Värähtely saa aikaan musiikkia

(HUOMAUTUS: Tämä oppitunti sisältää A‑ ja B-osan. Oppimistavoitteiden mukainen sisältö käsitellään kattavasti, kun molemmat osat suoritetaan. Jos aikaa on rajoitetusti, yhdistele eri osien sisältöjä tarpeen mukaan.)

Tällä oppitunnilla opitaan suunnittelemaan ja toteuttamaan tutkimus siitä, miten värähtely aiheuttaa ääntä. Tutkimukset tehdään hauskalla, toiminnallisella tavalla: suunnittelemalla ja rakentamalla malli. Ideoinnin avuksi annetaan esimerkkejä. Oppilaiden tehtävänä on rakentaa oma rumpu tai muunlainen testattava soitinmalli.

• Taustatietoa – Värähtely saa aikaan musiikkia:
  • Kun esine värähtelee, se saa aikaan ilmassa kulkevan energia-aallon (jota kutsutaan ääniaalloksi). Ääniaalto saa tärykalvosi värähtelemään, ja aivot tunnistavat värähtelyn ääneksi.
  • Soittimet voidaan luokitella sen mukaan, millä tavalla ne tuottavat ääniaaltoja. Kun lyömäsoittimia (rumpu, ksylofoni) soitetaan, koko soitin värähtelee.
  • Kielisoittimien (viulu, kitara) värähtelevät kielet tuottavat ääniaaltoja.
  • Puhallinsoittimien (trumpetti, nokkahuilu, huilu) ääni syntyy, kun soittimen sisällä oleva ilma värähtelee.
  • Soittimien värähtelyn voi havaita koskettamalla soitinta tai kuuntelemalla sen ääntä, ja joskus värähtelyn voi jopa nähdä.
  • HUOMAUTUS: Jos oppilaat eivät tunne tai havaitse valkoisen LEGO rakennuslevyn värähtelyä, ehdota sen tilalle pahvimukia, josta värähtelyn havaitsee helpommin.
• Kokoa aiemmin opittuja tietoja – Värähtely saa aikaan musiikkia: Kertaa aiemmin opittuja tietoja oppimateriaalin, kuvien ja käsitteiden avulla.
  • Yleisiin soittimiin kuuluvat mm. rumpu, triangeli, äänirauta, ksylofoni, kitara, piano ja huilu.
  • Kun esine värähtelee, se liikkuu tai tärisee edestakaisin.
  • Värähtelevät aineet ja esineet saavat aikaan ääniaaltoja.
  • Ääniaallot voivat saada aineet ja esineet värähtelemään.
  • Keskeinen sanasto: värähdellä, värähtely, soitin
• Rakennus‑ ja ohjelmointikokemus: Ehdotukset näet jaksosuunnitelmasta. Muita ideoita tälle oppitunnille:
  • Käytä apuna Moottorilohkot-kohdan ohjeita, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen valikosta Ohje > Kuvakelohkot.
• Tarvikkeet: Ota esille muutamia soittimia, joilla tätä tehtävää voidaan tutkia: rumpu, triangeli, äänirauta, ksylofoni, kitara, piano tai huilu. Anna oppilaspareille kuminauha, pahvimuki ja matala kulho, johon mahtuu 1–2 cm korkeudelta vettä. Jos värähtelyä tutkitaan vesikulholla, suojaa työpiste vesiroiskeilta. Jos sisällytät mukaan myös lisätehtävän, jokainen oppilas merkitsee ylös omat havaintonsa äänten tallentamisesta.

A-OSA (45 minuuttia)

• Esittele tarinan päähenkilö(t) ja ensimmäinen tehtävä: Maria soittaa pianoa. Hän haluaisi musisoida myös muilla soittimilla. Rakentaisitko hänelle soittimen?

• IDEOINTI – Keskustelkaa hetken aikaa yhdessä oppitunnin aiheesta (tai aiheista). Voit näyttää oppilaille tarinaan liittyvän kuvan ja opastaa, miten äänirautaa tai muita soittimia käytetään.

  • Ohjaa oppilaita koskettamaan jokaista soitinta ja kokeilla niiden värähtelyä, kun soitat tai kun he soittavat niitä. Kysy sitten: Mitä tunsit koskettaessasi soitinta? (värähtelyä/tärinää/liikettä)
  • Missä vaiheessa se värähteli? (Kun opettaja/oppilas soitti soitinta vai kun ääni lähti soittimesta?)
  • Mikä saa sen värähtelemään? (Ohjaa oppilaita pohtimaan etukäteen, miten eri soittimien ääni syntyy. Kirjoita oppilaiden vastaukset kaikkien nähtäville.)
  • Miten rakentaisit soittimen, joka värähtelee samalla tavalla? Ideoi vieressä istuvan oppilaan kanssa. Selvitä asia tutkimalla. (Ohjaa oppilaita kokeilemaan ideoita yhdessä.)

