Ingenieursmusik

Baumaterialien (für jedes Team)

Benötigtes Material

• Schnur
• Büroklammern
• Papier
• Karton
• Kartonröhren (Papierhandtuch oder Toilettenpapierrollen)
• Gummibänder
• Draht- oder Pfeifenreiniger
• Aluminiumfolie
• Plastikfolie
• Leere Saftboxen
• Holzdübel
• Ungiftiger Kleber

Materialien

• Instrumentendesigns

Prozess

Die Teams testen ihre Instrumentendesigns, indem sie dreimal ein Muster aus drei verschiedenen Klängen spielen. Die Teammitglieder können abwechselnd das Instrument vorführen. Wenn das Team ein Instrument entwickelt hat, bei dem das Instrument in den Mund oder in die Nähe des Mundes gesteckt werden muss, sollte ein Teammitglied ausgewählt werden, das auf dem Instrument spielt. Die Schüler sollten dokumentieren, wie einzigartig ihr Design ist.

Design-Herausforderung

Sie sind ein Team von Ingenieuren, denen die Herausforderung gestellt wurde, ein neues Musikinstrument zu bauen, das ein Muster aus drei verschiedenen Klängen dreimal wiederholen kann. Das neue Instrument muss „stimmbar“ sein und muss sich auch von anderen Instrumenten unterscheiden. 

Eigenschaften 

• Wiederholen Sie dreimal ein Muster aus drei verschiedenen Klängen
• Muss "abstimmbar" sein 
• Muss einzigartig von anderen Instrumenten sein

Einschränkungen

• Verwenden Sie nur die bereitgestellten Materialien
• Teams können unbegrenzt Materialien tauschen

1. Teilen Sie die Klasse in Teams von 2-3 Personen auf.
2. Verteilen Sie das Arbeitsblatt Engineered Music sowie einige Blätter Papier zum Skizzieren von Designs. 
3. Besprechen Sie die Themen im Abschnitt Hintergrundkonzepte.
4. Überprüfen Sie den Konstruktionsprozess, die Konstruktionsherausforderung, die Kriterien, Einschränkungen und Materialien. 
5. Weisen Sie die Schüler an, mit dem Brainstorming zu beginnen und ihre Entwürfe zu skizzieren.
6. Stellen Sie jedem Team seine Materialien zur Verfügung.
7. Erklären Sie, dass die Schüler ein Musikinstrument entwickeln müssen, das ein Muster aus drei verschiedenen Klängen dreimal wiederholen kann. Das neue Instrument muss „stimmbar“ sein und muss sich auch von anderen Instrumenten unterscheiden. 
8. Geben Sie die Zeit an, die sie zum Entwerfen und Bauen haben (1 Stunde empfohlen). 
9. Verwenden Sie einen Timer oder eine Online-Stoppuhr (Countdown-Funktion), um sicherzustellen, dass Sie pünktlich sind. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Geben Sie den Schülern regelmäßige „Zeitprüfungen“, damit sie bei der Arbeit bleiben. Wenn sie Probleme haben, stellen Sie Fragen, die sie schneller zu einer Lösung führen. 
10. Die Schüler treffen sich und entwickeln einen Plan für ihr Instrument. Sie vereinbaren Materialien, die sie benötigen, schreiben/zeichnen ihren Plan und präsentieren ihren Plan der Klasse. Teams können unbegrenzt Materialien mit anderen Teams tauschen, um ihre ideale Stückliste zu entwickeln.
11. Teams bauen ihre Entwürfe. 
12. Testen Sie die Instrumentendesigns von jedem Team, das dreimal ein Muster aus drei verschiedenen Klängen spielt. Die Teammitglieder können abwechselnd das Instrument vorführen. Wenn das Team ein Instrument entwickelt hat, bei dem das Instrument in den Mund oder in die Nähe des Mundes gesteckt werden muss, sollte ein Teammitglied ausgewählt werden, das auf dem Instrument spielt.  
13. Teams sollten dokumentieren, wie einzigartig ihr Instrument ist. 
14. Besprechen Sie als Klasse die Reflexionsfragen der Schüler.
15. Weitere Inhalte zum Thema finden Sie im Abschnitt „Tiefer graben“.

TIPP: Bei jüngeren Schülern sollten Sie sich auf Instrumente wie Schlagzeug, Gitarre oder Xylophone konzentrieren, bei denen die Schüler das Instrument nicht in oder in die Nähe des Mundes nehmen müssen. 

Optionale Erweiterungsaktivität

Kaufen Sie zwei oder drei durchsichtige Plastikrekorder für den Unterricht und bauen Sie sie auseinander, damit die Schüler die verschiedenen Teile sehen können, die entwickelt wurden. 

