Jan 152017
 

Letzte Woche habe ich zum Thema “Sensoren und Signalverarbeitung” in meinem Kurs Klasse 8, der sich zur Zeit mit Robotik beschäftigt, Grundlagen der Digitaltechnik besprochen.

Die Leitfrage der kurzen Einzelstunde war “Wie werden  Informationen aus der Umgebung einer Maschine über Sensoren in Signale gewandelt, die als Daten von einem Prozessor verarbeitbar sind?”

Alle sprechen von “Digitalisierung”, aber was der Unterschied zwischen einem analogen und digitalen Signal ist oder was für Signale ein Digitalrechner empfängt, wussten meine Schüler_innen bisher kaum. Am Beispiel verschiedener Bauarten von Mikrofonen habe ich vereinfacht die technischen Grundlagen elektroakustischer Wandler dargestellt. Hierzu gibt es bei Wikipedia sehr einfach gehaltene, anschauliche Grafiken.

 

Zentrales Thema war die Wandlung eines analogen Signals in ein digitales. Was das bedeutet habe ich sehr verkürzt anhand einer Grafik dargestellt, d.h. eine kontinuierliche Spannungsfunktion wird in Zeitintervallen gemittelt und damit in Rechteckform gebracht (auch hierzu gibt es schöne Grafiken bei Wikipedia). Diese wird für einen definierten Schwellwert in “high” und “low” aufgeteilt und damit binär codiert. Das Prinzip ist eigentlich nicht so schwer, die (Elektro)Technik dahinter habe ich vollkommen außen vorgelassen, die Schüler_innen wissen auch noch nicht, was ein Transistor oder IC ist, haben aber nun zumindest eine grobe Vorstellung, wie verschiedene elektrische Signale aussehen und was das binäre 0 und 1 mit Spannungen zu tun hat.

Tafelbild-Signalverarbeitung

Aug 302010
 

Da ich gerade ein paar Stunden Physik in einer 8.Klasse vertrete, in der das Thema Akustik ist, habe ich mich noch einmal genauer mit der Software Audacity beschäftigt.

Neben der Funktion Geräusche und Musik aufzunehmen und Audio-Dateien zu bearbeiten bietet Audacity auch an, Töne aus frei wählbaren Frequenzen zu erzeugen. Dies ist besonders interessant, um den Zusammenhang von Frequenz, Wellenlänge und Schall zu visualisieren und erfahrbar zu machen. Wie ein Oszilloskop stellt Audacity das oder die Signale mit ihren Amplituden und Frequenzen dar. Es lassen sich auch mehrere Töne mischen, Rauschen sowie einzelne Klänge von der Software erzeugen. Das alles als kompakte inuitive Open Source Software, ein echter Gewinn auch für das Erstellen von Arbeitsblättern Dank Screenshots.

Ob der Einsatz auch für den Musikunterricht hilfreich ist, kann ich nicht beurteilen, ich vermute es aber. Die Frequenzen und die daraus resultierende Töne sowie Oktaven können verglichen werden und möglicherweise auch das Stimmen von Instrumenten unterstützt werden (durch eigene Aufnahmen und Vergleich mit dem maschinell erzeugten Ton) .

Die Software ist für alle drei großen Betriebssysteme Linux, Windows und Mac OS erhältlich.

Hier sind zwei Beispiel-Arbeitsblätter, die ich heute verwendet habe: