Missionstraining: Kreatives Problemlösen

• Diese Aufgabe wurde für den hybriden Unterricht konzipiert. Für diese Aufgabe brauchen Sie weder das LEGO^® Education SPIKE^™ Prime-Set noch andere LEGO Steine oder Software.
• In dieser Aufgabe durchlaufen Ihre Schülerinnen und Schüler den Konstruktionsprozess. Dazu bauen und testen sie eine Lösung für eine Konstruktionsaufgabe.
• Diese Aufgabe fordert Ihre Klasse dazu heraus, Strategien für eine Mission zu entwickeln und eine Erweiterung für einen Roboter zu konstruieren. Sie kann als vorbereitende Übung für Roboterwettbewerbe genutzt werden.

Sie können die Aufgabe folgendermaßen einsetzen:

• nach der Aufgabe Trainingslager 2: Mit Gegenständen spielen, um die Bewegungskonzepte „schieben“, „ziehen“, „ausliefern“ und „etwas retten“ zu festigen
• nach der Aufgabe Die geführte Mission, um zu vertiefen, wie Roboter mit Gegenständen interagieren können
• an jeder beliebigen Stelle im Laufe der Lerneinheit, um Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Entwickeln von Strategien, dem Konstruieren von Robotern und Teamwork zu stärken

• Verwenden Sie die Aufgabenpräsentation unter „Zusätzliche Ressourcen“, um die Aufgabe zu strukturieren und Ihre Klasse durch den 5-Schritte-Prozess zu begleiten.

Konstruktionskonzepte

• Prototyp: Ein Beispielmodell, mit dessen Hilfe man eine Idee ausprobieren kann.
• Testen und evaluieren: Ein Prozess, um zu messen, wie gut etwas funktioniert. Man testet einen Prototyp und bewertet, wie gut er funktioniert hat.
• Wiederholen: Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen oder diesem möglichst nahe zu kommen, ist es oft sinnvoll, einen Prozess zu wiederholen. Im Rahmen solcher Wiederholungen werden beispielsweise bestimmte Versionen von etwas überarbeitet.

Regen Sie eine kurze Diskussion über das Lösen von Problemen an.
• Durch diese Diskussion entwickeln Sie und Ihre Klasse eine gemeinsame Vorstellung von „kreativen Problemlösestrategien“ und legen Kriterien für die Lösung dieser Konstruktionsaufgabe fest.

Zeigen Sie die Folie zum Schritt Einführen aus der Aufgabenpräsentation.
• Dieses Bild zeigt einen Knoten, der entwirrt werden muss.

Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:

• Welches Problem muss hier gelöst werden? (Diese Frage soll beim Bestimmen des Problems helfen. Beispielantwort: Der Knoten muss entwirrt werden.)
• Wie könnte man dieses Problem lösen? (Diese Frage soll als Einstieg für das Sammeln von Lösungsideen dienen. Beispielantwort: den Knoten lockern, die Enden finden und ihn entwirren.)
• Was würdet ihr als Erstes ausprobieren? (Diese Frage soll die Schülerinnen und Schüler dazu anregen, sich zunächst einen Plan auszudenken, wie sie das Problem lösen wollen, und die Einzelheiten ihres ersten Prototyps festzulegen.)
• Was macht ihr, wenn eure erste Idee nicht funktioniert? Was könntet ihr als Nächstes ausprobieren? (Durch diese Fragen sollen die Schülerinnen und Schüler darüber nachdenken, wie sie im Rahmen des sich wiederholenden Konstruktionsprozesses ihre Prototypen beurteilen, neue Entdeckungen machen und einen Plan entwickeln können.)
• Erklären Sie, dass es beim Problemlösen vor allem darum geht, verschiedene Lösungsideen ausprobieren – und zwar in einem sich wiederholenden Prozess.

Tipps für den hybriden Unterricht in der Phase Einführen

Synchroner Unterricht

• Führen Sie im Unterricht eine virtuelle Diskussion mit der ganzen Klasse. Reduzieren Sie Ihre Gesprächsanteile auf ein Minimum. Ermutigen Sie die Schülerinnen und Schüler, selbst Fragen zu stellen und zu beantworten. Probieren Sie ein Online-Umfrage-Tool oder die Chat-Funktion aus, um alle einzubeziehen.

Asynchroner Unterricht

• Zeigen Sie die Folie zum Schritt Einführen aus der Aufgabenpräsentation und entscheiden Sie, ob die Schülerinnen und Schüler Ihnen einzeln antworten sollen oder gemeinsam mithilfe einer Klassen-Diskussionstafel. Online-Diskussionstafeln sind eine gute Möglichkeit, um die Schülerinnen und Schüler untereinander zu Interaktionen anzuregen, ohne dass sie dabei zur selben Zeit anwesend sein müssen.

Erklären Sie Ihren Schülerinnen und Schülern, dass sie eigenständig eine Lösung für eine Konstruktionsaufgabe bauen sollen.

Zeigen Sie die erste Folie zum Schritt Erforschen aus der Aufgabenpräsentation.