Studentenreflexion (technisches Notizbuch)

1. Ist es Ihnen gelungen, ein Instrument zu entwickeln, das ein Muster aus drei verschiedenen Klängen dreimal wiederholen kann? Wenn nicht, warum ist es gescheitert?
2. Mussten Sie beim Bau Ihres Instruments zusätzliches Material anfordern? 
3. Haben Sie mit anderen Teams über Materialhandel verhandelt? Wie hat dieser Prozess bei Ihnen funktioniert?
4. Glauben Sie, dass Ingenieure während des Herstellungsprozesses von Instrumenten oder anderen Produkten ihre ursprünglichen Pläne anpassen müssen? Warum könnten sie?
5. Wenn Sie alles noch einmal machen müssten, wie würde sich Ihr geplantes Design ändern? Wieso den?
6. Welche Designs oder Methoden haben Sie von anderen Teams ausprobiert, die Ihrer Meinung nach gut funktioniert haben?
7. Glauben Sie, dass Sie dieses Projekt einfacher hätten abschließen können, wenn Sie alleine arbeiten würden? Erklären…
8. Wie hat sich Ihrer Meinung nach die Konstruktion von Musikinstrumenten im Laufe der Zeit verändert? Welche Auswirkungen hat die Entwicklung neuer Materialien auf die Konstruktionspläne für Musikinstrumente?
9. Welche Auswirkungen hatte die Entwicklung der Elektronik auf die Konstruktionspläne für Musikinstrumente?    
10. Welche technischen Überlegungen sind beim Design von Musikinstrumenten erforderlich, um körperbehinderten Musikern gerecht zu werden?

Der Unterricht kann für ältere Schüler in nur 1 Unterrichtsstunde durchgeführt werden. Um den Schülern zu helfen, sich nicht gehetzt zu fühlen, und um den Erfolg der Schüler sicherzustellen (insbesondere für jüngere Schüler), teilen Sie die Lektion in zwei Abschnitte auf, damit die Schüler mehr Zeit für Brainstorming, Testideen und die Fertigstellung ihres Designs haben. Führen Sie die Tests und Nachbesprechungen in der nächsten Unterrichtsstunde durch.

Sample-Instrument – ​​Der Recorder

Geschichte und technische Fortschritte 

Die Blockflöte ist ein Holzblasinstrument und ist ein pfeifenähnliches Instrument, das der Zinnpfeife ähnelt. Es hat Löcher für sieben Finger und einen Daumen. Der Körper der Blockflöte ist normalerweise vom Mundstückende her verjüngt. Es war im Mittelalter sehr beliebt, verlor jedoch im 1700. Jahrhundert an Popularität, als Orchester-Holzblasinstrumente (Oboe, Flöte und Klarinette) aufgrund ihrer größeren Reichweite in Mode kamen.

Während Ingenieure oft an der Anpassung neuer Designs an Musikinstrumente beteiligt sind, entweder um die Haltbarkeit, das Design oder die Leistung zu verbessern, haben sie auch die Massenproduktion von Musikinstrumenten beeinflusst.

Mitte des 20. Jahrhunderts waren Ingenieure in der Lage, Anlagen zur Herstellung von Blockflöten aus Kunststoff zu konstruieren. Dies machte sie sehr preiswert, da das Instrument in den Schulen so populär wurde. Ohne den Kunststoffherstellungsprozess würden Blockflöten heute wahrscheinlich nicht viel verwendet werden. Jetzt sind sie eines der billigsten Instrumente, die man in großen Mengen kaufen kann, und da sie relativ leicht zu erlernen sind, ist es ein ideales Instrument, um grundlegende Musikdarbietungen zu unterrichten, insbesondere für kleine Kinder.  

So funktioniert der Rekorder 

Die Blockflöte wird gerade von den Lippen des Spielers gehalten (und nicht seitlich wie bei einer Flöte). Der Atem des Spielers wird durch einen Block (A) eingeschränkt, der begrenzt, wie viel Luft in das Instrument eindringen kann. Die Luft strömt einen Kanal (B) entlang, der als „Windkanal“ bezeichnet wird. 

Beim Verlassen des Windkanals trifft der Atem des Spielers auf das „Labium“ (C), was die Luftsäule in Schwingung versetzt. Die Länge der Luftsäule wird durch Fingerlöcher an der Vorderseite und ein Daumenloch an der Rückseite des Instruments eingestellt. Wenn Sie einstellen, wie die Finger die Löcher bedecken, wird die von der Luft erzeugte Note angepasst, und wenn Sie einstellen, wie stark der Atem geblasen wird, wird die Tonhöhe angepasst. Ein Instrument mit weniger Löchern oder einer anderen Länge oder ohne Block würde andere Klänge erzeugen … oder vielleicht Klänge, die nicht konsistent reproduziert werden können.

