Die Zielsetzung umfasst drei Teile.
Zu Beginn des Unterrichts werden die Lernenden begrüsst und für den Unterricht motiviert. Es folgt ein Ausblick auf das bevorstehende Semester und die folgenden Semester bis zum Ende des obligatorischen Schulunterrichts. Nach einem Rundgang durch die Werkstatt wird im Plenum der gemeinsame Unterricht definiert. Es werden die grundsätzlichen Verhaltensregeln, Pausenzeiten, Sicherheitsbestimmungen, Erwartungen von beiden Seiten besprochen und vereinbart.
Anschliessend werden die Lernenden mittels einer Präsentation und Beispielen in das Thema Dokumentieren eingeführt. Dabei wird der Nutzen für die Lernenden selber wie auch für andere Lernende, Lehrende oder Aussenstehende hervorgehoben.
Zum Schluss der Einführung wird das Programm OneNote eingeführt. Insbesondere der Aufbau, die Arbeitsgeräte und die Freigabefunktion müssen von den Lernenden verstanden werden. Die Lernenden eröffnen einen eigenen Account und erstellen ein Notizbuch. Als erster Abschnitt wird die Aufgabenstellung erstellt. Der zweite Abschnitt bildet die Analyse.
Einen Fokus wird zudem auf die "crossmedialen" Möglichkeiten gesetzt. Das analoge rasche skizzieren von Hand, hat weiterhin einen hohen Stellungswert. Die Skizzen können abfotografiert und in das digitale Notizbuch integriert werden.
Danach bekommen die Lernenden die Aufgabenstellung:
Baue einen passiven Lautsprecherverstärker für dein Handy. Zur Verstärkung der Lautstärke arbeitest du mit der Form. Du verwendest keine elektronische Verstärkung.
Funktion
Versuche eine Form zu entwickeln und ein Material zu definieren, welches einerseits die Lautstärke verstärkt und anderseits deiner bevorzugten Musik eine passende Klangfarbe verleiht.
Konstruktion
Entscheide dich für einen Aufbautyp und eine Konstruktionsweise, welche sich für die Aufgabenstellung eignet und welche dich motiviert.
Gestaltung
Richte dich nach dem Motto „Form folgt Funktion“. Nachdem du die Grundform definiert hast, kannst du mit Hilfe von kleinen gestalterischen Eingriffen und der Gestaltung der Halterung für dein Handy deine individuellen ästhetischen Vorlieben zum Ausdruck bringen.
Material
Du kannst frei wählen mit welchem Material du arbeitest. Es muss aber für die Funktion, Konstruktion und Gestaltung sinnvoll sein.
Zur Annäherung an das komplexe Thema Schall starteten wir mit einer Reihe Experimenten.
Zuerst werden Gruppen gebildet. Jede Gruppe führt anschliessend ein oder mehrere Experimente durch:
-Schwingende Gläser
-Büchsentelefon
-Löffel an Schnurr
-Pfeife aus Strohhalm
Büchsentelefon
Funktion
Das alt bekannte Büchsentelefon eignet sich gut als Einstiegsexperiment. Beim Büchsentelefon bringt der gesprochene Luftschall die Büchse zum Schwingen und wird dadurch in Körperschall umgewandelt. Dieser breitet sich in der Schnur entlang aus und wird in der Endbüchse wiederum zu Luftschall umgewandelt.
Material
Verschiedene Büchsen und Schnüre
Durchführung
Es empfiehlt sich verschiedene Büchsentelefone mit den Lernenden herzustellen und diese auf die Lautstärke und die Klangfarben zu vergleichen. Die Lernenden entwickeln Theorien über die Funktion und werden anschliessend im Plenum besprochen. Es gilt darauf zu achten, dass die Schnur stets straff gespannt ist, sonst leidet die Übertragung. Die Variablen sind:
Durchmesser der Büchsen, Höhe der Büchen, Materialität der Schnur, Länge der Schnur Ergebnisse
Durchmesser der Büchse
Höhe der Büchse
Materialität
Schwingende Gläser
Funktion
Das Experiment visualisiert die Entstehung von Schall durch eine Schwingung von Material und die Übertragung von Schall mittels Luft. Das eine Glas wird in Schwingung versetzt. Der erzeugte Ton bringt das andere Glas zum Schwingen und lässt dadurch die darauf platzierte Münze runterfallen.
