Work Package 3 LJUD WP 3 LJUD
Work Package 3 LJUD WP 3 LJUD
Work Package 3 LJUD WP 3 LJUD
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>WP</strong>3<br />
<strong>LJUD</strong><br />
European Science and Technology in Action Building<br />
Links with Industry, Schools and Home<br />
Lead partner for deliverable: C.M.A.<br />
Version: 1.0<br />
<strong>Work</strong> <strong>Package</strong> 3<br />
<strong>LJUD</strong><br />
The ESTABLISH project has received funding form the European Community’s<br />
Seventh Programme [FP7/2007-2013] under grant agreement n o 244749<br />
Start Date: 1st January 2010 Duration: 48 months
The research leading to these results has received funding from the European<br />
Community’s Seventh Framework Programme [FP7/2007-2013]<br />
PU Public<br />
DISSEMINATION LEVEL<br />
PP Restricted to other programme participants (including the Commission Services)<br />
RE Restricted to a group specified by the consortium (including the Commission<br />
Services)<br />
CO Confidential, only for members of the consortium (including the Commission<br />
Services)<br />
ISSUE DATE VERSION CHANGES MADE /<br />
REASON FOR THIS ISSUE<br />
28/04/2011 1.0 New version of the unit<br />
created from previous different<br />
Sound units, this new version<br />
includes remarks from<br />
partners feedback<br />
20/06/2011 2.0 Final version<br />
Page 2 of 37<br />
ESTABLISH<br />
√
A Lärarinformation<br />
I. Områdesbeskrivning<br />
Enheten Ljud är uppdelat i tre moduler, där varje modul kan användas som fristående del.<br />
Varje modul kan ta olika riktningar och betoningar beroende på läroplan och den enskilde<br />
lärarens mål.<br />
Modul 1 och 2 kan användas stegvis efter varandra där modul 1fokuserar på grundnivå<br />
och modul 2 på gymnasienivå.<br />
Modul 3 erbjuder en fördjupning av gymnasienivån och introducerar studenterna till det<br />
fascinerande området mänskligt tal.<br />
Enheten Ljud innehåller många IKT-aktiviteter där ljudsensorer, gränssnitt och<br />
programvara används för att spela in och analysera ljudvågor.<br />
Modul 1: Undersöka ljud<br />
I denna modul läser studenterna om grunderna i hur ljud skapas. De lär sig att ljud skapas<br />
av vibrationer, och de utforskar hur ljud färdas. De lär sig om förhållandet mellan ljudstyrka<br />
och ton, amplitud och vibrationsfrekvenser. De undersöker ljuden från stämband och de lär<br />
sig om örats anatomi och skyddsfunktioner.<br />
Elevnivå: Mellan och högstadiet. Elever i åldern 11-15 år<br />
Ämnen: Fysik<br />
Förväntad tidslängd: 5-6 lektioner<br />
Modul 2: Sträng- och blåsinstrument<br />
Denna modul börjar med ett resonansexperiment med en pendel. Studenterna får lära sig<br />
att även mindre påverkan kan ge stora effekter. Längre fram får studenterna utföra<br />
experiment med olika strängar från instrument som kontrabas och gitarr och man tittar<br />
även på Melde’s experiment på stående vågor. Efter detta följer ett par experiment som<br />
innefattar ljud i luftpelare. Enheten avslutas med ett par öppna undersökningar/frågor där<br />
studenterna kan välja själva. Kunskapen som de tillgodogjort sig i aktivitet 1-7 är en bra<br />
utgångspunkt för att ta sig an uppgifterna i aktivitet 9 – 11.<br />
Elevnivå: Högstadiet och gymnasiet. Elever i åldern 15-17år<br />
Ämnen: Fysik<br />
Förväntad tidslängd: 5-7 lektioner tillsammans och 2 lektioner enskilt arbete<br />
Modul 3: Mänskligt tal<br />
I denna modul studerar studenterna grunderna i mänskligt tal, språkanalys och<br />
språksyntes. De lär sig grunderna inom talproduktion, de spelar in olika ljudsignaler och lär<br />
sig läsa och tolka tidssignaler och spektrogram. De studerar också hur mänskligt tal kan<br />
produceras på konstgjord väg.<br />
Elevnivå: Gymnasiet. Elever i åldern16-19 år<br />
Ämnen: Biofysik (Fysik, Biologi).<br />
Förväntad tidslängd: 3 lektioner<br />
Page 3 of 37<br />
ESTABLISH
II. IBSE metoder<br />
Modul 1<br />
När man introducerar ett nytt ämne som Ljud bör läraren försöka möta elevens nyfikenhet<br />
med både kända och okända koncept och också försöka kartlägga deras förförståelse.<br />
Detta tillvägagångssätt blir därför en form av undersökande metod där eleverna lär sig<br />
genom att ifrågasätta. Det största problemet här för de flesta lärare är den känsliga<br />
balansen mellan att inte säga för mycket och inte svara för tidigt, men att samtidigt också<br />
ha koll på tiden och inte låta eleverna gå vilse i meningslösa och tidskrävande<br />
diskussioner som inte ger dem något. Med det sagt, bör det betonas att även om eleverna<br />
ibland kommer fram till vetenskapligt oacceptabla svar eller lösningar så kan dessa ibland<br />
fungera som motivation för att gå vidare och hitta andra lösningar och synsätt på problem.<br />
Som inledning på en grundläggande nivå är framförallt reflekterande diskurs, interaktiva<br />
demonstrationer, lärarledda upptäckter och frågeställningar de IBSE-metoder som<br />
används. Genom aktiviteterna i denna modul får studenterna grundläggande kunskap i att<br />
förstå och utföra vetenskapliga experiment och undersökningar.<br />
Ställa och besvara olika frågor.<br />
Planera och utföra enklare undersökningar.<br />
Använda olika verktyg för att samla in data.<br />
Använda data för att konstruera rimliga förklaringar.<br />
Förmedla utredningar och förklaringar.<br />
Förstå att forskare använder sig av olika utredningar och verktyg för att kunna utveckla<br />
förklaringar och påståenden genom att använda kunskap och bevis.<br />
En del övningar är IKT-aktiviteter där en dator med ljudsensor används för att spela in<br />
ljudvågor.<br />
Modul 2<br />
Uppbyggnad och funktion av en gitarr eller ett annat instrument kommer förhoppningsvis<br />
att tilltala elevens intresse för att göra egna undersökningar. Vilken kunskap behöver man<br />
för att kunna bygga en gitarr? Vilka fysikaliska lagar måste man ha i åtanke när man<br />
konstruerar en gitarr? För att kunna ta reda på detta så analyserar studenterna<br />
inspelningar av kontrabas och gitarr och studerar hur banden, stränglängden och liknande<br />
används. Den samlade kunskapen från dessa aktiviteter tillämpas sedan i nya<br />
sammanhang, exempelvis luftpelare i blåsinstrument.<br />
De huvudsakliga IBSE-metoderna i denna modul är guidad upptäckt samt öppen<br />
utredning. De utredningsbaserade färdigheter som utvecklas i denna enhet är bland annat:<br />
Utföra experiment.<br />
Kunna analysera resultat från experiment (eller det som presenteras av läraren).<br />
Förmedla resultat med hjälp av grafer.<br />
Kunna använda resultat från ett experiment (kontrabas) för att analysera ett annat<br />
resultat (gitarrens band).<br />
Att använda kunskap från ett område inom akustik (strängar) till andra områden inom<br />
akustik (luftpelare).<br />
I vissa övningar så används datorer för att spela in ljud och för att analysera data.<br />
Page 4 of 37<br />
ESTABLISH
Modul 3<br />
Aktiviteterna som rör talanalys och talsyntes i denna modul är utformade som öppna<br />
undersökningar. Studenterna skall här formulera egna undersökningsfrågor. Den här<br />
typen av uppdrag anses generellt vara på den högsta nivån av undersökande inlärning.<br />
Under dessa aktiviteter så kommer studenten att utveckla många viktiga färdigheter inom<br />
undersökande naturvetenskaplig utbildning, såsom att diagnosticera problem, kritisera<br />
experiment, planera och utföra experiment, att söka efter information, konstruera modeller,<br />
debattera med klasskompisar, samt att kunna formulera sammanhängande argument.<br />
Vid slutet av denna modul skall studenten kunna uttrycka sin kunskap utifrån diskussioner<br />
med klasskamrater och lärare, samt att dela med sig att sina resultat för att de skall kunna<br />
kontrolleras av andra. På så vis kan de konfrontera och omvärdera sina resultat utifrån<br />
diskussioner med andra, och därefter omvärdera och formulera nya slutsatser. Det<br />
förväntas att eleven på detta sätt får en fördjupad förståelse för de olika fysikaliska<br />
fenomen de ställs inför, och att denna internaliseringsprocess gör att de kan komma ihåg<br />
den nya kunskapen längre.<br />
III. Vetenskapliga ämneskunskaper<br />
Modul 1.<br />
I denna modul är det inte tänkt att studenten ska inneha någon djupare förkunskap inom<br />
ämnet, dock en viss förståelse av begrepp som återfinns i deras vardag.<br />
Aktiviteterna i denna modul ska fungera som en introduktion till följande begrepp och idéer<br />
för studenterna:<br />
Ljud produceras av vibrerande objekt och av vibrerande luftpelare.<br />
Ton och ljudstyrka är två egenskaper hos ljud.<br />
Förändring av hur ett objekt vibrerar kan förändra tonhöjd eller volym hos det ljud som<br />
