Gehoerschulung

Kleine Schritte – Große Sprünge

Du kennst sicher ein paar Liedanfänge. Singe für dich zum Beispiel „Alle meine Entchen“, danach singe „Ein Männlein steht im Walde“ (oder wenn gerade Weihnachtszeit ist: singe „Oh du fröhliche“ und dann singe „O Tannenbaum“). Achte beim Singen am besten auf die ersten beiden Töne. Was fällt dir auf, wenn du die beiden Lieder vergleichst? Vielleicht würdest du es ähnlich beschreiben: Bei einem Lied machen wir kleine Schritte von einem Ton zum nächsten, wie bei einer Leiter und bei der anderen Melodie ist ganz schön viel Platz zwischen den Tonhöhen, wir müssen also quasi von einer Stufe zur nächsten springen. Genauso ist es nämlich auch (das Wort „Tonleiter“ kommt also nicht von irgendwo her). In der Musik spricht man deshalb bei nah beieinander liegenden Tönen auch von „Schritten“ (oder „stufenweiser Bewegung“) und bei großen Abständen von „Sprüngen“. Aber kann man diese Abstände auch irgendwie genauer benennen? Ja, kann man! Mit Hilfe von „Intervallen“! Damit auch du die Intervalle gleich richtig benennen kannst, wenn du sie hörst, werden wir ein Programm erstellen, mit dem wir genau das üben können – Gehörschulung

Aufgabenstellung

In dieser Aufgabe soll mithilfe des BBC micro:bit ein Gehörschulungsprogramm erstellt werden. Es sollen die diatonischen Intervalle innerhalb einer Oktave abgefragt werden, die solltest du aus dem Musikunterricht schon kennen. Es soll zufällig generiert werden, welches Intervall abgespielt wird. Mit den Knöpfen A und B soll man durch die Ziffern 1 bis 8 rotieren können (nach 8 startet man wieder bei 1 und vice versa). Wenn beide zugleich gedrückt werden, soll das Programm abfragen, ob die Eingabe (also die Zahl, die auf der LED-Matrix abgebildet ist) und das Intervall (also die zufällige Zahl) übereinstimmen. Wenn es stimmt, soll ein Zeichen ausgegeben werden, das aussagt, dass es stimmt (z.B. Häkchen, Smilie, ...) und wenn es falsch ist, zuerst ein negatives Zeichen (z.B. X, trauriger Smilie, ...) und dann die richtige Antwort. Wenn man ein neues Beispiel haben möchte, soll man den micro:bit einfach schütteln können: dann soll er das richtige Ergebnis ausgeben und ein neues Beispiel starten.

Materialien

• BBC micro:bit
• Computer
• Lautsprecher- bzw. Kopfhörer-Adapter
• Lautsprecher oder Kopfhörer

Zeitaufwand

2 Schulstunden für die Programmierung

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du lernst

• Musikerziehung:
  • Besseres Verständnis von (diatonischen) Intervallen
  • Besseres musikalisches Gehör
  • Evtl. Kennenlernen der Klaviertastatur

• Informatik:
  • Wenn-Dann-Sonst-Bedingungen
  • Funktionen und deren Vorteile

Unterrichtsfächer

• Musikerziehung
• Informatik
• (ggf. Physik)

Tipps und Hilfestellungen

Am besten ist es, wenn du hier „Funktionen“ verwendest! Das sind kleine Programmteile, die immer wieder aufgerufen werden können. Es bietet sich zum Beispiel an, eine Funktion zur Ausgabe von Zahlen zu schreiben, damit einerseits die Zahl, die man „eingibt“, dargestellt werden kann, aber auch die richtige Lösung, wenn man einen Fehler macht!

Es ist auch notwendig, „Variablen“ zu verwenden!

Uhr

Stell dir die Eingabe der Zahl als einen Kreis vor, der eben mit 1 beginnt und mit 8 endet, ähnlich wie eine Uhr, hier beginnen die Ziffern ja auch bei 1 und enden bei 12, danach beginnt man wieder mit 1.