Material
Zwei dünnewandige Gläser, Wasser, Münze
Durchführung
Die Gläser werden mit einem Abstand von ca. 2cm neben einander gestellt. Auf die Kante des linken Glases wird eine kleine Münze gelegt. Das rechte Glas wird mit einem feuchten Finger durch kreisförmiges Drehen auf der Glaskante in Schwingung versetzt. Es entsteht ein Ton, den es zu halten gilt. Das linke Glas nimmt den Luftschall auf und beginnt auch zu Schwingen. Durch die Schwingung im Glas beginnt sich die Münze zu bewegen, bis sie schliesslich herunterfällt.
Weiterführend
Anhand von Schwingenden Gläsern kann man zudem die Frequenz (Hz) eines Tones gut erklären. Dazu füllt man Wasser in die Gläser und versetzt sie wieder mittels feuchten Fingern in Schwingung. Wasser in einem Glas hemmt die Schwingungen. Deshalb klingt ein volles Glas tiefer, da es langsamer schwingt und somit weniger Schwingungen pro Minute aufweist, sprich weniger Hz. Umgekehrt tönt ein leeres Glas höher, da es schneller schwingt und somit mehr Schwingungen pro Minute aufweist, sprich mehr Hz.
Die Experimente zielen darauf ab, den Schall als Schwingungen wahrzunehmen, verschiedene Übertragungsmedien kennen zu lernen und zu merken, dass eine Form einen Einfluss auf die Wiedergabe hat.
Die Mitglieder der Gruppen dokumentieren individuell die Experimente. Sie beschrieben den Versuchsablauf, halten ihre Präkonzepte fest und versuchen die Phänomene zu beschreiben. Jede Gruppe zeige anschliessend ihr Experiment und präsentiere ihre Erkenntnisse. Im Plenum werden diese anschliessend zusammengetragen und nach Verbindungen der Experimente gesucht.
Vertiefungsfragen zu den Experimenten:
Eine Präsentation seitens der Lehrkraft über die Grundlagen des Schalls und die historische Entstehung der Verstärkung des Schalls bildet den Abschluss dieser Phase.
Da das Berechnen einer gut funktionierenden Form zur Schallverstärkung aufwändig ist, bedienen wir uns dem Prinzip «Try and Error». Wir bilden Fachgruppen, welche sich einem Aufbau oder einem Material annehmen. Die Arbeit in den Fachgruppen besteht daraus, nur eine Variable der Lautsprecher zu variieren und die restlichen gleich zu behalten. Als Beispiel: Bei einem akustischen Horn, bleiben das Halsstück und die Länge immer gleich, nur die Grösse oder Form des Mundstücks wird variieren. Die Fachgruppen einigen sich auf eine Variable, welche sie unterschiedlich variieren. Die unterschiedlichen Prototypen werden anschliessend auf ihre Lautstärke und den Klang verglichen. Sie sammeln ihre gewonnen Ergebnisse zum Schluss des Lektionenblocks und bereiten eine kurze Präsentation vor. Im nächsten Lektionenblock werden die Themen der Fachgruppen rotiert und die Fachgruppen präsentieren sich gegenseitig ihre gewonnen Erkenntnisse, Probleme und Hilfsstellungen. Die Präsentationen der Fachgruppen können auch durch das Erstellen eines Videos ersetzt / ergänzt werden. Die Fachgruppen erstellen dabei zu jedem Posten ein Video um den aktuellen Stand der Arbeit zu erläutern.
Vertiefungsfragen zu den Untersuchungen:
Zum Abschluss dieser Sequenz wird das gesammelte Wissen auf Arbeitsblättern festgehalten. Diese werden der Klasse auf OneNote zugänglich gemacht. Sie dienen als Überblick und Hilfestellung für die weiterführende individuelle Konzeption.
Nach dem Beenden der gemeinsamen Konzeption, entscheiden sich die Lernenden für einen Aufbau und ihr bevorzugtes Material, aufgrund des Erkenntnisgewinns. Sie planen ihren individuellen Lautsprecher und besprechen diesen mit der Lehrperson. Anschliessend beginnen sie mit der Realisation. Die Lernenden können aufgrund des Bau der Prototypen selbständiger arbeiten, da sie die meisten Arbeitsschritte schon geübt haben.
Die Prozessdokumentation entsteht parallel zum Bau der passiven Lautsprecher.
Zum Schluss verfügen die Lernenden über eine Dokumention auf OneNote, die den ganzen Arbeitsprozess abbildet.