produceras.<br />
Tonen bestäms av vibrationens frekvens och ljudstyrka.<br />
Ljud produceras av stämbanden när luft från lungorna passerar genom röstspringan.<br />
Ljud kräver ett medium (exempelvis luft, metall, trä) att fortplanta sig i.<br />
Ljudets hastighet är mindre än ljusets hastighet.<br />
Det mänskliga örat har ett membran som vibrerar när det träffas av ljud. Örat och<br />
hjärnan omsätter dessa vibrationer till ljud. Exponering för mycket höga ljud kan leda till<br />
hörselskador.<br />
Modul 2<br />
Den förkunskap som krävs för att klara dessa aktiviteter är att studenten är förtrogen med<br />
följande begrepp: våglängd, amplitud, frekvens, period, sinusfunktion. Självklart kommer<br />
dessa begrepp att upprepas i denna modul, men studenterna behöver ändå ha en<br />
förkunskap för att bättre kunna tillgodogöra sig den nya kunskapen.<br />
Aktiviteterna i denna subenhet ska introducera studenterna till följande koncept och idéer:<br />
Resonans<br />
Grundläggande frekvens/grundton<br />
Övertoner<br />
Stående vågor<br />
Sambandet mellan frekvens och strängens/luftpelarens längd<br />
Klangfärg.<br />
Page 5 of 37<br />
ESTABLISH
Läraren bör ha tillgång till olika källor och fysikböcker. Det finns flera bra böcker som<br />
beskriver sambandet mellan fysik och musik, en att rekommendera är följande bok:<br />
“Measured tones, the interplay of physics and music” by Ian Johnston (ISBN-10:<br />
0750307625 ISBN-13: 978-0750307628).<br />
Modul 3<br />
Aktiviteterna i denna modul skall introducera studenterna till de mekanismer som berörs i<br />
talproduktion, mänsklig språkanalys samt talsyntes. Innehållet rör både biologi och fysik.<br />
Utifrån biologin så lär sig studenterna hur allting ser ut och är uppbyggt och hur mänskligt<br />
tal produceras. Inom fysiken så skapar man en modell för att kunna beskriva hur talet<br />
produceras, man analyserar mänskliga ljud, samt hur mänskligt ljud kan skapas på<br />
konstgjord väg.<br />
Den förkunskap som krävs är att studenterna känner till begrepp som frekvens, amplitud,<br />
stående vågor, resonans, grundläggande frekvens/grundton och övertoner. De skall också<br />
kunna använda dessa kvalitativt såväl som kvantitativt.<br />
Eftersom denna modul går utanför det som traditionellt sett hittas i läroplanen så återfinns<br />
en modell av mänsklig talproduktion för studenterna att läsa om i arbetsbladet: Modell över<br />
mänsklig talproduktion. Texten baseras på en artikel skriven av Johan Sundberg “The<br />
acoustics of the singing voice”, Sci. Am. 236, 82 (March 1977).<br />
Några användbara källor;<br />
1. Johan Sundberg “The acoustics of the singing voice”, Sci. Am. 236, 82 (March 1977)<br />
(see http://www.zainea.com/voices.htm)<br />
2. Timothy Moran, “Application of sound spectrum analysis”, Phys. Teach. 45, 94 (2007)<br />
3. Klaus Fellbaum, Jorg Richer, ‘Human speech production based on a linear predictive<br />
vocoder”, ESCA/Socrate workshop on Method and Tool Innovations for Speech<br />
Science Education (1999), see<br />
http://www2.spsc.tugraz.at/add_material/courses/scl/vocoder/.<br />
Javasimulatorn ‘Model of the Human Speech Production’ som innehåller ljudanalys och<br />
syntes hittas på:<br />
http://www2.spsc.tugraz.at/add_material/courses/scl/vocoder/simulation.html<br />
IV. Pedagogiska ämneskunskaper<br />
Vetenskaplig forskning har visat att vanliga problem i inlärning angående Ljud som<br />
arbetsområde är bland annat:<br />
Ljud kan produceras utan att använda några materiella objekt.<br />
Att slå hårdare på ett objekt kan ändra tonen på det ljud som producerats.<br />
Ljudstyrka och tonhöjd i ljud är samma sak.<br />
En stämgaffels tonhöjd kommer att förändras allt eftersom den vibrerar långsammare.<br />
Frekvens är kopplat till ljudstyrka för alla amplituder.<br />
Mänskliga röstljud tillverkas av ett stort antal stämband som alla producerar olika ljud.<br />
Ljud kan färdas genom vakuum.<br />
Ljud kan inte färdas genom vätskor och fasta ämnen.<br />
Ljud färdas snabbare i luft än i fasta ämnen (luft är ‘tunnare’ och skapar mindre<br />
motstånd).<br />
Page 6 of 37<br />
ESTABLISH
Ljud rör sig mellan partiklar av material (i tomma luften) snarare än i materia.<br />
Du kan se och höra en distinkt händelse i samma ögonblick.<br />
Musik är bara en konstform; det har ingenting med vetenskap att göra.<br />
I blåsinstrument så är det själva instrumentet och inte den inre<br />
luftpelaren/luftströmmarna som vibrerar.<br />
Ljudvågor är transversella vågor (som vatten och ljusvågor).<br />
Vågor transporterar materia.<br />
Vågor har ingen energi.<br />
Alla vågor färdas i samma riktning.<br />
Stora vågor färdas snabbare än små vågor inom samma medium.<br />
När vågor interagerar med fasta ytor så förstörs vågorna.<br />
Ultraljud är extremt höga ljud.<br />
Buller är irriterande men egentligen ofarligt.<br />
Ljud producerade av olika fordon (som en tågvissla) ändras allteftersom fordonet<br />
passerar dig eftersom någon avsiktligt förändrar ljudet (exempelvis någon ombord på<br />
tåget eller liknande).<br />
I telefoner är det ljud snarare än elektriska impulser som färdas genom<br />
telefonledningarna.<br />
Studenterna måste tillämpa sin kunskap i nya situationer och detta skapar utrymme för att<br />
upptäcka missuppfattningar. Läraren bör vara medveten om detta och utforma uppgifter<br />
där eleven får möjlighet att reflektera över sin förkunskap.<br />
Beroende på hur läraren väljer att presentera data och information så kan karaktären av<br />
verksamheten bli mer styrd. Ett exempel, utan att visa grafen eller videon blir övningen om<br />
övertoner i modul 2 mera avgränsad. Frågan som ställs är ‘på vilket sätt kan en sträng<br />
vibrera?’ och eleverna skall själva hitta på sätt för att besvara frågan. Har eleverna goda<br />
förkunskaper och sökförmågor kommer de kunna hitta önskade svar. Har de inte denna<br />
förkunskap så måste läraren bestämma hur mycket hjälp han eller hon skall bistå eleverna<br />
med (med grafen och You Tube videon som sådana hjälpmedel).<br />
Mängder av alternativa men också felaktiga tolkningar i förståelsen för innehållet i<br />
modulen om mänskligt tal kan förväntas eftersom varje individ säkerligen har skapat sig en<br />
egen bild av det vardagliga fenomen som det mänskliga talet innebär. Särskild<br />
uppmärksamhet måste riktas mot de oklarheter som ofta uppstår kring dessa frågor:<br />
Hur kan det komma sig att en vokal som uttalas av två personer kan låta helt olika,<br />
trots att vi direkt känner igen det som ett vokal-ljud?<br />
Vad är formanter? för något och på vilket sätt skiljer de sig efter ålder och kön?<br />
Är det spektrala ljudmönstret som spelats in reproducerbart och igenkänningsbart?<br />
Det är här som IBSE-metoderna ger en mer konkret bild av kunskap kring tal. Man kan<br />
förvänta sig att den kunskap som eleven tillgodogör sig utifrån egna upptäckter är mer<br />
värdefull då den är mer kopplad till verkligheten.<br />
V. Industriella ämneskunskaper<br />
Modul 1<br />
För att illustrera betydelsen av ljud från ett industriellt perspektiv redan vid detta stadie kan<br />
olika yrken nämnas för att skapa intresse. Koppla ljud till artister, ljudtekniker (Tvsändning),<br />
ljudmixer (konsert), audiometrist (som säljer hörapparater), audionom (gör<br />
Page 7 of 37<br />
ESTABLISH
audiogram), ljudingenjör, tal-tränare. En audionom kan exempelvis bjudas in till<br />
klassrummet för att svara på de frågor angående ljud, hörsel, och hörselskydd som<br />
studenterna kan ha förberett.<br />
För att få eleverna engagerade kring teknisk konstruktion så skulle de få kunna bygga<br />
egna, enklare modeller, av trumhinnan eller stämbanden.<br />
Modul 2<br />
Det finns flera fysikrelaterade moment vid tillverkning och design av olika musikinstrument.<br />
På ett existerande instrument kan du göra justeringar för att på så sätt ändra dess ljud. Det<br />
finns stora skillnader mellan olika gitarrer och man kan låta studenterna undersöka vilka<br />
sorts gitarrer som låter bäst. Hur kan ”bättre” definieras och kan man göra vetenskapliga<br />
mätningar för att ta reda på vilket instrument som är bäst? Hur välstämd är en gitarr, vilken<br />
position är optimal för banden på gitarrhalsen och vad menas med ett instruments<br />
klangfärg? De grundläggande kunskaper som behövs är inbakade i övningarna. I de<br />
öppna undersökningarna kommer studenten att kunna svara på en del av de frågor som<br />
ställdes ovan.<br />
Exempel på hur aktiviteterna i denna modul kan länkas till industrin är bland annat:<br />
2.1. Resonans – Bro- och byggnadskonstruktioner;<br />