Internetverbindungen

• Musikinstrumente der Welt
• Museum für Musikinstrumente
• Wie Recorder funktionieren

Literatur-Empfehlungen

• Die Physik der Musikinstrumente (ISBN: 0387983740)  
• Musik, Physik und Ingenieurwissenschaften (ISBN: 0486217698)  
• Kinder-Recorder unterrichten (ISBN: 0595367437) 

Aktivität schreiben 

Wählen Sie ein Land oder eine Kultur zu einem Zeitpunkt vor dreihundert Jahren aus und schreiben Sie einen Aufsatz oder einen Absatz über die Herausforderungen, mit denen sie möglicherweise konfrontiert sind, Materialien zu finden, um ein bestimmtes Musikinstrument (zum Beispiel Posaune, Klavier, Gitarre) zu bauen.

Bauen Sie Ihr eigenes Instrument

Sie sind ein Team von Ingenieuren, denen die Herausforderung gestellt wurde, ein neues Musikinstrument zu bauen, das ein Muster aus drei verschiedenen Klängen dreimal wiederholen kann. Das neue Instrument muss „stimmbar“ sein und muss sich auch von anderen Instrumenten unterscheiden.

Forschungs-/Vorbereitungsphase

1. Sehen Sie sich die verschiedenen Schülerreferenzblätter an.

Planung im Team

2. Ihr Team hat von Ihrem Lehrer einige „Baumaterialien“ erhalten. Sie können ein Duplikat von Materialien anfordern und während des gesamten Projekts Materialien mit anderen Studententeams austauschen.
3. Beginnen Sie damit, sich mit Ihrem Team zu treffen und einen Design- und Materialplan für den Bau Ihres Instruments zu erstellen. Sie müssen herausfinden, welche Baumaterialien Sie benötigen, und eine Skizze Ihres Plans zur Überprüfung durch Ihren Lehrer erstellen. Möglicherweise müssen Sie zusätzliche Materialien anfordern oder mit anderen Teams einen Materialtausch aushandeln, um Ihr Instrument zu planen.
4. Schreiben oder zeichnen Sie Ihr Instrumentendesign in das Feld unten oder auf ein anderes Blatt. Fügen Sie eine Liste der Materialien bei, die Sie zum Bau des Instruments verwenden möchten. Präsentieren Sie Ihr Design der Klasse. Sie können den Plan Ihres Teams überarbeiten, nachdem Sie Feedback vom Kurs erhalten haben.

Konstruktionsphase

5. Bauen Sie Ihr Instrument! Wenn Sie Klebstoff verwendet haben, müssen Sie den Klebstoff möglicherweise über Nacht trocknen lassen, bevor Sie Ihr Instrument testen.

Leistungsphase

6. Jedes Schülerteam hat die Möglichkeit, sein Instrument für die Klasse vorzuführen.

Evaluierungsphase

7. Bewerten Sie die Ergebnisse Ihrer Teams, füllen Sie das Bewertungsarbeitsblatt aus und präsentieren Sie Ihre Ergebnisse der Klasse.

Verwenden Sie dieses Arbeitsblatt, um die Ergebnisse Ihres Teams in der Engineered Music-Lektion zu bewerten:

1. Ist es Ihnen gelungen, ein Instrument zu entwickeln, das ein Muster aus drei verschiedenen Klängen dreimal wiederholen kann? Wenn nicht, warum ist es gescheitert?

2. Mussten Sie beim Bau Ihres Instruments zusätzliches Material anfordern?

3. Haben Sie mit anderen Teams über Materialhandel verhandelt? Wie hat dieser Prozess bei Ihnen funktioniert?

4. Glauben Sie, dass Ingenieure während des Herstellungsprozesses von Instrumenten oder anderen Produkten ihre ursprünglichen Pläne anpassen müssen? Warum könnten sie?

5. Wenn Sie alles noch einmal machen müssten, wie würde sich Ihr geplantes Design ändern? Wieso den?

6. Welche Designs oder Methoden haben Sie von anderen Teams ausprobiert, die Ihrer Meinung nach gut funktioniert haben?

7. Glauben Sie, dass Sie dieses Projekt einfacher hätten abschließen können, wenn Sie alleine arbeiten würden? Erklären…

8. Wie hat sich Ihrer Meinung nach die Konstruktion von Musikinstrumenten im Laufe der Zeit verändert? Welche Auswirkungen hat die Entwicklung neuer Materialien auf die Konstruktionspläne für Musikinstrumente?

9. Welche Auswirkungen hatte die Entwicklung der Elektronik auf die Konstruktionspläne für Musikinstrumente?

10. Welche technischen Überlegungen sind beim Design von Musikinstrumenten erforderlich, um körperbehinderten Musikern gerecht zu werden?