• Diese Folie zeigt vier Konstruktionsaufgaben. Die Aufgaben ähneln Hindernissen, die häufig in Missionen von Roboterwettbewerben vorkommen.
• Sie können Ihrer Klasse entweder alle vier Aufgaben vorstellen und sie selbst eine auswählen lassen oder in mehreren Stunden jeweils eine Aufgabe verwenden.
• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler Lösungsideen sammeln. Lassen Sie alle ihre Ergebnisse kurz untereinander austauschen.

Konstruktionsaufgaben
Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die vier Konstruktionsaufgaben.

• Aufgabe A: Jemandem etwas liefern (Lösungsbeispiel: etwas schieben oder ziehen; falls einige Schülerinnen und Schüler Probleme beim Ideensammeln haben, schlagen Sie vor, ein Glas Wasser zu liefern)
• Aufgabe B: Ein Gerät starten (Lösungsbeispiel: auf etwas drücken; lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst auswählen, welches Gerät sie starten möchten)
• Aufgabe C: Etwas retten (Lösungsbeispiel: etwas greifen, ziehen oder schieben; schlagen Sie einen beliebigen Gegenstand vor, mit dem eine Rettungsaktion Spaß machen würde)
• Aufgabe D: Eine Münze werfen (Lösungsbeispiel: etwas werfen und dabei umdrehen; wenn Sie keine Münze haben, verwenden Sie irgendeinen anderen flachen Gegenstand, den man wie eine Münze werfen und umdrehen kann.)

Zeigen Sie die zweite Folie zum Schritt Erforschen aus der Aufgabenpräsentation.
Diese Folie zeigt die einzelnen Schritte, die für die Konstruktionsaufgabe abgearbeitet werden müssen:

• Schritt 1 – Bestimmen: Wählt eine Konstruktionsaufgabe aus.
• Schritt 2 – Ideen sammeln: Findet Möglichkeiten, wie ihr mit den vorhandenen Materialien das Problem lösen könntet.
• Schritt 3 – Bauen: Baut eure Konstruktion. Dieser erste Entwurf wird euer Prototyp.
• Schritt 4 – Wiederholen: Beurteilt und verbessert eure Lösung
• Schritt 5 – Kommunizieren: Tauscht euch darüber aus, was gut funktioniert hat, was euch bei eurem Prototyp aufgefallen ist und wie ihr diese Informationen genutzt habt, um Verbesserungen vorzunehmen.

Zeigen Sie die dritte Folie zum Schritt Erforschen aus der Aufgabenpräsentation.

• Diese Folie zeigt Bastelmaterialien, die Ihre Schülerinnen und Schüler zum Lösen der Konstruktionsaufgaben nutzen könnten.

Regen Sie eine Diskussion darüber an, wie Ihre Schülerinnen und Schüler die Bastelmaterialien in ihren Lösungen einsetzen könnten. Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:

• Welche Art von Materialien sind hier abgebildet?
• Welche Materialien stehen euch zur Verfügung?
• Wie könnt ihr diese Materialien nutzen, um die Konstruktionsaufgabe zu lösen?

Verweisen Sie nochmals auf die zweite Folie zum Schritt Erforschen aus der Aufgabenpräsentation.

• Erinnern Sie die Klasse daran, den gezeigten Prozess zu befolgen.
• Geben Sie den Schülerinnen und Schülern genügend Zeit, um eine machbare Lösung zu entwickeln und den Prozess zu wiederholen.
• Erinnern Sie sie daran, dass sie Prototypen bauen. Betonen Sie, dass es vollkommen in Ordnung ist, wenn ihre Lösung nicht gleich auf Anhieb funktioniert. Erläutern Sie, dass sie neue Entdeckungen machen werden, während Sie den Prozess wiederholen.

Tipps für den hybriden Unterricht in der Phase Erforschen
Gestalten Sie diese Phase sozial interaktiv. Schülerinnen und Schüler arbeiten gern gemeinsam.

Synchroner Unterricht

• Wenn der Unterricht online stattfindet, können die Schülerinnen und Schüler gemeinsam als Klasse in einem Meeting-Raum zusammenarbeiten. Dabei soll jeweils ein Schüler bzw. eine Schülerin der restlichen Klasse den eigenen Prototyp vorstellen. Alternativ können Sie sie in kleinen Gruppen in Breakout-Räumen arbeiten lassen. So können sie ihren Prototyp in den kleinen Gruppen oder Zweierteams vorstellen.

Asynchroner Unterricht

• Ermutigen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler dazu, gemeinsam mit ihrer Familie zu Hause einen Arbeitsplatz für Schulaufgaben zu schaffen. Die Arbeitsfläche sollte gut beleuchtet, eben, sauber und aufgeräumt sein. Denken Sie bitte daran, dass die Schülerinnen und Schülern zu Hause unterschiedliche Bedingungen zum Lernen vorfinden.

• Sobald die Schülerinnen und Schüler die Konstruktionsaufgabe abgeschlossen oder zumindest einen ernsthaften Versuch unternommen haben, sollen sie über ihre Erfahrungen nachdenken.