2.2. Grundläggande frekvens/grundton; kontrabas – Design av olika instrument;<br />
2.3. Grundläggande frekvens/grundton; gitarr – Design av olika instrument;<br />
2.4. Melde’s experiment – Bro – och byggnadskonstruktioner;.<br />
2.7. Stående vågor i luft, sopransaxofon – skillnader och likheter mellan blåsinstrument:<br />
klarinett, saxofon och oboe.<br />
Modul 3<br />
Den första produkten för taligenkänning kom 1952 och bestod av en anordning som skulle<br />
känna igen talade, enstaka siffror. Det finns många områden för kommersiell användning<br />
av taligenkänning, några exempel är:<br />
Hälso- och sjukvård – för att konvertera röstinspelade sjukrapporter gjorda av läkare<br />
och annan medicinsk personal till textformat, medicinsk analys av röstproblem.<br />
Militären – talidentifieringsprodukter har framgångsrikt använts i stridsflygplan för<br />
kommandon och befallningar för autopiloten, inställning av koordinater, vapensystemen<br />
och kontroll av bildskärmar.<br />
Telefoni – taligenkänning används mest som en del av användargränssnittet och för att<br />
skapa fördefinierade eller anpassade talkommandon.<br />
Forskare har försökt simulera mänskligt tal sedan sent 1700tal då Wolfgang von Kempelen<br />
byggde en ”talande maskin”. Genom den nya teknologin med digitala datorer på 1970talet<br />
ökade också användandet av moderna teach-to-speech system.<br />
Talsyntes är numera ett välanvänt hjälpmedelsredskap. Användningsområden inkluderar<br />
bland annat leverans av de senaste nyheterna, läsapparater för handikappade och<br />
röststyrda system i exempelvis bilar eller smartphones. .<br />
Talsyntestekniker används också inom produktioner inom nöjesindustrin, i form av<br />
animationer och spel.<br />
VI. Lärandevägar<br />
Området Ljud som beskrivs i denna modul utgörs av en serie mindre moduler med<br />
tillhörande aktiviteter. Varje modul kan ta olika riktningar och betoning beroende på<br />
läroplanen och den enskilde lärarens mål. Aktiviteterna kan formuleras i olika<br />
kombinationer för att nå de övergripande lärandemålen tänkt för den modulen. I det här<br />
avsnittet redogör vi dock för ett möjligt upplägg av aktiviteterna.<br />
Page 8 of 37<br />
ESTABLISH
Modul 1<br />
Denna modul består av 9 aktiviteter. Den eftersträvansvärda ordningen för övningarna är<br />
listad i tabellen nedan.<br />
Aktivitet Typ av undersökning E-emphasis<br />
1.1. Introduktion till ljud Interaktiva diskussioner Engagemang<br />
1.2. Hur uppstår ljud? Engagemang/Utforskande/<br />
Förklarande/Utvecklande<br />
1.3. Att synliggöra ljud Guidad undersökning Utforskande/Förklarande<br />
/Utvecklande<br />
1.4. Analys av röstljud Guidade upptäckter Engagemang/Utforskande<br />
/Förklarande<br />
1.5. Hur färdas ljud? Interaktiv demonstration/<br />
Avgränsad undersökning<br />
Page 9 of 37<br />
ESTABLISH<br />
Engagemang/Utforskande<br />
/Förklarande/Utvecklande<br />
1.6. Hur snabbt färdas ljud? Guidade upptäckter Engagemang/Utforskande/<br />
Förklarande//Utvecklande<br />
1.7. Att höra ljud Guidad undersökning Förklarande/Utvärderande<br />
1.8. Hur högt är för högt? Guidad undersökning Förklarande/Utvärderande<br />
1.9. Vad har du lärt dig om<br />
ljud?<br />
Interaktiva diskussioner Utvecklande/Utvärderande<br />
Modul 2<br />
I tabellen nedan listas de olika aktiviteterna i en rekommenderad ordning. Aktivitet 1-7 är<br />
obligatoriska och krävs för att eleven skall kunna tillgodogöra sig kunskaper om ljud.<br />
Aktiviteterna 8, 9 och 10 är utformade för att testa och utvärdera den uppnådda kunskapen<br />
i denna modul. Dessa övningar kan utföras oberoende av varandra. Eleverna kan välja att<br />
utföra en eller två av dessa övningar och sedan kanske presentera sina resultat inför hela<br />
klassen.<br />
Aktivitet Typ av undersökning E-emphasis<br />
2.1. Resonans Guidade upptäckter Engagemang<br />
2.2.Grundläggande frekvens,<br />
kontrabas<br />
2.3. Grundläggande frekvens,<br />
gitarr<br />
Guidad undersökning Utforskande<br />
Guidad undersökning Förklarande<br />
2.4. Melde’s experiment Interaktiv demonstration Extend/Exploration
2.5. Harmonics of the guitar Avgränsad undersökning Utforskande/Utvärderande<br />
2.6. Stående vågor i luft;<br />
luftpelare/luftströmmar<br />
2.7. Stående vågor i luft;<br />
sopransaxofonen<br />
Avgränsad undersökning Utvärderande<br />
Guidad undersökning -><br />
Öppen undersökning<br />
Page 10 of 37<br />
ESTABLISH<br />
Utvecklande<br />
2.8. Klangfärg Öppen undersökning Utveckla/Utvärdera<br />
2.9. Beats Öppen undersökning Utveckla/Utvärdera<br />
2.10.Att stämma gitarren Avgränsad undersökning Utveckla/Utvärdera<br />
Modul 3<br />
Denna modul består av 5 aktiviteter. Följande ordning på övningarna är att<br />
rekommendera. Övning 4 och 5 är liknande typer av öppen undersökning. Halva klassen<br />
kan utföra övning 4 och den andra halvan övning 5.<br />
Aktivitet Typ av undersökning E-emphasis<br />
3.1. Ljudgrafer Guidad undersökning Engagemang<br />
3.2. Modell over mänsklig<br />
talproduktion<br />
Interaktiva diskussioner Utforskande/Förklarande<br />
3.3. Analys av ljudsignaler Guidad undervisning Utforskande/Förklarande<br />
3.4. Analys av mänskligt tal Öppen undersökning Kunskapsutveckling<br />
3.5. Talsyntes Öppen undersökning Kunskapsutveckling<br />
VII. Uppgifter<br />
Modul 1<br />
Bedömningsunderlaget för studenterna består av både ett teoretiskt test (förståelse för<br />
grundläggande koncept och begrepp, förståelse för ljudvågor) såväl som praktiska<br />
uppgifter.<br />
Modul 2<br />
Bedömningen kan innefatta både ett teoretiskt skriftligt prov eller en presentation av ett<br />
experiment eller analys av kurslitteratur. Presentationsformer kan variera beroende på<br />
eleven och grupperna.<br />
Modul 3<br />
Det är att föredra att elevens bedömning består av både ett teoretiskt prov och en praktisk<br />
uppgift. Teorin om talanalys kan testas som en del av ett skriftligt förhör på vågor och<br />
svängningar.
Eleverna kan producera en rapport utifrån de resultat de hittat i sina praktiska övningar (de<br />
öppna undersökningarna) och sen presentera dessa inför resten av klassen. Resultaten<br />
från de digitala övningarna skall också diskuteras i helklass.<br />
VIII. Övningar för eleverna<br />
Modul 1 – Undersöka ljud<br />
Aktivitet 1.1. Introduktion till ljud<br />
Lärandemål:<br />
Att utveckla en begreppskarta för att kunna inse omfattningen av området ljud, både<br />
utifrån ämnet fysik såväl som vardagsanvändning.<br />
Att sätta igång elevens intresse och nyfikenhet för ljud.<br />
Material:<br />
Laptop/data projektor, eller Overhead projektor, eller en Whiteboard<br />
Förslag på användning:<br />
Be eleverna att blunda och sitta stilla och tysta i 3<br />
minuter. Be dem att koncentrera sig på de ljud de<br />
hör. Säg åt dem att öppna ögonen och be dem att<br />
skriva ner alla de ljud de uppfattade.<br />
Utveckla sedan tillsammans med studenterna en<br />
begreppskarta för att kunna fastställa elevernas<br />
förkunskaper samt för att få information om de<br />
föreställningar eleverna kan ha i förhållande till<br />
ämnet ljud. Medan du gör detta kan eleverna<br />
gemensamt diskutera sina kunskaper om ljud och<br />
skriv då också upp dessa idéer på begreppskartan.<br />
Försök att redan här strukturera elevernas svar och<br />
idéer så att det blir lättöverskådligt på kartan utifrån<br />
de områden ni skall jobba med på lektionerna. Låt<br />
sedan eleverna diskutera igenom sina kunskaper om<br />
ljud i grupp och notera om det finns något<br />
ämnesområde av det ni skall jobba med som<br />
eleverna kanske har glömt bort eller inte tänkt på. Ställ vägledande och utforskande frågor<br />
för att få dem att komma på idéer och frågor som rör ämnets innehåll men som ännu<br />
saknas på begreppskartan.<br />
Möjliga frågor:<br />
Vad vet du om ljud?<br />
Vad får ett ljud att bli kraftigt/mjukt?<br />
Vad är det högsta ljud du någonsin hört?<br />
Vad gör ett ljud behagligt/obehagligt?<br />
Vad får ett ljud att bli högt/lågt?<br />
Hur tror du att ljud färdas?<br />
Hur kan vi höra ljud?<br />
Hur använder sig blinda människor sig av ljud för att “kunna se”?<br />
Page 11 of 37<br />
ESTABLISH
Hur skiljer sig musik och buller från varandra?<br />
Hur uppstår ljud i musikinstrument?<br />
Aktivitet 1.2. Hur uppstår ljud?<br />
Lärandemål:<br />
Att förstå att ljud produceras av vibrationer från objekt eller luftpelare/luftströmmar.<br />
Att förstå att ljud en sorts energi.<br />
Material:<br />
En elastisk linjal (metall, trä), ett gummiband, stämgaffel, en trumma, ett rör, andra<br />
musikinstrument som gitarr, fiol, flöjt etc.<br />
Förslag på användning:<br />
