Musikalische Schwingung

(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 geht es vor allem darum, dass die Schülerinnen eine Testreihe planen und durchführen, um festzustellen, wie Schwingung Schall erzeugen kann. Ein Modell zu entwerfen und zu bauen, ist eine praxisorientierte Möglichkeit zur Durchführung von Untersuchungen, die Spaß macht. Als Anregung stehen Beispiele zur Verfügung. Die Schülerinnen sollen ihre Ideen für eine Trommel oder ein anderes Testmodell entwickeln.

• Wissenschaftlicher Hintergrund – Musikalische Schwingungen:
  • Wenn ein Gegenstand schwingt, erzeugt er eine Energiewelle (Schallwelle genannt), die sich durch die Luft ausbreitet. Die Welle versetzt das Trommelfell in Schwingung, was das Gehirn als Schall erkennt.
  • Musikinstrumente können danach klassifiziert werden, wie sie Schallwellen erzeugen. Bei Perkussionsinstrumenten (Trommel, Xylofon) schwingt beim Spielen das gesamte Instrument.
  • Saiteninstrumente (Geige, Gitarre) erzeugen Schallwellen aus den schwingenden Saiten.
  • Blasinstrumente (Trompete, Blockflöte, Flöte) erzeugen Töne, indem sie die Luftsäule im Inneren des Instruments in Schwingung versetzen.
  • Die Schwingungen von Musikinstrumenten können durch Berührung, manchmal durch Sehen, und durch ihre Töne beobachtet werden.
  • HINWEIS: Wenn die Schüler*innen mit der weißen LEGO Platte keine Schwingung spüren oder beobachten können, schlagen Sie vor, dass sie den Pappbecher verwenden, mit dem Schwingungen leichter zu beobachten sind.
• Vorwissen aufbauen – Musikalische Schwingungen: Nutzen Sie Lehrmaterialien aus den Naturwissenschaften wie Informationen, Bilder und Definitionen.
  • Gängige Musikinstrumente sind Trommel, Triangel, Stimmgabel, Xylofon, Gitarre, Klavier, Flöte usw.
  • Wenn ein Objekt schwingt, bewegt es sich oder schwingt vor und zurück.
  • Schwingende Materialien verursachen Schallwellen.
  • Schallwellen können Materialien in Schwingungen versetzen.
  • Schlüsselbegriffe: schwingen, vibrieren, Schwingung, Vibration, Instrument
• Bau- und Programmiererfahrung: Sehen Sie sich die Vorschläge im Unterrichtsplan an. Für diese Aufgabe empfiehlt sich auch,
  • für weitere Hilfestellungen den Abschnitt Motorblöcke im Menü Hilfe>Symbolblöcke in der SPIKE App nutzen
• Materialien: Tragen Sie einige Musikinstrumente zum Vorführen und Testen zusammen: Trommel, Triangel, Stimmgabel, Xylofon, Gitarre, Klavier oder Flöte. Stellen Sie den Schülerpaaren ein Gummiband, einen Pappbecher und eine flache Schüssel zur Verfügung, in die ca. 1 cm hoch Wasser eingefüllt werden kann. Überlegen Sie, ob Sie den Schülerinnen erlauben, Schwingungen mit einer Schüssel Wasser zu testen, und treffen Sie die erforderlichen Vorkehrungen. Erstellen Sie Protokolle (eines pro Schülerin) für die Aufnahme von Tönen, wenn Sie die Erweiterung verwenden.

TEIL A (45 Minuten)

• Stellen Sie die Hauptfigur(en) der Geschichte vor und erteilen Sie den ersten Arbeitsauftrag: Maria spielt Klavier. Sie möchte mehr Musik machen. Könnt ihr etwas für sie bauen, auf dem sie spielen kann?

• EINSTIEG – Sprechen Sie mit Ihren Schüler*innen über das Thema. Nutzen Sie dazu, wenn Sie möchten, die Bildergeschichte und zeigen Sie, wie man die Stimmgabel oder die Musikinstrumente benutzt.