Du wirst manchmal den Block „pausieren (ms)...“ oder „pausiere 1 Schlag“ verwenden müssen, damit der micro:bit alle Töne richtig nach einander abspielt! Probiere es am besten einfach aus, bis alles gut zusammenspielt.

Eckpfeiler zur Programmierung

• Erstelle eine Funktion, die ein neues Tonquiz erstellt.
  • Die Funktion setzt die Variable „lösung“ auf eine zufällige Zahl zwischen 1 und 8 (inklusive 1 und 8) und die Variable „vermutung“ auf 0 setzt. Mehr ist nicht notwendig.
• Erstelle eine Funktion, die das Tonquiz abspielt.
  • Zeige zuerst das Notensymbol an,
  • danach spiele für 1 Schlag die Note „Mittleres C“ ab,
  • danach soll ein zweiter Ton, abhängig von der Variable „lösung“, ausgegeben werden. Die Zahl in „lösung“ beschreibt dabei das Intervall, dass sich im Verhältnis zum „mittleren C“ ergeben soll (1 = Prim, 2 = Sekunde, 3 = Terz, etc.)
• Erstelle eine Funktion, die unsere Vermutung anzeigt.
  • Wenn die Variable „vermutung“ gleich 0 ist, soll ein Fragezeichen dargestellt werden, ansonsten der Wert von „vermutung“
• Wenn der „Knopf A“ gedrückt wird, soll die Variable „vermutung“ um 1 verringert werden, aber nur wenn „vermutung“ großer 1 ist.
• Wenn der „Knopf B“ gedrückt wird, soll die Variable „vermutung“ um 1 erhöht werden, aber nur wenn „vermutung“ kleiner 8 ist.
• Wenn beide Knopf („Knopf A+B“) gedrückt werden, soll die Eingabe überprüft werden
  • wenn die vermutete Eingabe stimmt, gib ein freundliches Emoyi aus und lasse ein neues Tonquiz generieren
  • wenn die vermutete Eingabe nicht stimmt, zeige kurz ein X an und lasse danach weiter probieren.
• Beim Schütteln soll das selbe Quiz nocheinmal abgespielt werden.

Überlege wo du die 3 Funktionen überall aufrufen kannst. Du kannst auch innerhalb einer Funktion eine andere Funktion aufrufen!

Intervalle

Hier findest du eine Liste mit Liedanfängen als Merkhilfen für die Intervalle!

Intervallzahl	Intervallname	Liedanfang/Melodie
1 = Mittleres C	Prim	Gleicher Ton
2 = Mittleres D	Sekund	Alle meine Entchen, Bruder Jakob, O du fröhliche
3 = Mittleres E	Terz	Alle Vöglein sind schon da, Oh when the saints
4 = Mittleres F	Quart	Ein Männlein steht im Walde, O Tannenbaum
5 = Mittleres G	Quint	Morgen kommt der Weihnachtsmann (2. & 3. Ton), Star Wars Theme
6 = Mittleres A	Sext	My Bonnie is over the ocean, Ein Prosit, Dies Bildnis ist bezaubernd schön (aus „Die Zauberflöte)
7 = Mittleres H	Septim	Die Septim ist ein sehr dissonantes Intervall und wird deswegen kaum für Liedanfänge verwendet. Am einfachsten ist es, sich zu merken, dass es ein großes Intervall ist und „nach oben strebt“. Manchmal hilft auch, dass man denkt, es klingt „wie eine falsche Okatv“. Oder „Somewhere over the rainbow“ (zwischen 1. und 3. Ton)
8 = Hohes C	Oktav	Somewhere over the rainbow; Im Salzkammergut, da kann man gut

Erforderliche Programmierblöcke

• Variable
• bedingte Anweisungen
• Berechnen einer Zufallszahl
• Eigene Funktionen

Schritt für Schritt zur Lösung

Weitere Informationen, Hinweise und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der Loesungsseite zu diesem Beispiel.