• Jaa jokaiselle ryhmälle ”LEGO^® Education SPIKE^™ Essential – peruspakkaus” ja laite.

• Oppilaiden työskennellessä voit kertoa seuraavia esimerkkejä rakentamisen tai ohjelmoinnin tueksi. Kerro, että rumpumalli on vain esimerkki ideoista, joita voi tutkia. Oppilaat saavat rakentaa myös itse keksimänsä rummun tai muun soittimen.

• Ohjaa oppilaita suorittamaan seuraavat tehtävät pareittain:

  • Suunnittele tutkimus siitä, tuottavatko soittimet ääntä etukäteen pohtimallasi tavalla (saamalla aikaan värähtelyä). Aloita rummusta. (Voit esimerkiksi kokeilla, värähteleekö tai liikkuuko valkoinen rakennuslevy, kun tuotat ääntä. Tai asettaa rummun päälle vesiastian ja katsoa, saako ääni veden pinnan väreilemään. TÄRKEÄÄ: osa soittimista ei tuota tarpeeksi värähtelyä, jotta levy värähtelisi tai vesi väreilisi.)
  • RAKENNA esimerkissä näkyvä rumpumalli Marian soittimeksi.
  • OHJELMOI malli niin, että rumpukapula osuu valkoiseen rakennuslevyyn toistuvasti.

• Ohjaa pareja testaamaan suunnittelemiaan rakennelmia ja tutkimaan, tuottavatko ne ääntä etukäteen pohditulla tavalla. Testaa seuraavia:

  • Lyö valkoista rakennuslevyä rumpukapulalla.
  • Seuraa (katso, kuuntele, kosketa), värähteleekö tai liikkuuko valkoinen rakennuslevy.
  • Havainnoi, milloin rummusta kuuluu ääni.
  • Soita rumpua eri tavoilla niin, että saat aikaan erilaista värähtelyä ja erilaisia ääniä. (Voit esimerkiksi käyttää ”rumpukapuloina” eri esineitä, kuten lyijykynän päitä, tai lyömisen sijaan vetää rumpukapulaa pitkin rakennuslevyn pintaa.)
  • Kuvaile, mitä näet, kuulet tai tunnet.

• Ohjaa oppilaita ideoimaan erilaisia rummutuspintoja LEGO^® osien tai muiden tarvikkeiden (esim. pahvimukien) avulla niin, että rummusta kuuluu erilaista ääntä.

• Kun puolet oppitunnista on kulunut, ohjaa oppilaita ideoimaan yhdessä ja päivittämään mallejaan uusien ideoiden pohjalta.

Esimerkkejä ideoista

• Pyydä kaikki oppilaat koolle.

• Ohjaa jokaista ryhmää esittämään ja kuvailemaan seuraavat asiat rakennelmansa avulla:

  • Mitä ideaa (ennakoitu lopputulos) he tutkivat ja miten? (Mitä lopputulosta he odottivat?)
  • Miten heidän rumpunsa tuottaa ääntä?
  • Millä tavalla he saivat rumpunsa tuottamaan erilaisia ääniä?
  • Mitä valkoiselle rakennuslevylle tapahtuu aina, kun siitä kuuluu ääntä? Mistä oppilaat tietävät sen? Tapahtuuko aina samalla tavalla?
  • Ohjaa heitä kertomaan kaikille esimerkkien avulla, mitä he ovat oppineet.
  • Toimiko tutkimussuunnitelma vai pitikö sitä muuttaa?

• Ohjaa oppilaita perustelemaan tutkimustensa tuloksilla sitä, että värähtelevät aineet ja esineet voivat tuottaa ääntä. (Oppilaiden pitäisi huomata, että valkoisen rakennuslevyn napauttaminen saa sen värähtelemään tai liikkumaan ja että rumpukapulan käyttötapa vaikuttaa värähtelyn määrään. Oppilaiden tehtävänä on kerätä havaintoja siitä, mitä he näkivät, tunsivat ja kuulivat. Värähtelyä ei välttämättä pysty tuntemaan.)

Jos haluat jatkaa B-osaan – Ohjeista oppilaita säilyttämään rakennelmat ehjinä tai anna lisäaikaa rakenteluun.