Dela in klassen i mindre grupper och dela ut stämgafflar, trummor, linjaler och<br />
musikinstrument. Be eleverna att producera ljud med objekten som de tilldelats.<br />
Dela sedan ut arbetsbladet Hur uppstår ljud (Del 1) och låt eleverna göra undersökningar.<br />
Dom måste svara på en serie frågor för varje undersökt objekt. Under tiden som<br />
studenterna utför undersökningarna så kan du gå runt i klassrummet och ställa frågor till<br />
de olika grupperna för att få en uppfattning om deras förståelse för ämnet. När de väl är<br />
färdiga med undersökningen diskuterar ni igenom svaren: hur produceras ljud (energi<br />
tillförsel), - vad sker med objektet medan det producerar ljud (vibrerar), - hur länge kan<br />
ljudet uppfattas (så länge som objektet vibrerar), - hur kan ljudet hejdas (genom att<br />
“dämpa” vibrationen), - hur kan ljudets egenskaper ändras (genom att ändra egenskaper<br />
hos det vibrerande objektet).<br />
Dela ut arbetsbladet: Hur uppstår ljud? (Del II). Be eleverna att identifiera vad det är som<br />
vibrerar för att skapa ljud hos de instrument som visas på bilderna. Fråga dem om andra<br />
exempel på att tillverka ljud.<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur producerar objektet ljud?<br />
Hur tillförs energi till objektet för att skapa ljud?<br />
Vad sker med objektet när det producerar ljud?<br />
Hur länge varar ljudet?<br />
Hur kan du stoppa ljudet?<br />
Hur kan du få ljudet att bli högre/lägre eller kraftigare/mjukare?<br />
Kan du se när ändarna på en stämgaffel vibrerar? Varför, Varför inte?<br />
Hur produceras ljud i en orgelpipa eller en flöjt? Vad vibrerar där?<br />
Hur produceras ljud i en gitarr eller fiol? Vad är det som vibrerar där?<br />
Aktivitet 1.3. Att synliggöra ljud<br />
Lärandemål:<br />
Lära sig att spela in ljud med en ljudsensor.<br />
Att kunna tolka graferna med de inspelade ljudvågorna.<br />
Page 12 of 37<br />
ESTABLISH
Förstå att ljudsignalen periodvis förändras.<br />
Använda begrepp som frekvens, tonhöjd och ljudstyrka.<br />
Utforska hur ljudets vågform ändras genom förändrad ljudstyrka och tonhöjd.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6)<br />
Förslag på användning:<br />
Starta aktiviteten med att fråga eleverna: “hur tror ni att ljud skulle se ut om vi kunde se<br />
det?” Låt ett par frivilliga elever komma upp till tavlan för att illustrera.<br />
Dela in klassen i grupper och dela ut arbetsbladet Att synliggöra ljud (Del I) och låt<br />
eleverna göra egna undersökningar med ljudsensorer och stämgafflar. Vid behov, hjälp<br />
eleverna att komma igång och att utföra mätningarna med datorn.<br />
Dela ut arbetsbladet Att synliggöra ljud (Del II), diskutera de inspelade ljudvågorna och låt<br />
eleverna beräkna den inspelade ljudsignalens frekvens. Låt de sedan utföra undersökning<br />
1 och 2 och sammanfatta resultatet genom att definiera egenskaperna för ljud: ljudstyrka<br />
(definieras av ljudets amplitud), ton (definieras av ljudets frekvens).<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur kan ljud synliggöras?<br />
Vad innebär vibrationsfrekvens?<br />
Bestäm frekvenserna för stämgafflarna du använde i experimentet? Hur kom du på<br />
detta?<br />
Ser du något samband mellan stämgaffelns utförande och ljudet den producerar?<br />
Vad är det som bestämmer tonen?<br />
Vad är det som bestämmer ljudstyrkan?<br />
Aktivitet 1.4. Analys av röstljud<br />
Lärandemål:<br />
Förstå att vibrationer i stämbanden är det som skapar vår röst.<br />
Kunna tolka ljudvågor utifrån olika röstljud.<br />
Förstå skillnader mellan olika röstljuds ljudvågor.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6)<br />
Förslag på användning:<br />
Dela in klassen i mindre grupper och dela ut arbetsbladet Analys av röstljud (Del 1) och låt<br />
eleverna utföra de aktiviteter som är listade under Observation och Undersökning.<br />
Diskutera sedan tillsammans om hur röstljud uppstår.<br />
Låt eleverna arbeta med datorerna och dela ut arbetsbladet Analys av röstljud (Del II). Låt<br />
dem göra sina egna undersökningar med hjälp av en ljudsensor. Vid behov, hjälp eleverna<br />
att komma igång och att utföra mätningar med datorn.<br />
När eleverna har avslutat sina undersökningar summerar ni tillsammans genom att<br />
diskutera resultaten av deras experiment.<br />
Page 13 of 37<br />
ESTABLISH
Möjliga frågor:<br />
Hur uppstår röstljud?<br />
Hur fungerar stämbanden?<br />
Vad är det för skillnad på en stämgaffel och röstljuds vågformer?<br />
Vad är skillnaden på olika vokalers vågform?<br />
Aktivitet 1.5. Hur färdas ljud?<br />
Lärandemål:<br />
Inse att ljudet behöver ett medium för att färdas.<br />
Förstå att ljud färdas genom olika medier, såsom fasta ämnen, flytande ämnen och<br />
gaser.<br />
Material:<br />
Ljudkälla, glaskupa, vakuum, burktelefon, vattenfylld ballong, vatten, olika medium,<br />
exempelvis trä, metall, glas, plast, keramik etc.<br />
Förslag på användning:<br />
Dela ut arbetsbladet Hur färdas ljud (Del I) och låt eleverna läsa och svar på frågorna.<br />
Visa dem sedan följande demonstrationer:<br />
1. Placera fem mynt bredvid varandra i en rad på bordet. Använd ett sjätte mynt för att slå<br />
till det första myntet i raden. Det sista myntet i raden kommer då också<br />
att flyttas.<br />
2. Placera en väckarklocka eller annan elektrisk klocka i en stor<br />
glaskupa. Låt klockan ringa i luften. Dra sedan ur luften och låt klockan<br />
ringa i vakuum.<br />
3. Placera ett ljus framför en högtalare. Slå på högtalaren (frekvens 5 –<br />
10 Hz). Lågan som fladdrar visar på luftrörelser.<br />
(istället för att demonstrera detta så kan du visa den medföljande<br />
videon).<br />
4. Använd en “Slinky” för att visa vågrörelser horisontellt och vertikalt.<br />
Diskutera igenom elevernas iakttagelser och hjälp dem att förstå följande ideer:<br />
1. Energi kan överföras med hjälp av ett ämnes partiklar.<br />
2. Ljud behöver ett medium att färdas genom, utan partiklar kan det inte överföras.<br />
3. Ljudvågor orsakas av att partiklar i ett medium växelvis komprimeras och expanderar.<br />
Dela in klassen i mindre grupper och dela ut arbetsbladet Hur färdas ljud? (Del II). Ge<br />
varje grupp en ljudkälla och material att undersöka. Material att använda kan vara två<br />
burkar med ett snöre emellan, en vattenfylld ballong, en bok och olika medium som trä,<br />
metall, glas, plast, keramik, etc. I denna aktivitet ombeds eleverna att utforma en egen<br />
undersökning för att ta reda på om ljud kan färdas genom olika material och också vilka<br />
material som är bäst lämpade för detta. Gå runt och ge eleverna hjälp vid behov och<br />
diskutera deras val av undersökningar med dem.<br />
Låt till sist grupperna presentera sina resultat och låt dem diskutera sina resonemang med<br />
Page 14 of 37<br />
ESTABLISH
de övriga grupperna.<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur överförs ljudenergi?<br />
Varför kan du inte höra när klockan ringer i glaskupan?<br />
Kan du höra ljudet från en ljudkälla om den hålls i luften?<br />
Vilket medium färdas ljudet genom i detta fall?<br />
Färdas ljudet genom strängen?<br />
Hör du din kompis tydligare när strängen är våt eller torr?<br />
Färdas ljud genom glas? trä? Andra material?<br />
Blir ljud svagare på avstånd?<br />
Aktivitet 1.6. Hur snabbt färdas ljud?<br />
Lärandemål:<br />
Förståelse för att ljudets hastighet är lägre än ljusets hastighet<br />
Bestämma ljudets hastighet i luft med hjälp av eko-metoden.<br />
Förståelse för att ljudets hastighet bestäms av mediet.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6),<br />
1 meter långt kartong- eller plaströr.<br />
Förslag på användning:<br />
Visa ett videoklipp med ett åskväder. Dela ut arbetsblad Hur snabbt färdas ljud? (Del I)<br />
och be eleverna att svara på fråga 1. Diskutera tillsammans igenom frågan varför vi ser<br />
blixten före vi hör knallen.<br />
Dela sedan in eleverna i grupper där de arbetar med datorerna. Dela ut arbetsbladet Hur<br />
snabbt färdas ljud? (Del II) och låt eleverna utföra mätningar med hjälp av datorerna för att<br />
kunna bestämma ljudets hastighet i luft. Hjälp eleverna med mätningarna vid behov.<br />
När eleverna är klara med sina undersökningar så jämför du deras resultat med det<br />
teoretiska värdet. Här kan ni också diskutera andra exempel där eko används<br />
(fartygsnavigation, olika djurs ”ekolokalisering” etc.).<br />
Låt studenterna ta reda på ljudets hastighet i andra material och diskutera huruvida ljud<br />
färdas bättre i vätskor, gaser eller fasta ämnen?<br />
Möjliga frågor:<br />
Varför ser du blixten före du hör åskan?<br />
Vilken mätmetod används för att beräkna ljudets hastighet i luft?<br />