Präsentation und Reflexion

• Wenn du auf einen der Notennamen bei einem „spiele Note...“-Block klickst, wird dir eine Zahl angezeigt (über der Klaviertastatur). Was bedeutet diese Zahl und wie könnten diese Zahlen miteinander zusammenhängen? Frage ggf. deinen Physiklehrer oder deine Physiklehrerin um Rat!
• Wenn wir die Töne auf der Klaviertastatur auswählen, wählen wir immer nur weiße Tasten aus. Wieso ist das so? Wann müssen wir schwarze Tasten verwenden? Welche Töne bräuchten wir, wenn wir die ganze Übung auf dem G oder auf dem F starten lassen möchten? (Tipp: denk an die Anzahl der Halbtöne!)
• Wenn du zwei Töne hörst, fällt dir vielleicht noch ein anderer Liedanfang oder eine andere Melodie ein. Trage diese ruhig in deine Liste ein und versuche zu jedem Intervall noch eine Melodie zu finden! (Es ist nicht bei allen Intervallen gleich leicht!)
• Wie würde unser Programm aussehen, wenn wir keine Funktionen verwenden würden? Wäre es länger oder kürzer? Ist es mit Funktionen leichter zu erweitern oder ohne?

Weiterentwicklung

Das Beispiel kann noch auf sehr viel verschiedene Arten erweitert werden, besonders für schnelle Schülerinnen und Schüler kann man sehr einfache Erweiterungen entwerfen. Hier ein paar Beispiele

• Statistik: es können noch Variablen eingebaut werden, die mitzählen, wie oft eine Eingabe stimmt und wie viele Fehler gemacht werden. Es könnte zum Beispiel auch, sobald 10 richtige Eingaben getätigt wurden, eine fröhliche Melodie abgespielt werden und ein Smilie auf den LEDs ausgegeben werden.
• Timer: es kann natürlich auch ein Timer integriert werden, um zu sehen, wie viele Beispiele man in begrenzter Zeit richtig beantworten kann.
• Intervalle über die Oktave: sehr einfach können auch die Intervalle über eine Oktave (also None, Dezime, Undezime, etc.) eingebaut werden, wobei man dann bei der LED-Ausgabe vermutlich kleine Vereinfachungen treffen muss, damit Zahlen wie z.B. „14“ noch gut erkennbar dargestellt werden können.
• Notennamen Ausgeben: eine sehr elegante Erweiterung wäre auch, wenn über die LED- Matrix beim Abspielen eines Tons auch der dazugehörige Notenname abgebildet wird. Dazu muss einfach bei jedem „spiele Note...“-Block danach noch ein „zeige LEDs“-Block angehängt werden, in den dann die Notennamen so gut wie möglich geschrieben werden.
• Intervalle auch nach unten: natürlich kann das Programm auch gut erweitert werden, um die Intervalle auch „nach unten“ (der höhere Ton wird zuerst gespielt) zu üben. Die Anzeige könnte zum Beispiel einfach um ein Minus erweitert werden (z.B. LED ganz links in der Mitte). Am besten wird dann auch eine Tabelle mit kleinen Hilfen (Liedanfängen) erstellt, damit man sich die Intervalle besser merkt.
• Starten auf zufälligem Ton: eine sehr komplexe Erweiterung wäre es, wenn der Startton auch immer zufällig verteilt wird und nicht immer das gleiche C ist. Da der micro:bit intern jedoch mit Frequenzen rechnet und die Verhältnisse zwischen Tönen durch die logarithmische Skala nicht trivial berechenbar sind, müsste hier vermutlich auch wieder auf einen Umweg zurück gegriffen werden und zum Beispiel für jeden Startton, eine eigene Funktion geschrieben werden, d.h. es gäbe dann die Funktionen „StartC“, „StartCis“, „StartD“ etc. wobei jede Funktion eben abgeändert werden müsste. Für sehr begeisterte Schülerinnen und Schüler lässt sich so aber ein sehr komplexes Programm erstellen.
• Chromatische Intervalle: Natürlich kann man das Programm auch auf chromatische Intervalle erweitern, dabei würde man die LED-Ausgabe aber vermutlich für die Ausgabe der Anzahl der Halbtöne benutzen