Fletnia Pana

Poprawna odpowiedź

1. A., 2. B.

Wymaganie ogólne

3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.

Wymaganie szczegółowe

6.5. Ruch drgający i fale. Uczeń opisuje mechanizm wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych
6.6. Ruch drgający i fale. Uczeń wymienia od jakich wielkości fizycznych zależy wysokość i głośność dźwięku

Komentarz

Zadanie sprawdza rozumienie mechanizmu powstawania dźwięku w instrumentach muzycznych w oparciu o wiedzę szkolną. Zostało ono wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie klas trzecich gimnazjum. Na podstawie zamieszczonego rysunku fletni Pana uczeń powinien ocenić stosunek wysokości dźwięku piszczałki 12 do wysokości dźwięku piszczałki 1 oraz wskazać przyczynę tej różnicy.

Zauważmy, że wysokość dźwięku wytwarzanego przez instrumenty muzyczne zależy od częstotliwości fali dźwiękowej. Fale o wysokich częstotliwościach (mniejszych długościach) odbieramy jako dźwięki wyższe niż fale o niskich częstotliwościach (większych długościach). Porównując długość wymienionych w tekście zadania piszczałek, uczeń powinien zauważyć, że piszczałka 12 jest znacznie krótsza niż piszczałka 1. Warto pamiętać, że źródłem dźwięku w przypadku piszczałki i innych instrumentów dętych jest drgający słup powietrza – czym dłuższy okaże się ten słup, tym większa będzie długość powstającej fali. W piszczałce 12 (najkrótszej) powstają fale, których długość jest mniejsza niż długość fal powstających w piszczałce 1(najdłuższej). Zatem dźwięk piszczałki 12 będzie wyższy niż dźwięk piszczałki 1. Idąc tym tokiem rozumowania uczeń powinien wybrać kombinację odpowiedzi (1) A., (2) B. „Dźwięk piszczałki 12 jest wyższy niż dźwięk piszczałki 1, ponieważ jego częstotliwość jest większa”. Odpowiedzi takiej udzieliło 12% osób biorących udział w badaniu.

Pierwszą część zadania rozwiązało 50% uczniów, przy czym część różnicowanie było bardzo słabe. Można zatem przypuszczać, że większość uczniów na tym etapie zadania udzielała odpowiedzi losowo.  W drugiej części zadania prawidłową odpowiedź zaznaczyło 36% uczniów. Niewiele rzadziej były wybierane nieprawidłowe odpowiedzi A i D (w obu przypadkach 22%). Oznacza to, że niemal co czwarty uczeń uznał, iż długość fali powstającej w piszczałce 12 jest większa niż długość fali powstającej w piszczałce 1.  Najprawdopodobniej uczniowie ci pomylili pojęcie długości fali z pojęciem częstotliwości. Również co czwarty uczeń uważał, że prędkość rozchodzenia się dźwięku w piszczałce 12 była większa niż prędkość rozchodzenia się dźwięku w piszczałce 1. Jest to o tyle zaskakujące, iż na tym etapie edukacyjnym uczniowie powinni wiedzieć, że w konkretnym ośrodku (w tym przypadku – w powietrzu) prędkość dźwięku jest stała.

Uzyskane wyniki sugerują, iż uczniowie mają problemy ze zrozumieniem mechanizmu wytwarzania dźwięków przez instrumenty muzyczne. Problemy te wydają się wynikać z niedostatecznego zrozumienia sensu fizycznego podstawowych pojęć związanych z ruchem falowym, takich jak długość, częstotliwość i prędkość fali. W praktyce szkolnej, przed przystąpieniem do omawiania zagadnień związanych z akustyką (jak również optyką), warto upewnić się, czy uczniowie w stopniu dostatecznym opanowali podstawowe wiadomości i umiejętności związane z ruchem drgającym.

Słowa kluczowe