Hur beräknar man hastigheten?<br />
Vad tror du kan påverka ljudets hastighet?<br />
I vilket material är ljudets hastighet högst?<br />
I vilket material är ljudets hastighet lägst?<br />
Page 15 of 37<br />
ESTABLISH
Aktivitet 1.7. Att höra ljud<br />
Lärandemål:<br />
Förstå att örat känner av ljudvibrationer.<br />
Förståelse för hur det mänskliga örat fungerar och är uppbyggt.<br />
Förstå att det mänskliga hörselintervallet ligger på mellan 20 och 20000 vibrationer per<br />
sekund.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6),<br />
en modell av det mänskliga örat.<br />
Förslag på användning:<br />
Dela ut arbetsbladet Att höra ljud och låt eleverna läsa och svara på fråga 1-3. Diskutera<br />
sedan tillsammans hur det mänskliga örat fungerar. För att synliggöra det på ett enkelt sätt<br />
kan du visa den här animerade videon:<br />
http://www.sciencekids.co.nz/videos/humanbody/ear.html.<br />
Här finns stora möjligheter för ämnesövergripande undervisning mellan fysik och biologi.<br />
Här kan eleverna också bli delaktiga i den tekniska konstruktionen då de kan få tillverka<br />
enkla modeller av trumhinnan.<br />
Låt eleverna läsa fråga 4 som sista övning. Påbörja en diskussion om vad de kan höra och<br />
inte höra och led in diskussionen på hörselintervall utifrån djur och människor.<br />
Möjliga frågor:<br />
När en noden i en ljudvåg i luften träffar trumhinnan, i vilken riktning rör sig trumhinnan<br />
då?<br />
I vilken riktning rör sig trumhinnan när buken av en ljudvåg träffar trumhinnan?<br />
Om du hör en fågel sjunga med en frekvens på 2000 vibrationer per sekund, hur<br />
många gånger per sekund vibrerar då trumhinnan?<br />
Hur skiljer sig örats reaktion på ett starkt ljud jämfört med ett svagt ljud?<br />
Hur skiljer sig örats reaktion på ett högt ljud jämfört med ett lågt ljud?<br />
Varför blir ljud inte lika starka när du skyddar ditt öra?<br />
På vilket sätt stärker örat ljudvågorna så att de blir starka nog att påverka vätskan i<br />
innerörat?<br />
Hur kommer det sig att du inte kan uppfatta ljudet av en hundvisselpipa, medan din<br />
hund kan göra det?<br />
Aktivitet 1.8. Hur högt är för högt?<br />
Lärandemål:<br />
Lära sig att ljudstyrka mäts i decibel.<br />
Förstå att exponering för starka ljud kan ge bestående hörselskador.<br />
Material:<br />
Page 16 of 37<br />
ESTABLISH
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6),<br />
en ljudkälla, en skokartong, olika isoleringsmaterial som bomull, tyger, äggkartonger,<br />
skumplast, tidningar, etc.<br />
Förslag på användning:<br />
Dela in klassen i mindre grupper där de arbetar med datorer, dela sedan ut arbetsbladet<br />
Hörselskydd (Del I). Låt studenterna utföra undersökningar för att bestämma ljudstyrkan i<br />
olika ljudkällor, samt att bestämma vilken som är den bästa ljudisolatorn. När de är klara<br />
diskuterar ni igenom deras resultat i klassen.<br />
Dela sedan ut arbetsbladet Hörselskydd (Del II). Låt eleverna undersöka hur ljud kan<br />
påverka deras hälsa (undersökningsmomenten i: Hur högt är för högt?). Som en del av sin<br />
undersökning kan de använda sig av en rolig interaktiv animation som hittas på:<br />
http://www.nidcd.nih.gov/health/education/decibel/decibel.asp.<br />
Visa olika hörselskydd och låt eleverna prova dem och diskutera sedan varför olika<br />
yrkesgrupper är tvingade att använda dessa skydd, samt vad som skulle hända med deras<br />
hörsel om de inte använde dem. Diskutera vilka eventuella skador som höga ljud kan ha<br />
på människors hörsel.<br />
Under detta lektionstillfälle passar det väldigt bra att bjuda in en audionom till klassen. Be<br />
eleverna att i förväg skriva ned frågor till talaren på små lappar och tanken är att dessa<br />
frågor skall relatera till de undersökningar och uppgifter som eleverna senare skall jobba<br />
med.<br />
Möjliga frågor:<br />
Varför tror du att byggnadsarbetare har hörselskydd?<br />
Kan du komma på något annat yrke där man behöver hörselskydd?<br />
Vad kan hända om man struntar i att använda hörselskydd?<br />
Vilket material stoppar effektivast ljud?<br />
Vilket material är sämst på att stoppa ljud?<br />
Spelar det någon roll om du använder dubbelt så tjockt material?<br />
Aktivitet 1.9. Vad har du lärt dig om ljud?<br />
Lärandemål:<br />
Tillämpa begrepp som de lärt sig under arbetet med denna subenhet.<br />
Material:<br />
Whiteboard/penna, eller Laptop/data projektor, eller Overhead projektor.<br />
Förslag på användning:<br />
Använd begreppskartan som ni tillverkade i den första aktiviteten som underlag för en<br />
interaktiv gruppdiskussion om vad eleverna har lärt sig om ljud. Eleverna behöver se över<br />
sina ursprungliga idéer för att sedan kunna göra en ny, utökad version som innefattar en<br />
schematisk sammanfattning över deras kunskaper och vad de lärt sig.<br />
Page 17 of 37<br />
ESTABLISH
Subenhet 2 – <strong>LJUD</strong> I STRÄNG- OCH BLÅSINSTRUMENT<br />
Aktivitet 2.1. Resonans<br />
Lärandemål:<br />
Återknyta till förkunskaper om svängningar.<br />
Att eleven utvecklar en nyfikenhet för resonans.<br />
Inse att små krafter kan skapa stora effekter.<br />
Introducera begreppen resonans och naturlig frekvens.<br />
Material:<br />
Ett tungt objekt (ungefär 5 kg – 10 kg) och dubbla rep för att stabilisera rörelsen.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet skall eleverna försöka få ett tungt objekt att svänga, samt svara på frågan:<br />
hur kan en liten påverkan skapa en stor effekt?<br />
Kolla på en demonstration av detta experiment: http://youtu.be/zqhF7NEOStY<br />
Det bör räcka att göra detta experiment två eller tre gånger med olika grupper bestående<br />
av två till tre elever. Iaktta om studenterna har förmågan att arbeta tillsammans och kolla<br />
om de grupper som har en elev på varje sida om det svängande objektet får större<br />
amplitud.<br />
Detta experiment finns också tillgängligt som en Coach data video aktivitet. Elever som<br />
inte gör experimentet kanske vill arbeta med denna aktivitet.<br />
Figuren nedan visar grafen över hur en tung påse oscillerar (5 kg). En graf som denna kan<br />
användas för bedömningsfrågor. Om eleverna är bekanta med teorin (och relationen<br />
mellan repets längd och frekvensen) så kanske de vill beräkna längden på de rep som de<br />
använder.<br />
Position av ett tungt oscillerande föremål.<br />
Mätningen pågår under 60 s och man kan se att de slutar blåsa efter ca 40 s.<br />
Ett annat sätt att bestämma rörelsens frekvens är att analysera ljudfilen på denna<br />
Page 18 of 37<br />
ESTABLISH
YouTube film. Varje enskild blåsning känns lätt igen och eftersom blåsningarna är i rätt<br />
frekvens så kan vibrationsfrekvensen härledas från denna ljudfil.<br />
Filmens ljudfil i detta experiment.<br />
Varje blåsning känns enkelt igen på ljudspåret. Mellan t = 18 s och t = 56 s,<br />
så finns det 16 blåsningar. Detta innebär en frekvens på 16 / 38 = 0.42 Hz (eller T = 2.38 s).<br />
Ett annat användbart exempel på resonans är Chladni experimentet:<br />
http://www.youtube.com/watch?v=Zkox6niJ1Wc. För mer information:<br />
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/reson.html#resdef eller<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Resonance<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur kan det komma sig att en sådan liten påverkan ger en sådan stor effekt?<br />
Definiera påverkan av massan, repets längd och amplitud på oscilleringsfrekvensen<br />
(återknyt till tidigare förkunskap).<br />
Utifrån objektets position i grafen kan man ställa frågan hur många blåsningar som<br />
utfördes.<br />
Bestäm amplitud och svängningsfrekvens vid ett specifikt tillfälle genom att använda<br />
grafen.<br />
Kontrollera om amplituden har någon påverkan på frekvensen.<br />
Man kan beräkna energin för objektet (massan är 5 kg) och då även beräkna hur<br />
mycket energi som transporteras med varje påverkan/blåsning.<br />
Som en tillämpning av teorin så kan man beräkna repets längd utifrån<br />
svängningsfrekvensen.<br />
Aktivitet 2.2. Grundläggande frekvens, Kontrabas<br />
Lärandemål:<br />
Bestäm kvalitativt förhållande mellan stränglängd och dess grundläggande<br />
frekvens/grundton.<br />
Inse att endast vissa längder på strängen används när du spelar musik.<br />
Material:<br />
Penna och papper.<br />
Coach 6-fil med originaldata.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet analyserar och studerar eleverna de positioner där en basist placerar sina<br />
Page 19 of 37<br />
ESTABLISH
fingrar när hon spelar olika toner. Eleverna använder diagrammet/grafen för att svara på<br />
de angivna frågorna. Under aktiviteten kommer de att få en bättre förståelse för vad som<br />
