materialien testen.

• Lassen Sie die Schüler*innen eine Bauanleitung mit beschrifteten Zeichnungen erstellen, die die Reihenfolge der einzelnen Bauschritte für ihren Hühnerstall darstellen. Sie sollen Listen ihrer Materialien erstellen, die auch die Länge aller LEGO^® Teile und die benötigte Anzahl der Teile enthält.

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