Mechanizm wytwarzania dźwięków w instrumentach muzycznych.
Scenariusz lekcji
III etap edukacyjny
Temat: Mechanizm wytwarzania dźwięków w instrumentach muzycznych.
Treści kształcenia:
Fizyka, 6.5: opisuje mechanizm wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych.
Informatyka, 6.1: wykorzystuje programy komputerowe, w tym edukacyjne, wspomagające i wzbogacające naukę różnych przedmiotów.
Cele zoperacjonalizowane:
Uczeń:
potrafi opisać mechanizm powstawania dźwięku w różnych instrumentach muzycznych,
wie, co to jest fala dźwiękowa,
wie, od czego zależy wysokość dźwięku,
wyjaśnia pojęcia częstotliwość i długość fali oraz związek między tymi wielkościami.
Nabywane umiejętności:
Uczeń:
potrafi wskazać na ekranie oscyloskopu, jak zmierzyć długość fali;
potrafi obliczyć częstotliwość dźwięku na podstawie długości fali dźwiękowej;
potrafi zainstalować program użytkowy i znaleźć instrukcje dotyczące jego obsługi.
Etapy lekcji | Przedmiot nauczania | Kompetencje kluczowe | Przebieg zajęć | Środki dydaktyczne | Metody nauczania | Formy pracy |
Etap wstępny | Fizyka | Nauczyciel – na wcześniejszych zajęciach – prosi uczniów, aby w miarę możliwości przynieśli na lekcję instrumenty muzyczne (profesjonalne, amatorskie). | Problemowa: aktywizująca | Indywidualna, jednolita | ||
Etap realizacji | Fizyka | Porozumiewanie się w języku ojczystym; myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Przypomnienie wiadomości na temat ruchu drgającego, częstotliwości drgań oraz przekazywania drgań z jednego ośrodka drgań do drugiego. | Notatki z poprzednich zajęć | Podająca: wykład informacyjny | Zbiorowa, jednolita |
Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Nauczyciel zaprasza uczniów do zagrania – wytworzenia dźwięków – na przyniesionych instrumentach. Jeśli instrumenty są niedostępne, można wykorzystać naciągniętą gumkę, grzebień, butelkę wypełnioną częściowo wodą, puszkę, kieliszek z wodą (wytwarzanie dźwięku przez pocieranie krawędzi kieliszka), gwizdek, głos ludzki, gwizdanie, klaskanie itp. | Instrumenty muzyczne, przedmioty codziennego użytku | Eksponująca: pokaz połączony z przeżyciem | Indywidualna, zróżnicowana | |
Fizyka | Porozumiewanie się w języku ojczystym; myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne | Uczniowie dyskutują i stawiają hipotezy na temat sposobu powstawania dźwięków w instrumentach. Korzystając z wiadomości na temat drgań i zderzeń sprężystych, wyciągają wnioski co do charakteru zjawiska wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych. | Instrumenty muzyczne, przedmioty codziennego użytku | Problemowa: aktywizująca: burza mózgów | Zbiorowa, jednolita | |
Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; kompetencje informatyczne | Przeprowadzenie doświadczenia, na podstawie załączonej instrukcji. | Załącznik nr 1, Załącznik nr 2, samouczek obsługi programu Windows Media Player (zasób nr 2), pliki dźwiękowe | Praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne | Grupowa, zróżnicowana | |
Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Nauczyciel odtwarza film przedstawiający drganie strun gitary. Przedstawia uczniom nazwy poszczególnych dźwięków (lub robi to muzykalny uczeń) – uczniowie odszukują w załączniku częstotliwości odpowiadające poszczególnym dźwiękom. Można się w tym przypadku posłużyć rzeczywistym instrumentem lub jego symulacją komputerową (np. bezpłatny program PianoFX STUDIO) | Film „Struny gitary” (zasób nr 1), tabela dźwięków i ich częstotliwości (załącznik 3) | Podająca: film | Zbiorowa, jednolita | |
Fizyka | Porozumiewanie się w języku ojczystym; umiejętność uczenia się; świadomość i ekspresja kulturalna | Nauczyciel odtwarza fragment wybranego koncertu, utworu. Uczniowie rozpoznają instrumenty i wyjaśniają mechanizmy wytwarzania przez nie dźwięku. Uzupełniają kartę pracy (załącznik nr 4). Przykładowo: można się posłużyć nagraniem utworu „Bolero” Maurice’a Ravela. | Plik muzyczny, nagranie filmowe, płyta DVD lub CD | Eksponująca: pokaz połączony z przeżyciem | Zbiorowa, jednolita | |
Etap końcowy | Fizyka | Myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne; umiejętność uczenia się | Podsumowanie lekcji. Zreferowanie wyników doświadczenia przez liderów grup. Porównanie wyników doświadczenia między poszczególnymi grupami. Wyjaśnienie niespójności w wynikach. | Załącznik nr 2 | Podająca: pogadanka | Zbiorowa, jednolita |
Uwaga: aplikacje proponowane do wykorzystania w przebiegu lekcji możliwe są do pobrania z Internetu bezpłatnie.
Załączniki do scenariusza
Załącznik nr 1 – Opis doświadczenia dotyczącego wytwarzania dźwięków
Wytwarzanie dźwięków
Opis przeprowadzenia doświadczenia
Opis teoretyczny badanego zjawiska:
Dźwięki są to drgania, które w formie fali docierają do uszu za pośrednictwem powietrza. Fale te nazywamy dźwiękowymi.