visas på diagrammet.<br />
Fråga 1 till 4 är lätt att besvara för de flesta elever. Fråga 5 går lite mer på djupet och<br />
kräver mer beräkning och utredning. Det är upp till läraren hur mycket hjälp som eleverna<br />
skall få i denna övning.<br />
Beroende på klassen samt deras färdigheter inom musik så kan läraren avgöra hur mycket<br />
tid som skall läggas ner på fråga 6 (låt eleverna gissa vilken låt som spelas). Det går<br />
också att göra aktiviteten till en tävling men glöm då inte bort att ta bort länken till svaret på<br />
arbetsbladet. Du kan också låta eleverna rita grafer för andra enkla melodier.<br />
Facit till frågorna i arbetsbladet:<br />
Det spelas sex olika toner (fråga 1) och första gången A spelas så är fingret lite för högt<br />
upp (fråga 2). När fingret är för högt upp så är strängen för lång och tonen för låg (fråga 3).<br />
Halvtonen (fråga 4) mellan F# and G framgår också tydligt i denna bild.<br />
På bilden nedan visas positionen på basistens fingrar samt vid vilken tidpunkt hon/han<br />
trycker ned tonerna. De positionerna matchar läget av gitarrens band. Namnen på de<br />
toner som spelas är också utsatta.<br />
Fråga 5:<br />
Att gå från de första tonerna (D) till den tredje spelade tonen (ett A vid t= 2 s) gör att<br />
frekvensen multipliceras med 1.5. Detta innebär att den återstående längden på strängen<br />
är 66,7 % av den ursprungliga längden. Således, en skillnad på 33,3 % av strängens längd<br />
är ungefär 32 cm (90-58). Detta innebär att strängens längd är 96 cm.<br />
Egentligen är längden lite större men då basen rör sig under video-inspelningen påverkas<br />
också resultatet av detta. Hur som helst är skillnaden mellan teorin och mätningen inte stor<br />
(mindre än 10 %).<br />
Möjliga frågor:<br />
Vilka stränglängder används på en kontrabas? Är detta jämförbart med andra<br />
stränginstrument såsom gitarr?<br />
Förklara om en graf som denna skulle se annorlunda ut om det var för en gitarr eller<br />
fiol.<br />
Gör en liknande för en annan enkel melodi (denna fråga riktar sig kanske främst till de<br />
elever som har musikbakgrund).<br />
Jämför grafen i arbetsbladet med en tabulator för gitarr eller bas (se exempelvis<br />
Page 20 of 37<br />
ESTABLISH
http://www.bassmasta.net/charts.php?chan=popular-bass-tabs eller<br />
http://www.ultimate-guitar.com/top/top100.htm )<br />
Aktivitet 2.3. Grundläggande frekvens, gitarr<br />
Lärandemål:<br />
Bestämma förhållandet mellan strängens naturliga frekvens, f, och längd, L.<br />
Material:<br />
Gitarr.<br />
Mätlinjal.<br />
En dator med ljudsensor och programvara för ljudanalys.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet mäter eleverna strängar som förkortas med hjälp av banden på gitarrens<br />
hals och den motsvarande naturliga frekvensen av den förkortade strängen. Utifrån<br />
mätningen bestämmer de relationen mellan strängens naturliga frekvens och dess längd (f<br />
≈ 1/L).<br />
Det är starkt rekommenderat att utföra mätningarna med riktiga gitarrer där varje grupp om<br />
3-4 elever har en gitarr. Kolla om ni kan låna gitarrer från musiksalen eller låt eleverna ta<br />
med egna gitarrer om de kan. Finns det inte gitarrer att tillgå fungerar det även med andra<br />
stränginstrument (bas, ukulele, banjo, mandolin) som är bandförsedda.<br />
Det kan också vara värt att kunna namnen på vissa delar av gitarren. Titta på bilden nedan<br />
för att se vad de olika delarna kallas.<br />
Page 21 of 37<br />
ESTABLISH
Har ni inte tillgång till en gitarr så kan följande information användas:<br />
Ni kan också kolla på de här sidorna för mer information:<br />
http://entertainment.howstuffworks.com/guitar3.htm eller<br />
http://www.physics247.com/physics-tutorial/guitar-string-harmonics.shtml<br />
Dela ut arbetsbladet Grundläggande frekvens/grundton, Gitarr.<br />
Låt eleverna utföra mätningarna och kontrollera deras resultat under tiden. Det kommer<br />
säkert att finnas en del små skillnader mellan de olika gitarrerna men generellt sett<br />
kommer de uppmätta värdena att vara liknande. Diagrammen bör alla ha liknande form,<br />
motsvarande det som visas nedan.<br />
Förhållandet mellan f och L är f = v / 2L. Här är f frekvensen i Hertz,<br />
v är våghastigheten I en viss sträng och L är den längd som tillåts vibrera i strängen.<br />
Förutom denna mätning vill kanske eleverna kolla förhållandet mellan två strängar med<br />
Page 22 of 37<br />
ESTABLISH
endast ett band mellan dem. Om vi definierar längden av strängen, mätt från bryggan till<br />
det nionde bandet som Ln, är förhållandet Ln / Ln+1 en konstant.<br />
Detta är tänkt att vara Ln / Ln+1 = 1.06 (börja numrera vid stämnycklarna).<br />
På internet finns det en hel del information om fysiken i en gitarr. Du kanske vill kolla på<br />
dessa källor:<br />
http://www.physics247.com/physics-tutorial/guitar-string-harmonics.shtml<br />
http://www.cs.helsinki.fi/u/wikla/mus/Calcs/wwwscalc.html<br />
Lärare som har tillgång till Physics Teacher Online är kanske intresserade av att läsa<br />
‘Experimenting with Guitar Strings’ av Michael C. LoPresto:<br />
http://tpt.aapt.org/resource/1/phteah/v44/i8/p509_s1?isAuthorized=no<br />
Möjliga frågor:<br />
Stämmer förhållandet f = v/2L överens med informationen från föregående aktivitet<br />
angående bassträngen (om frekvensen multipliceras med 1.5 så delas stränglängden<br />
med 1.5)?<br />
Hur tror du resultatet i din graf skulle se ut om spänningen i strängen var högre?<br />
Hur tror du din resulterande graf skulle se ut om strängen var tjockare?<br />
Tror ni att högre eller lägre temperatur skulle påverka frekvensen?<br />
Varför har en gitarr sex strängar?<br />
Aktivitet 2.4. Melde’s experiment<br />
Lärandemål:<br />
Studera sambandet mellan frekvenser och stående vågor i en vibrerande sträng.<br />
Förstå begrepp kring grundläggande frekvens/grundton och övertoner.<br />
Material:<br />
Funktionsgenerator och mekanisk vibrator.<br />
Strängar.<br />
Remskiva och vikter för att justera spänningen i strängen.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet utför eleverna ‘Melde’s experiment’ där ena änden av en sträckt sträng är<br />
ansluten till ett vibrerande stöd och den andra änden hängs över en remskiva med tyngder<br />
fastsatt, vilket skapar spänning i strängen. Den sträckta strängen sätts i rörelse av<br />
vibratorn men om vibrationsfrekvensen inte är den samma som strängens naturliga<br />
frekvens (grundton eller överton) blir vibrationsamplituden i strängen väldigt liten. Om<br />
vibrationsfrekvensen är densamma som en av de naturliga frekvenserna kommer<br />
amplituden att bli kraftig och tydligt uppvisa mönster (noder och antinoder) av stående<br />
vågor.<br />
Under experimentet ändras vibrationsfrekvensen och olika mönster av resonant stående<br />
vågor kan observeras. Upprepa experimentet med olika spänningar i strängen.<br />
Page 23 of 37<br />
ESTABLISH
Stående vågor i en vibrerande sträng, Grundton och första, andra och tredje övertonen.<br />
Här är λ våglängd av en stående våg, L är strängens längd och υ är vibrationsfrekvensen.<br />
Övertonerna är multiplar av grundtonen. Alltså, en sträng med längden L kan vibrera med<br />
grundtonen/frekvensen: f0 = v/2L och även med frekvenser: f1 = 2 f0;<br />
f2 = 3 f0; f3 = 4f0 ; f4 =5f0 ; etc.<br />
Detta experiment kan utföras som en demonstration för en klass, eller i mindre grupper.<br />
Varje grupp kan i så fall utföra experimentet med olika spänning i strängen. Eleverna<br />
kommer då att upptäcka liknade ståendevåg mönster fast för olika frekvenser. Har ni tid,<br />
prova gärna att utföra experimentet med olika sorters tjocklek på strängarna.<br />
Har ni inte möjlighet att utföra dessa undersökningar i klassrummet kan de olika<br />
demonstrationerna på internet användas, exempelvis: http://youtu.be/_S7-PDF6Vzc eller<br />
http://youtu.be/MT7EpS4OX3k .<br />
Möjliga frågor:<br />
Rita olika typer av vibrationer från andra ljudkällor (en sträng har båda ändarna<br />
fixerade men det finns också musikinstrument som bara har ena änden fixerad).<br />
Är dessa olika typer av vibrationer också möjliga i en gitarr?<br />
Page 24 of 37<br />
ESTABLISH
Aktivitet 2.5. Övertoner i en gitarrsträng<br />
Lärandemål:<br />
Förstå hur man kan slå an en gitarrsträng för att få önskad ton, läge av vibrationer.<br />
Material:<br />
Gitarr eller annat stränginstrument.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet tillämpar eleverna<br />
sin kunskap om grundläggande<br />
frekvenser/grundton och övertoner<br />
på en gitarrsträng.<br />
Övertoner används för att stämma<br />
stränginstrument. Förståelsen för<br />
övertoner är nödvändig för att förstå<br />