  • Lassen Sie die Schülerinnen jedes Instrument berühren und die Schwingung spüren, wenn Sie oder die Schülerinnen darauf spielen. Fragen Sie sie anschließend, was habt ihr gefühlt, als ihr das Instrument berührt habt? (Schwingung/Wackeln/Bewegung)
  • Wann hat es vibriert? (Wenn eine Lehrkraft/Schülerin das Instrument spielt oder wenn ein Geräusch entsteht)
  • Was glaubt ihr, bringt es zum Schwingen? (Regen Sie die Schüler*innen dazu an, Vorhersagen darüber zu treffen, auf welche Weise die einzelnen Instrumente Töne erzeugen. Notieren Sie die gesammelten Ideen, auf die später alle zurückgreifen können.)
  • Wie könntet ihr ein Instrument bauen, das auf die gleiche Weise schwingt? Tauscht eure Ideen mit eurem Nachbarn oder eurer Nachbarin aus. Dann führen wir ein paar Tests durch, um das herauszufinden. (Sammeln Sie einige Testideen für alle.)

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

• Bei der Bearbeitung der Aufgabe können die Schülerinnen ggf. die folgenden Bau- oder Programmierbeispiele zur Unterstützung nutzen. Betonen Sie, dass das Trommelmodell nur eine Idee für die Tests ist. Die Schülerinnen können ihre eigenen Modelle einer Trommel oder eines anderen Musikinstruments bauen.

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

  • Sie sollen eine Möglichkeit finden, wie sie ihre Vorhersage testen können, auf welche Weise Instrumente Töne (durch Schwingungen) erzeugen, ausgehend von der Trommel. (Dies kann das Spüren von Schwingungen oder Bewegungen auf der weißen Platte sein, wenn ein Geräusch erzeugt wird, oder das Beobachten von Wellen in einer Schüssel oder einem Topf mit Wasser, die auf der Oberfläche der Trommel stehen. BEACHTEN Sie, dass nicht alle Instrumente genügend Schwingungen erzeugen, um sie auf der Platte zu spüren oder Wellen zu erzeugen.)
  • Nutzt das Basismodell, um eine Trommel zu BAUEN, damit Maria mehr Musik machen kann.
  • PROGRAMMIERT das Modell so, dass der Trommelstock immer wieder auf die weiße Platte schlägt.

• Die Partner*innen sollen abwechselnd ihre Vorhersagen anhand des von ihnen erstellten Modells testen, indem sie:

  • mit dem Trommelstock auf die weiße Platte schlagen;
  • beobachten (sehen, hören, fühlen), ob die weiße Platte schwingt oder sich bewegt;
  • ermitteln, wann die Trommel Geräusche macht;
  • verschiedene Klänge ausprobieren, die die Trommel erzeugen kann, indem sie auf verschiedene Arten spielen, um unterschiedliche Schwingungen zu erzeugen (z. B. verschiedene „Trommelstöcke“ verwenden, wie z. B. beide Enden eines Bleistifts, einen Trommelstock entlang der Plattenoberfläche ziehen, anstatt ihn anzuschlagen, usw.);
  • beschreiben, was sie gesehen, gehört und gefühlt haben;

• Regen Sie die Schüler*innen dazu an, Ideen zu sammeln, wie sich LEGO^® Elemente oder andere Materialien, wie z. B. Pappbecher, verwenden lassen, um die Trommeloberfläche zu verändern, um so verschiedene Geräusche zu erzeugen.

• 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 Modell vorstellen und Folgendes erklären:

  • Welche Idee (Vorhersage) haben sie getestet und wie? (Was dachten sie, was passieren würde?)
  • Wie klingt ihre Trommel?
  • Was haben sie gemacht, um mit ihrer Trommel unterschiedliche Geräusche zu erzeugen?
  • Was passiert jedes Mal mit der weißen Platte, wenn sie ein Geräusch hören? Woher wissen sie das? Ist das, was passiert, immer das Gleiche?
  • das Gelernte teilen und Beispiele dazu geben;
  • ob der Testplan funktioniert hat oder ob sie ihn ändern mussten.

• Leiten Sie die Schülerinnen dazu an, die Idee, dass schwingende Materialien Geräusche erzeugen können, anhand ihrer Testbelege zu untermauern. (Die Schülerinnen sollten beachten, dass das Klopfen auf die weiße Platte Schwingungen oder Bewegungen erzeugt und dass sich die Stärke der Schwingung ändert, je nachdem, wie der Trommelstock verwendet wird. Sie sollten Beweise für das liefern, was sie gesehen, gefühlt und gehört haben. Sie spüren möglicherweise keine Schwingungen.)