W instrumentach dętych źródłem dźwięku jest drgający słup powietrza ograniczony ściankami instrumentu. Część instrumentu zamykająca słup powietrza nazywana jest piszczałką i od jej długości zależy wysokość dźwięku.
W instrumentach perkusyjnych źródłem dźwięku jest drganie całego instrumentu lub jego części. Jest ono wywoływane przez uderzanie odpowiedniej części instrumentu dłonią czy pałeczką lub przez potrząsanie całym instrumentem.
W instrumentach strunowych źródłem dźwięku jest drgająca napięta struna. Dźwięk zależy głównie od długości struny.Sformułowanie problemu badawczego oraz hipotezy:
Od czego zależy wysokość i natężenie wytwarzanego dźwięku?
Hipoteza: Parametry te zależą od własności fizycznych ciał wprawianych w drgania.Zestaw potrzebnych do doświadczenia narzędzi i materiałów:
Gumki (np. recepturki, bieliźniane), nożyczki, butelki, woda, instrumenty muzyczne, pliki dźwiękowe, oscyloskop lub program Windows Media Player.Spis czynności, które należy wykonać kolejno:
uczniowie dzielą się na grupy 2‑3 osobowe;
uczniowie przygotowują kawałki gumki (ok. 15‑30 cm);
rozciągają te kawałki na różne długości (mierzą rozciągnięcie za pomocą linijki) i szarpią, aby wydobyć dźwięk; obserwują, jak zmienia się dźwięk w zależności od długości gumki;
napełniają butelki wodą do różnej wysokości i wydobywają z nich dźwięk dmuchając ponad szyjką; obserwują, jak zmienia się wysokość dźwięku w zależności od poziomu wody;
wydobywają dźwięki z instrumentów muzycznych, kamertonów;
zapisują na karcie pracy zaobserwowane zależności,
obserwują wykresy fal dźwiękowych na oscyloskopie lub w programie Windows Media Player.
Inne informacje, np. sposób wyciągania wniosków, karta pracy, drzewka decyzyjne, formularze itd.:
Uczniowie zauważają, że wysokość dźwięku zależy od rozciągnięcia gumki i poziomu wody w butelce.
Kartę pracy stanowi tabela, w której uczniowie zapisują spostrzeżenia dotyczące dźwięków wydobytych z poszczególnych przedmiotów, instrumentów.
Załącznik nr 2 – Karta pracy
Rodzaj instrumentu/dźwięku | Zmieniany parametr (poziom wody, naciągnięcie, długość gumki, struny, poziom wody, siła uderzania itp.) | Słyszalne natężenie dźwięku | Zaobserwowana amplituda wykresu | Słyszalna wysokość dźwięku | Zaobserwowana częstotliwość | |
Gumka | Naciągnięcie | Luźna | Nie słychać | Brak | Nie słychać | Brak |
Średnie naciągnięcie | Cicho | Mała | Niższy | Mniejsza | ||
Mocne naciągnięcie | Cicho | Mała | Wyższy | Większa | ||
Załącznik nr 3 – Tabela częstotliwości dźwięków
Nazwa tonu | Częstotliwość [Hz] | Oktawa |
– | – | – |
h | 246,9 | mała |
cIndeks górny 11 | 261,6 | razkreślna |
cisIndeks górny 11 | 277,2 | razkreślna |
dIndeks górny 11 | 293,7 | razkreślna |
disIndeks górny 11 | 311,1 | razkreślna |
eIndeks górny 11 | 329,6 | razkreślna |
fIndeks górny 11 | 349,2 | razkreślna |
fisIndeks górny 11 | 370,0 | razkreślna |
gIndeks górny 11 | 392,0 | razkreślna |
gisIndeks górny 11 | 415,3 | razkreślna |
aIndeks górny 11 | 440,0 | Razkreślna |
bIndeks górny 11 | 466,2 | razkreślna |
hIndeks górny 11 | 493,9 | razkreślna |
cIndeks górny 22 | 523,3 | dwukreślna |
cisIndeks górny 22 | 554,4 | dwukreślna |
dIndeks górny 22 | 587,3 | dwukreślna |
disIndeks górny 22 | 622,3 | dwukreślna |
eIndeks górny 22 | 659,3 | dwukreślna |
fIndeks górny 22 | 698,5 | dwukreślna |
fisIndeks górny 22 | 740,0 | dwukreślna |
gIndeks górny 22 | 784,0 | dwukreślna |
gisIndeks górny 22 | 830,6 | dwukreślna |
aIndeks górny 22 | 880,0 | dwukreślna |
bIndeks górny 22 | 932,3 | dwukreślna |
hIndeks górny 22 | 987,8 | dwukreślna |
cIndeks górny 33 | 1046,5 | trzykreślna |
cisIndeks górny 33 | 1108,7 | trzykreślna |
dIndeks górny 33 | 1174,7 | trzykreślna |
disIndeks górny 33 | 1244,5 | trzykreślna |
eIndeks górny 33 | 1318,5 | trzykreślna |
fIndeks górny 33 | 1396,9 | trzykreślna |
fisIndeks górny 33 | 1480,0 | trzykreślna |
gIndeks górny 33 | 1568,0 | trzykreślna |
itd. | – | – |
Załącznik nr 3 – Karta pracy
Rozpoznany instrument | Rodzaj instrumentu | Sposób wytwarzania dźwięku |
Fagot | Dęty drewniany | Drgania słupa powietrza zmiennej wysokości |