Zeigen Sie die Folie zum Schritt Erklären aus der Aufgabenpräsentation.

• Auf dieser Folie finden Sie einige Fragen für den Gesprächseinstieg. Diese entsprechen Fragen, die auch in einer Jury-Sitzung bei einem Roboterwettbewerb vorkommen können.

Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, sich über die folgenden Fragen auszutauschen und Beispiele zu nennen:

• Wie habt ihr eure Arbeit geplant? (Hier sollen die Schülerinnen und Schüler erklären, wie sie das Problem bestimmt und die Konstruktionskriterien festgelegt haben.)
• Welche kreativen Lösungen habt ihr gefunden? (Hier können die Schülerinnen und Schüler ihre Kreativität und ihren Innovationsgeist demonstrieren.)
• Welche Entdeckungen habt ihr beim Wiederholen des Prozesses gemacht? (Hier sollen die Schülerinnen und Schüler über Innovationen und Entdeckungen nachdenken, die wichtige Elemente von Roboterwettbewerben darstellen.)
• Welche Verbesserungen habt ihr an eurem Prototyp vorgenommen? (Hier sollen die Schülerinnen und Schüler den sich wiederholenden Prozess erklären.)

Erinnern Sie Ihre Schülerinnen und Schüler daran, Blickkontakt zu halten, freundlich zu bleiben und beim Austauschen ihrer Ideen spezifische Beispiele zu geben.

Tipps für den hybriden Unterricht in der Phase Erklären

Synchroner Unterricht

• Zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern im Online-Unterricht erneut die Folie Erklären aus der Aufgabenpräsentation. Lassen Sie sie dann in kleinen Gruppen in Breakout-Räumen ihre Ideen austauschen.
• Besuchen Sie die Breakout-Räume und versichern Sie sich, dass die Schülerinnen und Schüler verstanden haben, was sie tun sollen.
• Beantworten Sie die Fragen der Schülerinnen und Schüler und sprechen Sie Missverständnisse direkt an, um ein tiefergehendes Verständnis des vorliegenden Konzepts zu fördern.

Asynchroner Unterricht

• Ermutigen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler dazu, über das erhaltene Feedback nachzudenken, indem sie mit der ganzen Gruppe darüber sprechen oder einen Kommentar im Gruppenchat schreiben.

Zeigen Sie die Folie zum Schritt Erweitern aus der Aufgabenpräsentation. Darauf sind einige Anregungen dazu abgebildet, wie die Schülerinnen und Schüler ihre Arbeiten dokumentieren könnten.

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler ihre Arbeiten dokumentieren. Dazu können sie Videos aufnehmen, ein Poster anfertigen oder Seiten aus ihrem Erfinderheft vorstellen.
• Dieser Dokumentationsschritt soll die Klasse darauf vorbereiten, eigene Forschungs- oder Konstruktionsprojekte für einen Roboterwettbewerb auszuarbeiten.

Tipps für den hybriden Unterricht in der Phase Erweitern
Schaffen Sie Gelegenheiten dafür, dass die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Arbeiten vorführen und die der anderen ansehen können.

Synchroner Unterricht

• Veranstalten Sie eine Online-Präsentationsrunde, in der alle ihre Arbeiten vorstellen können.

Asynchroner Unterricht

• Veranstalten Sie einen virtuellen „Rundgang“, im Rahmen dessen die Schülerinnen und Schüler ihre Arbeit präsentieren können. Ermutigen Sie sie dazu, ihre Arbeiten zu zeigen und sich auch die Arbeit der anderen anzusehen.

• Lassen Sie alle Schülerinnen und Schüler jeweils ein Beispiel für eine Wiederholung vorstellen, die sie vorgenommen haben, oder für eine kreative Lösung, die ihnen im Laufe des Prozesses eingefallen ist.

Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler dazu auf, ihre eigene Leistung zu bewerten: Nutzen Sie die Vorschläge unten oder denken Sie sich eine eigene Übung zur Selbsteinschätzung aus.

• Meldet euch mit einer Hand, wenn ihr beim Beschreiben eurer Strategien, Wiederholungen und kreativen Lösungen Hilfe gebrauchen könntet.
• Meldet euch mit beiden Händen, wenn ihr eure Strategien, Wiederholungen und kreativen Lösungen beschreiben könnt.
• Winkt mit euren Händen, wenn ihr anderen beibringen könnt, wie man Strategien, Wiederholungen und kreative Lösungen beschreibt.

Tipps für den hybriden Unterricht in der Phase Evaluieren
Es gibt viele Möglichkeiten, um eine Evaluierung durchzuführen: eine schriftliche Aufgabe, eine mündliche Präsentation (live oder aufgezeichnet) oder eine Zeichnung, mit der die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen demonstrieren können.

Synchroner Unterricht

• Führen Sie im Unterricht eine virtuelle Diskussion mit der ganzen Klasse.

Asynchroner Unterricht

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler über ihre Arbeit nachdenken. Dazu sollen sie eine Aufgabe schriftlich beantworten, eine mündliche Präsentation halten oder eine Zeichnung anfertigen, die ihr Wissen veranschaulicht.