begreppet klangfärg.<br />
Eleverna kan kolla på en YouTube<br />
video (http://youtu.be/4NFljc5mis?hd=1)<br />
för att förstå hur man<br />
producerar övertoner på en<br />
gitarrsträng.<br />
De kommer på liknade sätt att<br />
producera övertoner på en riktig gitarr.<br />
Page 25 of 37<br />
ESTABLISH
Möjliga frågor:<br />
I figuren ovan finns vissa övertoner representerade.<br />
Bestäm andra möjliga positioner där du kan röra strängen för att få samma<br />
övertoner som de som presenteras här.<br />
Utifrån situationen på bilden, på vilka positioner kan en frekvens på 660 Hz<br />
produceras?<br />
Kan du höra dessa olika typer av vibrationer?<br />
Vilken typ av vibrationer används i en gitarr?<br />
Stämmer detta för alla sorters instrument?<br />
Aktivitet 2.6. Stående vågor i luft, luftpelare med sluten ände<br />
Lärandemål:<br />
Förståelse för stående vågor i slutna luftpelare/luftströmmar.<br />
Undersök resonansfrekvensen för stående vågor.<br />
Material:<br />
Ljudgenerator.<br />
Rör.<br />
Stativ.<br />
Förslag på användning:<br />
Page 26 of 37<br />
ESTABLISH
I denna aktivitet undersöker eleverna resonansfrekvenserna i en sluten<br />
luftpelare/luftström, genom att ändra frekvensen på signalgeneratorn. När<br />
signalgeneratorn kopplas bort, kommer luftpelaren att svänga med sin naturliga frekvens i<br />
resonans, och ett högre ljud kan höras.<br />
Läraren bestämmer själv hur mycket stöd som eleverna kan ges i detta experiment.<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur kan du med en viss del av röret se till att ha den lägsta frekvensen som behövs för<br />
resonans?<br />
Rita stående vågmönster för den grundläggande frekvensen/grundtonen och för de<br />
första tre övertonerna.<br />
Vad skulle ske med luftpelarens längd eller frekvens om ljudets hastighet förändras?<br />
Förutspå vad effekten för frekvensen blir om temperaturen ändras.<br />
Aktivitet 2.7. Stående vågor i luft: sopransaxofon<br />
Lärandemål:<br />
Bestäm förhållandet mellan luftpelaren L och frekvensen f för koniska rör.<br />
Material:<br />
Penna och papper (och ett arbetsblad).<br />
Coach fil med originaldata.<br />
Förslag på användning:<br />
Denna aktivitet liknar den med gitarren och kommer att resultera i en liknande graf. Dock<br />
är förhållandet mellan frekvens och längd inte lika enkelt för koniska rör. Eleverna kommer<br />
att få reda på (och kan kontrollera detta med teorin) att längden på det koniska röret måste<br />
höjas en konstant för att få ett enkelt samband.<br />
Resultat baserad på originaldata.<br />
Page 27 of 37<br />
ESTABLISH
Det teoretiska värdet för ett cylindriskt rör, det uppmätta värdet samt<br />
skillnaden i ett diagram.<br />
Det verkar som om skillnaden verkligen är en konstant.<br />
Bestäm konstanten utifrån fotografiet.<br />
Page 28 of 37<br />
ESTABLISH
Möjliga frågor:<br />
Förutspå vad som händer med frekvensen om temperaturen förändras.<br />
Aktivitet 2.8. Klangfärg<br />
Lärandemål:<br />
Förstå varför olika instrument har olika ljud.<br />
Material:<br />
Ljudsensor, mät-och analys programvara (exempelvis Coach 6).<br />
Förslag på användning:<br />
Eleverna bör vara förtrogna med ljudsensormätningar (exempelvis Coach 6) och vilka<br />
analytiska möjligheter som finns. När eleverna har den nödvändiga förkunskapen kring<br />
ämnet så kan denna övning utföras som en öppen undersökning.<br />
Du kan dela in klassen i olika grupper och låta varje grupp undersöka ett specifikt<br />
instrument. Ni kan mer eller mindre använda vilka instrument som helst, men också ta<br />
hjälp av flaskor, olika slags rör och till och med en mänsklig röst (det går bra med leksaker<br />
också).<br />
Här är ett exempel på hur man analyserar klangfärg på en saxofon:<br />
http://youtu.be/0nff7Lbe9xM. På denna film så ser och hör du hur de spelar samma ton<br />
fast på olika sätt. I diagrammet nedan ser du dessa toner. Frekvensen är den samma men<br />
mönstret är annorlunda.<br />
Om man utgår Fouriertransformen ser man att de två signalerna har flertalet<br />
gemensamma komponenter men att den första (den blå grafen) har en mycket rikare<br />
klangfärg.<br />
Page 29 of 37<br />
ESTABLISH
Möjliga frågor:<br />
Förutspå vilka övertoner som kan förväntas, baserat på instrumentets egenskaper.<br />
Kolla likheter och skillnader mellan ljud från olika instrument och försök kategorisera<br />
dessa (varför har trombonen och trumpeten ljud som är snarlika och varför låter till<br />
exempel en fiol helt annorlunda från dessa instrument).<br />
Gör olika instrument ”familjer” och definiera egenskaperna hos varje sådan familj.<br />
Aktivitet 2.9. Dissonanser<br />
Lärandemål:<br />
Förståelse för dissonanser.<br />
Material:<br />
Penna, papper, internet, stämgafflar eller andra instrument.<br />
Förslag på användning:<br />
Även om begreppet dissonanser kanske inte är svårt att förstå krävs det ändå en hel del<br />
förkunskaper i ämnet och detta är oftast inget som tidigare förekommer i läroplanen. När<br />
eleverna har grundläggande kunskaper om ljud ska de även kunna förstå konceptet med<br />
dissonanser. Eleverna kan här använda olika individuella sätt för att hitta information.<br />
Möjliga frågor:<br />
Page 30 of 37<br />
ESTABLISH
Ge exempel på dissonanser som förekommer i vardagslivet.<br />
Finns det musikinstrument som använder sig av dissonanser?<br />
Konstruera ett experiment där du demonstrerar dissonanser (kan vara musikrelaterat<br />
men inte ett måste).<br />
Aktivitet 2.10. Att stämma en gitarr<br />
Lärandemål:<br />
Tillämpa sin kunskap i en ny situation.<br />
Utvärdera kunskap.<br />
Material:<br />
Gitarr, stämgaffel.<br />
Förslag på användning:<br />
Låt eleverna stämma en gitarr på olika sätt. Be dem använda internet för att hitta<br />
information om olika metoder för att stämma en gitarr. Några av eleverna vet kanske andra<br />
sätt att göra det på också.<br />
Olika sätt att stämma en gitarr på är:<br />
Använda sig av dissonanser.<br />
Ett sätt är att spela samma ton på olika strängar (genom att förkorta en av strängarna).<br />
Spela dessa samtidigt och är strängarna inte stämda kommer dissonanser att inträffa.<br />
Är strängarna väl stämda kommer det inte att finnas dissonanser.<br />
Titta (och lyssna) på ett exempel av dissonanser i kontrabasen:<br />
http://youtu.be/a0VWWbr6O1I I denna film ser du kontrabasen (i början är den ostämd)<br />
och du kan höra ljudet från den. Ljudet är inspelat med Coach och du kan se i mönstret<br />
när dissonanser inträffar (omkring 32 sekunder in i filmen). När strängarna sen stäms<br />
ser du mindre förekomst av dissonanser (t = 56 s) än när de var ostämda. Vid slutet av<br />
filmen ser du knappt några dissonanser alls (t = 1 m 30 s ). Notera att alla graferna<br />
som visas i filmen har en mättid på tre sekunder.<br />
Använda övertoner.<br />
Genom att spela övertoner på olika strängar bör samma ton uppstå. Låt eleverna<br />
undersöka vilka band som används för detta ändamål.<br />
Använda resonans.<br />
När en sträng som producerar en låg ton kortas av finns det en position där strängen<br />
producerar samma ton som den sträng som sitter bredvid den. Hitta denna position och<br />
spela på den avkortade strängen. När båda strängarna är välstämda kommer det att<br />
uppstå resonans i den icke-avkortade strängen.<br />
Här är exempel på resonans i strängar i en video med en kontrabas:<br />
http://youtu.be/d8uH7SeAtZA.<br />
Möjliga frågor:<br />
Fråga de elever som spelar gitarr vilken metod de använder sig av för att stämma sin<br />
gitarr.<br />
Vilken metod föredrar du?<br />
Page 31 of 37<br />
ESTABLISH
Modul 3 – Mänskligt tal<br />
Page 32 of 37<br />
ESTABLISH
Aktivitet 1.1. Ljudgrafer<br />
Lärandemål:<br />
Introduktion av ljudgrafer (ljudets amplitud i förhållande till tid).<br />
Förstå att ljudgrafer kan användas för taligenkänning.<br />
Material:<br />
En dator för att spela upp MP3 filer: mama_papa.mp3.<br />
eller<br />
En dator med mikrofon, ljudkort och programvara för ljudanalys.<br />
Audacity är exempelvis ett program som motsvarar detta.<br />
Du kan ladda ner det gratis från: http://audacity.sourceforge.net/download/.<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet introduceras eleverna för talanalys. De analyserar enklare ljudgrafer och<br />
försöker känna igen ljudvågsmönster för olika stavelser och ord. De uppgifter som<br />
eleverna skall utföra återfinns i arbetsbladet Ljudgrafer. Be dem utföra dessa övningar och<br />
låt dem jobba i grupp om de vill. Den angivna mp3 filerna kan spelas i datorn eller i<br />
Audacity programmet.<br />
När de väl är klara med övningarna diskuterar ni igenom vad talanalys innebär, hur det<br />