B-OSA (45 minuuttia)

• Toista A-osan vaiheet – Selitä tehtävä ja ohjaa ryhmiä esittelemään ja kuvailemaan oppimaansa.

• (5 min) Palauta mieleen Keskustele-osion esitykset ja kerro taustatietoa, jonka avulla oppilaat voivat syventää oppimaansa:

  • Soittimia on vaikka miten paljon, kuten rummut ja jousisoittimet. Jousisoitinta soitetaan joko jousella tai näppäilemällä kieliä sormilla.

• (5 min) Ohjaa oppilaita suorittamaan seuraava tehtävä sovelluksessa:

  • Suunnittele ja tutki, miten jousisoittimet tuottavat ääntä. (Oppilaat voivat käyttää tai muuttaa Työskentele-osiossa tekemäänsä tutkimussuunnitelmaa tutkiakseen, voiko kuminauhalla saada aikaan ääntä ja jos voi, minkälaista.)

• (15 min)

  • Jaa kaikille kuminauhat.
  • Ohjaa oppilaita venyttämään ja näppäilemään kuminauhaa. Mitä siitä kuuluu? Mitä näet? Entä mitä tunnet? (Näet kuminauhan heiluvan edestakaisin, tunnet sen värähtelyn ja kuulet äänen.)

• (5 min) Ohjaa oppilaita kertomaan muille tiedoista, ideoista tai taidoista, jotka

  • auttoivat heitä suorittamaan tehtävän
  • he oppivat rakentaessaan ja testatessaan.

• Ohjaa oppilaita laittamaan setit paikoilleen ja siivoamaan työpisteet.

• Esitä ohjaavia kysymyksiä, joiden pohjalta oppilaat osaavat pohtia laaja-alaisemmin ideoidessaan, rakentaessaan ja ohjelmoidessaan.

Opettajan havainnot

• Tutustu tärkeimpiin tavoitteisiin (Opettajan tuki ‑ruutu).

• Seuraa oppilaiden edistymistä:

  • Oppilaiden rumpumalli sisältää värähtelevän osan.
  • He ovat suunnitelleet tavan tutkia sitä, miten soittimet (ja muut esineet) tuottavat ääntä ja miten tietty toimintatapa saa aineet ja esineet värähtelemään.
  • He osaavat perustella mallinsa avulla, että värähtelevät aineet ja esineet aiheuttavat ääntä.

Itsearviointi

Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen palikka: Luulen osaavani tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Keltainen palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Vihreä palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita ja pystyn auttamaan siinä myös toisia oppilaita.

Vertaispalaute

Pyydä oppilaita keskustelemaan yhteistyön tekemiseen liittyvistä kokemuksistaan pienryhmissä.
Kannusta heitä käyttämään seuraavia ilmauksia:

• Pidin siitä, kun sinä…
• Haluaisin kuulla enemmän siitä, miten sinä…

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Toteuttakaa suunnitteluvaihe yhdessä vaiheistetusti. Oppilaat tekevät ennakko-oletuksen, kokeilevat ja havainnoivat samanaikaisesti. Esitä eri vaiheissa kysymyksiä, kuten Mitä luulet tapahtuvan, kun rakennuslevyä lyödään rumpukapulalla? Kokeile tehdä niin. Tunnetko rakennuslevyn liikkeen?
  Nosta vaikeustasoa:
• Haasta oppilaat rakentamaan jousisoitin (esim. kitaran, viulun tai sellon kaltainen soitin) SPIKE Essential ‑peruspakkauksen osista. Ohjaa oppilaita käyttämään tai muuttamaan tutkimussuunnitelmaansa ja tutkimaan sen avulla, miten soitin tuottaa ääntä. Voit myös ohjata oppilaita tutkimaan, voiko ääni saada aineet ja esineet värähtelemään. Tutkimuksessa voi käyttää paperia ja kaiutinta.

• Anna jokaiselle oppilaalle tyhjä paperiarkki, jossa on tunnin ja puolen tunnin merkit. Ohjaa heitä kirjaamaan siihen tekstinä, kuvina tai kuvauksina äänet, joita he kuulevat eri vuorokaudenaikoina (jääkaapin hurina, television humina, linnunlaulu tai siipien räpyttely, kitisevä keinu leikkikentällä, pomppivan pallon jytinä). Ohjaa oppilaita kirjoittamaan, piirtämään (esim. ympyröimään tai merkitsemään nuolilla kuviin) tai kertomaan, milloin he havaitsivat äänen ja minkä esineen tai aineen värähtely tuottaa minkäkin äänen.

Tämä ei kuulu 45 minuutin pituiseen oppituntiin.