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)

• Wiederholen Sie die Schritte aus Teil A – Lassen Sie weitere Gruppen das Gelernte vorführen und erklären.

• (5 Minuten) Wiederholen Sie kurz die Demonstrationen aus dem Einführungsabschnitt und geben Sie einige Hintergrundinformationen, die die Schüler*innen bei der Erweiterungsaufgabe unterstützen sollen:

  • Neben Trommeln gibt es viele andere Arten von Musikinstrumenten, darunter auch Saiteninstrumente. Musizierende benutzen einen Bogen oder ein Plektrum oder zupfen die Saiten mit den Fingern, um Töne auf einem Saiteninstrument zu erzeugen.

• (5 Minuten) Lassen Sie die Schüler*innen die nächste Aufgabe in der App lösen:

  • Lassen Sie sie planen und testen, wie Streichinstrumente Töne erzeugen. (Sie können ihren Testplan aus dem Abschnitt „Erforschen“ nutzen oder anpassen, um zu untersuchen, ob und wie ein Gummiband Geräusche erzeugen kann.)

• 15 Min.

  • Verteilen Sie die Gummibänder.
  • Lassen Sie die Schüler*innen die Bänder dehnen und zupfen. Was hört ihr? Seht ihr? Fühlt ihr? (Sie sollten sehen, wie sich das Band hin und her bewegt, spüren, wie es schwingt, und ein Geräusch hören.)

• (5 Min.) Fragen Sie die Schüler*innen, welche Kenntnisse, Ideen und Fähigkeiten ...

  • ihnen geholfen haben, die Aufgabe zu erfüllen;
  • sie beim Bauen und Testen 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:

  • Enthält ihr Trommelmodell einen schwingenden Teil?
  • Beinhaltet ihr Testplan eine Möglichkeit, zu überprüfen, wie Instrumente (und andere Materialien) Geräusche erzeugen, darunter auch die Frage, durch welche Aktionen Materialien in Schwingung versetzt werden können?
  • Verwenden sie Beweise basierend auf ihrem Modell, um zu erklären, dass schwingende Materialien Geräusche erzeugen?

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:

• Ein Grundgerüst für die Planungsphase vorgeben, mit dem sich die einzelnen Schritte mit den Vorhersagen der Schüler*innen über Schall und Vibrationen verbinden lassen. Stellen Sie zu jedem Schritt der Vorhersage, der Tests und der Beobachtung Fragen wie : Was könnte passieren, wenn ihr mit dem Trommelstock auf die Platte schlagt? Probiert es aus! Spürt ihr, wie sich die Platte bewegt?
  Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:
• Bitten Sie die Schülerinnen, ein Saiteninstrument (ähnlich einer Gitarre, Geige, Cello usw.) mit ihrem SPIKE^™ Essential-Set zu bauen. Lassen Sie sie ihren Testplan verwenden oder anpassen, um zu untersuchen, wie das Instrument einen Ton erzeugt. Alternativ können die Schülerinnen auch untersuchen, ob Schall Materialien in Schwingung versetzen kann. Sie können einen Test mit einem Blatt Papier und einem Lautsprecher planen.

• Geben Sie allen Schülerinnen ein leeres Protokollblatt mit Stunden- und Halbstundenmarkierungen. Sie sollen damit die Geräusche, die sie zu verschiedenen Tageszeiten beobachten (Brummen eines Kühlschranks, Geräusche eines Fernsehers, Vogelstimmen oder -flügelschläge, quietschende Schaukel auf dem Spielplatz, Schlagen eines hüpfenden Balls) schriftlich, visuell oder akustisch protokollieren. Lassen Sie die Schülerinnen schreiben, zeichnen (z. B. durch Kreise oder Pfeile auf einem Bild) oder mündlich berichten, wann sie ein Geräusch beobachtet haben und welches Objekt oder Material ihrer Meinung nach schwingt, um die verschiedenen Geräusche zu erzeugen.

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