kan användas och vilka svårigheter och möjligheter talanalys innebär, etc.<br />
Målet med dessa övningar är att väcka elevens nyfikenhet och intresse för området<br />
talanalys.<br />
Möjliga frågor:<br />
Vet du vad talanalys innebär?<br />
Kan du se några exempel eller tillämpningar av den?<br />
Vad har du för tankar kring nuvarande och framtida tekniska nivåer inom detta<br />
område?<br />
Kan du komma på samhälleliga bruk och missbruk av denna teknik?<br />
Skulle du som domare godkänna bevis grundade på talanalys i en rättegång?<br />
Hur kan röstigenkänning missbrukas?<br />
Kan du komma på några kommersiella tillämpningar inom områden som reklam och<br />
säkerhet?<br />
Aktivitet 3.2. Modell över mänsklig talproduktion<br />
Lärandemål:<br />
Förstå modellen över mänsklig talproduktion.<br />
Förståelse för begrepp inom fysiken (formanter, ljudspektrumsresonans).<br />
Material:<br />
Texten om Modell över mänsklig talproduktion återfinns i arbetsbladet.<br />
Andra källor på internet som rör mänskligt tal.<br />
Page 33 of 37<br />
ESTABLISH
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet fokuserar eleverna på en modell över hur människans talsystem fungerar<br />
och fysikbegrepp som kan kopplas till denna modell.<br />
Dela ut arbetsbladet Modell över mänsklig talproduktion och låt eleverna läsa igenom<br />
texten. Diskutera sedan den bio-fysikaliska modellen och mekanismer av talproduktion<br />
med eleverna.<br />
Visa dem animeringen av stämbanden:<br />
http://www.humnet.ucla.edu/humnet/linguistics/faciliti/demos/vocalfolds/vocalfolds.htm<br />
Visa också dessa röntgenbilder över mänskligt tal:<br />
http://psyc.queensu.ca/~munhallk/05_database.htm<br />
Utvidga diskussionen genom att ställa frågorna som finns nedan.<br />
Möjliga frågor:<br />
Påverkar temperaturen tonhöjden i din röst eller tonhöjden i ett instrument? På vilka<br />
sätt? Kan du förklara de bakomliggande orsakerna till detta fenomen?<br />
Kalle Anka är känd för sitt gälla, höga röstläge. Om du andas in helium kommer du att<br />
få en liknande röst. Kan du förklara varför det blir så? Vilken egenskap i gasen är det<br />
som bidrar till detta?<br />
Vilka är röstskillnaderna mellan man/kvinna, kraftigt/mjukt, sjunget/talat?<br />
Kan vi känna igen en vokal utifrån dess formanter?<br />
Aktivitet 3.3. Analys av ljudsignaler<br />
Lärandemål:<br />
Tolka det inspelade talets ljudvågor.<br />
Bestämma formanterna i det inspelade talets ljudvågor genom att använda verktyg för<br />
analys av ljudsignaler (exempelvis linjär prediktion eller Fouriertransform).<br />
Förstå ett spektogram.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor och kan utföra ljudanalys<br />
(exempelvis CMA Coach 6 eller Raven Lite program som också kan producera<br />
ljudspektrogram).<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet använder eleverna en ljudsensor för att spela in hur den mänskliga rösten<br />
låter. Programvara för inspelning och ljudanalys krävs. Använd exempelvis:<br />
Coach 6 mjukvara tillsammans med en ljudsensor och gränssnitt, eller<br />
Raven Lite program, ett program som ursprungligen användes av ornitologer för att<br />
studera fågelljud, du kan ladda ner det på:<br />
http://store.birds.cornell.edu/Raven_Lite_p/ravenlite.htm , eller<br />
Java simulation: Modell over mänsklig talproduktion, som innefattar både ljudanalys<br />
och ljudsyntes, tillgänglig på:<br />
http://www2.spsc.tugraz.at/add_material/courses/scl/vocoder/simulation.html<br />
Page 34 of 37<br />
ESTABLISH
Genom att använda verktyg för signalanalys, såsom Fouriertransform eller Linjär<br />
Prediktion, kan eleverna visa frekvensspektrat över de inspelade ljuden och hitta<br />
frekvenskomponenter.<br />
Det är väldigt användbart och givande att analysera sinusvågsignaler som producerats av<br />
en stämgaffel eftersom frekvenserna kan beräknas på olika sätt och också jämföras.<br />
Eleverna kan också undersöka olika vokalers ljud för att bestämma formanterna i dessa.<br />
Talanalys över vokalen ”u” i Coach 6.<br />
I diagrammet i det övre högra hörnet visas den inspelade signalen (2 sekunder av ljudsignalen har<br />
registrerats med en intervall på 0.2 millisekunder, vilket ger 1000 datapunkter).<br />
Den nedre högra grafen visar resultatet utifrån Fourier’s metod, den lägre vänstra grafen visar<br />
resultatet utifrån linjär prediktion och det övre vänstra hörnet visar R-ESPRIT metodens resultat.<br />
Möjliga frågor:<br />
Hur kan vi känna igen en vokal utifrån dess formanter?<br />
Vilka frekvenser bestämmer röstskillnaden mellan en manlig och en kvinnlig ”aa”vokal?<br />
Vilka frekvenser bestämmer röstskillnaden mellan en ”aa”-vokal och en ”oo”-vokal som<br />
uttalas i samma tonhöjd.<br />
Aktivitet 3.4. Analys av mänskligt tal<br />
Page 35 of 37<br />
ESTABLISH
Lärandemål:<br />
Undersöka formanterna i olika vokaler.<br />
Att komma på och formulera en frågeställning utifrån analys över mänskligt tal.<br />
Material:<br />
En ljudsensor, dator och programvara som visar ljudvågor (exempelvis CMA Coach 6,<br />
Ravel Lite eller Java simulationen Modell över mänsklig talproduktion<br />
http://www2.spsc.tugraz.at/add_material/courses/scl/vocoder/simulation.html<br />
Förslag på användning:<br />
I denna aktivitet undersöker eleverna analyser av mänskligt tal.<br />
Detta är en öppen utredning där eleverna lär sig att komma på och formulera egna<br />
frågeställningar där läraren tar ett steg tillbaka och är mer återhållsam med styrning av<br />
eleverna. De lär sig att påbörja och avsluta sina egna praktiska experiment (även om de<br />
måste justeras längs vägen). Utifrån sina slutsatser tränar de på kritiskt tänkande.<br />
Slutligen får de en god överblick över innehållet samt samhälleliga och industriella<br />
tillämpningsområden av talanalys.<br />
Frågeställningarna nedan ger en hint om omfattningen av möjligheter inom detta ämne.<br />
Var dock noggrann med att inte förmedla dessa frågor till eleverna på förhand, då<br />
övningen med att hitta egna frågeställningar är en viktig del i detta uppdrag.<br />
Möjliga frågeställningar:<br />
Nedan är ett par frågeställningar listade:<br />
Vad, om det finns någon, är skillnaden i amplitud och frekvens mellan vokalerna ‘a’ ,<br />
‘e’, ‘o’, och ‘u’? Vilken egenskap används för att skilja dem åt?<br />
Hur kan man muntligen härma ljudet av en stämgaffel?<br />
Analys och förståelse för ljudmönstret för ordet Earth.<br />
Hur känner vi igen kön i samma vokaler ‘a’, ‘e’ och ‘u’? Förklara!<br />
Finns det skillnader på olika sätt att uttala vokalen ‘a’: med näsan tilltäppt, om du<br />
sjunger, om du viskar, med, bakom en duk etc.<br />
Jämförelse av spektrat av en flöjt och sång när de producerar samma ton.<br />
Vilken (av de fem lägsta) formanterna är typisk för röst eller ljud, och vilken för tonhöjd<br />
(pitch)?<br />
Vilket drag är det mest karakteristiska för en given vokal som produceras av flera olika<br />
människor: relationen mellan formantfrekvenser och/eller deras amplituder, eller de<br />
absoluta skillnaderna mellan dem?<br />
Aktivitet 3.5. Mänsklig talsyntes<br />
Lärandemål:<br />
Undersök hur och vilka parametrar som påverkar kvaliteten för konstgjort mänskligt tal.<br />
Att komma på och formulera en frågeställning kring mänsklig talsyntes.<br />
Material:<br />
Programvara som kan spela in ljudvågor av talsyntes (exempelvis Java simulationen<br />
Modell över mänsklig talproduktion.<br />
Page 36 of 37<br />
ESTABLISH
http://www2.spsc.tugraz.at/add_material/courses/scl/vocoder/simulation.html)<br />
Förslag på användning:<br />
I denna övning undersöker eleverna mänsklig talsyntes.<br />
Detta är en öppen utredning där eleverna lär sig att komma på och formulera egna<br />
frågeställningar där läraren tar ett steg tillbaka och är mer återhållsam i sin styrning av<br />
eleverna. De lär sig att påbörja och avsluta sina egna praktiska experiment (även om de<br />
måste justeras längs vägen). Utifrån sina slutsatser tränar de på kritiskt tänkande.<br />
Slutligen får de en god överblick över innehållet samt samhälleliga och industriella<br />
tillämpningsområden av talanalys.<br />
Frågeställningarna nedan ger en hint om omfattningen av möjligheter inom detta ämne.<br />
Var dock noggrann med att inte förmedla dessa frågor till eleverna på förhand, då<br />
övningen med att hitta egna frågeställningar är en viktig del i detta uppdrag.<br />
Möjliga frågeställningar:<br />
Nedan är ett antal frågeställningar listade:<br />
Hur kan man få en dator eller en robot att tala?<br />
Vilka parametrar påverkar kvaliteten på konstgjorda talsystem?<br />
Vilka användningsområden finns för teknik inom mänsklig talsyntes?<br />
Page 37 of 37<br />
ESTABLISH