Energiefluss

(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 bauen die Schülerinnen ein Modell, das die Beziehung zwischen Sonnenlicht und dem Wachstum von Tieren darstellt. Ermutigen Sie die Schülerinnen dazu, ihre eigenen Ideen für den Entwurf und Bau des Modells umzusetzen, und betonen Sie, dass es nicht nur ein einziges richtiges Modell gibt.

• Naturwissenschaftlicher Hintergrund - Energiefluss:
  • Die Energie der Sonne wird in der Nahrung gespeichert, die Tiere fressen (z. B. wenn sie Pflanzen fressen, die chemische Energie aus dem Sonnenlicht umgewandelt haben).
  • Zu den pflanzenfressenden Tieren zählen Pflanzenfresser (fressen nur Pflanzen) und Allesfresser (fressen Pflanzen- und Fleisch). Fleischfresser ernähren sich ausschließlich von Fleisch. Die Schüler*innen sollen sich nicht auf Fleischfresser konzentrieren, die keine Pflanzen fressen.
• Vorwissen aufbauen – Energiefluss. Nutzen Sie Lehrmaterialien aus den Naturwissenschaften wie Informationen, Bilder und Definitionen.
  • Energie ist im Sonnenlicht, aber auch in Pflanzen und Tieren enthalten.
  • Pflanzen nehmen die Energie aus der Sonne auf und nutzen sie für ihr Wachstum. Tiere, die diese Pflanzen fressen, nehmen ihre gespeicherte Energie auf.
  • Einige Tiere fressen nur Pflanzen (Pflanzenfresser), einige fressen nur andere Tiere (Fleischfresser) und einige fressen sowohl Pflanzen als auch Tiere (Allesfresser).
  • Die in der Nahrung gespeicherte Energie wird von Tieren für lebenswichtige Funktionen wie Wachstum, Bewegung und Wärmeerhaltung genutzt.
  • (Optional) Falls Ihre Schüler*innen mit den Begriffen _Pflanzenfresser, Fleischfresser _und Allesfresser vertraut sind, können Sie das Thema in der Unterrichtsstunde kurz vertiefen. Betonen Sie aber, dass pflanzenfressende Tiere im Modell entweder Pflanzenfresser oder Allesfresser sein sollten.
  • Schlüsselvokabular: Energie, Fluss (optional – Pflanzenfresser, Fleischfresser, Allesfresser)
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  • alle Tutorials im Startmenü der SPIKE App zu nutzen;
  • mindestens eine oder mehrere Aufgaben in der Unterrichtseinheit „Wissenschaft, die wir nicht sehen können” durchzunehmen, um mehr Bauerfahrung zu sammeln und sich mit der Anwendung von Textblöcken in der SPIKE-App vertraut zu machen.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Daniel, Maria, Leo und Sofie wissen, dass Pflanzen zum Wachsen Sonnenlicht brauchen. Brauchen Tiere es auch, um zu wachsen? Baut ein Modell, um dem Team den Zusammenhang zwischen Sonnenlicht und Wachstum von Tieren zu zeigen.

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

  • Woher erhalten Pflanzen die nötige Energie für ihr Wachstum? (von der Sonne)
  • Woher erhalten Tiere die Energie, die sie brauchen?(von den Pflanzen, die sie fressen oder von Tieren, die Pflanzen gefressen haben)
  • Wofür brauchen Tiere diese Energie? (zum Wachsen, Bewegen und für Heilprozesse im Körper; bei warmblütigen Tieren zur Erhaltung ihrer Körperwärme)
  • Erklärung für die Schüler*innen: Wenn die Sonnenenergie von den Pflanzen und Tieren aufgenommen wird, nimmt sie neue Formen an. So wandeln beispielsweise Pflanzen die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie um, die sie speichern.

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

• Erklären Sie den Schülerinnen und Schülern, dass diese Unterrichtseinheit ein offenes Projekt ist, für das sie ein ganz beliebiges Modell entwerfen und bauen können. Betonen Sie, dass es nicht nur ein einziges richtiges Modell gibt.
• Lassen Sie die Schüler*innen
  • ihre Modell-Ideen visuell entwickeln, z. B. durch Skizzen und Baupläne;
  • ein Modell BAUEN und PROGRAMMIEREN, das dem Team hilft, mehr über den Zusammenhang zwischen Sonnenlicht und dem Wachstum von Tieren zu lernen. Die Modelle sollen den Energiefluss veranschaulichen und zeigen, wie Tiere daraus Energie gewinnen und sie für sich nutzen.
• Sammeln Sie mit der Klasse Ideen, wie sie mit LEGO Teilen Aspekte des Modells veranschaulichen könnte (z. B. mit der Lichtmatrix die Sonne repräsentieren, oder mit dem Motor ein LEGO Tier bewegen, um seinen Energieverbrauch darzustellen).
• 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.

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

• Lassen Sie jede Gruppe ihre Modelle und Skizzen vorstellen und erklären. Dabei sollten sie die Aspekte hervorheben, die Folgendes zeigen:

  • wo Energie vorhanden ist (z. B. in der Sonne, in den Pflanzen und Tieren);

  • wie der Energiefluss von der Sonne zu Pflanzen und Tieren erfolgt;

  • woher Tiere Energie erhalten und wie sie sie nutzen.

• Regen Sie zum Austausch von Ideen und Vorschlägen an, wenn die Gruppen mit Aspekten ihres Modells Schwierigkeiten 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”), um zusätzlich Ideen zu sammeln und der Klasse Anregungen zu geben, wie sie mit dem Bau ihrer Modelle fortfahren könnte.

• Lassen Sie die Schüler*innen

  • (10 Min.) mit dem BAUEN und PROGRAMMIEREN fortfahren und die im Plenum gesammelten Ideen in die Modelle einarbeiten;
  • (15 Min.) anhand ihrer fertigen Modelle das Gelernte in der Klasse erklären und die Fragestellung für die Aufgabe in dieser Unterrichtsstunde beantworten: Brauchen Tiere auch Sonnenlicht zum Wachsen? (Es besteht keine direkte Verbindung: Tiere erhalten aber ihre nötige Energie von den Pflanzen, die sie fressen, die wiederum ihre Energie aus der Sonne beziehen.)

• (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 Modelle stellen genau dar, wie Pflanzen Energie von der Sonne aufnehmen, die wiederum an die Tiere weitergegeben wird, wenn sie Pflanzen fressen.
  • Ihre Erklärungen beschreiben genau, dass die Energie in der Nahrung von Tieren ursprünglich aus der Sonnenenergie stammt, auch wenn sie zuvor in einer anderen Form bestand.
  • Sie erklären mindestens einen Aspekt, wie Tiere die Energie aus der Nahrung nutzen (z. B. zum Wachstum, für die Bewegung oder zur Erhaltung der Körperwärme).

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:

• Lassen Sie die Schüler*innen ein ihnen bekanntes pflanzenfressendes Tier für ihr Modell verwenden, z. B. ein Kaninchen oder ein Pferd.

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

• Die Schüler*innen sollen einen Fleischfresser, d.h. ein Tier, das Pflanzenfresser frisst, in ihr Modell einbeziehen, um dem Energiefluss eine zusätzliche Dimension zu verleihen.

• Lassen Sie die Schüler*innen recherchieren, wie Menschen die Sonnenenergie nutzen, um ihre Bedürfnisse zu erfüllen (z. B. Nutzung von Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung oder passive Solarnutzung zum Heizen ihrer Häuser).

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