Grundlagen:
Multimodalität
Multimodale Systeme nutzen den Zugang über mehrere sensorische
Systeme (z. B. Hören und Sehen).
Für den Physikunterricht hat dies auch eine spezielle fachdidaktische
Perspektive:
Physikalische Phänomene und ihre theoriegeleitete Beschreibung lassen
sich zeitgleich zusammenführen.
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Beispiele
Es folgen einige Beispiel zur Akustik mit dem Computer.
Das Hörempfinden und die physikalische Beschreibung akustischer Phänomene
mit grafischen Mitteln lassen sich in einfacher Weise kombinieren.
Die Beispiele lassen sich mit verschiedenen Programmen
weiter bearbeiten.
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Verschiedene Schallereignisse klassifizieren
Die Höreindrücke lassen sich bestimmten Schwingungsformen und
den charakteristischen Schallspektren für Ton, Klang, Geräusch
oder Knall zugeordnen.
Sinuston (Bessere Grafik: ton1a.gif)
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Tondokumente:
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Klang (Flöte) (Bessere Grafik:: floete1a.gif)
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Geräusch (Bessere Grafik: knister1a.gif)
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Zusammenhänge zwischen Amplitude und Lautstärke, Frequenz
und Tonhöhe
Zwischen Amplitude und Lautstärke, Frequenz und Tonhöhe
lassen sich zunächst sehr einfach "je-desto-Beziehung"
aufzeigen.
a) Töne verschiedener Lautstärken (Bessere Grafik:
laut1b0.gif)
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Tondokumente:
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b) Töne unterschiedlicher Frequenz (der senkrechte Strich ist die
Abspielmarke) (Bessere Grafik: hoehe2b0.gif) |
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Lautstärke quantifizieren
Als Einführung bietet sich an, die Tondokumente lauter1.wav und lauter2.wav
abzuspielen und sie dann zu analysieren. Bei lauter2.wav hat man im Unterschied
zu lauter1.wav eher den Eindruck, dass die Töne gleichmäßig
lauter werden.
Allerdings widerspricht dies zunächst scheinbar dem Verhalten der
Amplituden in der grafischen Auftragung (bei linearem Maßstab).
Aufklären lässt sich der scheinbare Widerspruch erst über
das Gesetz von Weber und Fechner. Danach ist die Wahrnehmungsstärke
proportional zum Logarithmus der Reizintensität.
Bessere Grafik: lauter1ab.gif
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Tonhöhen quantifizieren
Das Gesetz von Weber und Fechner gilt näherungsweise für das
Lautstärke- und Helligkeitsempfinden, aber auch für das Wahrnehmen
von Tonhöhen.
Die Dateien hoeher1.wav und hoeher2.wav bieten Töne mit steigenden
Frequenzen an; hoeher1.wav mit einer linearen Zunahme der Frequenz, hoeher2.wav
jeweils mit einem Anstieg um eine halbe Oktave (d.h. um drei Ganztonschritte).
Tonbeispiele:
hoeher1.wav :
Tonfolge in Schritten a 500 Hz (500 Hz, 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz, 2500
Hz, 3500 Hz)
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Tondokumente:
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hoeher2.wav :
Tonfolge mit jeweils 3 Ganztonschritten, d.h. jeweils einer halben Oktave
( a', dis', a'', dis'', a''', dis''', a''' ) (440 Hz, 622 Hz, 880 Hz,
1244.5 Hz, 1760 Hz, 2489 Hz, 3520 Hz)
Bessere Grafik: hoeher2_linear2.gif Bessere
Grafik: hoeher2_log2.gif
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cdur1.wav :
c-dur-Tonfolge in 12 Halbtonschritten |
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Mit Klangeffekten experimentieren
Die meisten Akustik-Programme bieten spezielle Soundeffekte an. Damit
kommen auch Schüler schnell zu eindrucksvollen Effekten, z. B. auch
bei Aufnahmen mit der eigenen Stimme. Es folgt eine Auswahl von Beispielen,
die mit dem Programm GOLDWAVE erstellt wurde. Die Effekte werden aber
auch von anderen Programmen angeboten (siehe Internetadressen).
- Ein Echo lässt sich einbauen; Intensität und Zeitverzögerung
kann man variieren.
- Bei Stereoaufnahmen muss nur auf einem Kanal die Lautstärke kontinuierlich
verringert und gleichzeitig auf dem anderen Kanal vergrößert
werden, um eine quer zum Zuhörer bewegte Schallquelle zu simulieren.
- Über eine kontinuierliche Frequenzverschiebung kombiniert mit
einer Zu- bzw. Abnahme der Lautstärke lassen sich bewegte Schallquellen
simulieren, die sich scheinbar auf den Hörer zu bzw. von ihm weg
bewegen.
- Mit Filtern, z. B. Hochpass- oder Bandpassfilter, lassen sich Stimmen
verändern ("Micki-Maus-Stimme") oder der Klang eines
antiquierten Grammophons bzw. von "Schellack-Platten" (auch
mit aktuellen Musikstücken) nachbilden. (In der Datei "bandpassfilter.wav"
wird ein Bandfilter von 800 Hz bis 2000 Hz eingeschaltet.)
- Werden Klavierklänge "rückwärts" abgespielt,
klingt dies etwa wie ein Harmonium.
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Tondokumente:
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Computerprogramme
Soundkarte, Mikrofon und Lautsprecher gehören heute zur Grundausstattung
jedes Multimedia-PC´s. Dadurch steht dem Computerbesitzer mit der
entsprechenden Software eine Funktionalität zur Verfügung, die
sogar über Tonfrequenzgenerator und Speicheroszilloskop hinausgeht.
Interaktivität und die Möglichkeit für Eigenaktivitäten
der SchülerInnen verstärken die Wirkung eines multimodalen Lernangebots.
Bei den hier verwendeten Beispielen wurde mit folgenden Programmen gearbeitet:
| GOLDWAVE |
http://www.goldwave.com (20.11.2001) |
| DITON |
http://www.physik.uni erlangen.de/Didaktik/download/windown.htm
(20.11.2001) |
| GRAM |
http://www.visualizationsoftware.com/gram.html (20.11.2001) |
| COOLEDIT |
http://www.syntrillium.com/cooledit (20.11.2001) |
Daneben gibt es eine sehr breites Angebot an weiteren Programmen, die
teilweise auch direkt mit den Soundkarten vertrieben werden.
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