7. FÖRESTÄLLNINGAR OM LJUD OCH HÖRSEL
7.6 Konsekvenser för undervisningen
Många forskare30 rekommenderar att undervisningen om ljud förs in i ett större sammanhang: ljudkälla, ljudets överföring, öra, hörselnerv och hjärna.
I början av detta kapitel visas att både yngre och äldre elever saknar en generell teori för ljudets uppkomst som de kan använda och tillämpa i nya situationer. För att eleverna ska kunna utveckla en allmängiltig förståelse måste de ges tillfällen till att öva på och reflektera över hur ljud uppkommer både i uppenbara och mindre uppenbara situationer. Nästa steg är att eleverna ges möjligheter till att konstruera en generell teori för ljudöverföring. Forskarna31 konstaterar att om eleverna skall ha möjlighet att bygga upp vetenskaplig kunskap om ljudöverföring behöver de även förstå vad luft är. Elever som inte uppfattar luft som materia, utan tänker på den som ”ingenting” eller ”tomrum”, kan inte utveckla idén om att materia behövs för att ljud skall kunna överföras. Eleverna behöver en förståelse av att ljud är vibrationer i materia och att dessa vibrationer överförs till materien bredvid. De elever som arbetar utifrån en partikelteori för materia har möjligheter att förstå att ljud överförs genom att vibrationer överförs via partiklar (se figur 7.3).
Figur 7.3. Ljudet från en vibrerande stämgaffel överförs via luftpartiklar. Man brukar säga att stämgaffelns vibrationer ger upphov till förtätningar och förtunningar. (OBS! I en mer verklighetstrogen modell skulle luftpartiklarna vara längre ifrån varandra! Dessutom sprids ljudet åt alla håll!)
I en studie32 där eleverna undervisats om att ljudöverföring sker via molekylerna i ett ämne fick eleverna efter undervisningens slut bedöma om ljudet kunde överföras genom vatten, stål eller inget alls, dvs. vakuum. De flesta elever förklarar helt korrekt att ljud inte kan överföras i vakuum. Men det finns fortfarande många som anser att ljud inte heller kan överföras via flytande eller fasta ämnen, och de tänker sig då att molekylerna inte kan röra sig tillräckligt. Exempel på elevsvar33:
Stål och vakuum: inget ljud spelas in. Ljudet överförs bara i medier där molekyler kan röra sig. I vakuum finns det inga molekyler, och i stål sitter molekylerna fast.
I undervisningen kan läraren förebygga detta genom att uppmärksamma eleverna på att partiklarna i både flytande och fasta ämnen inte sitter fast utan att de är i ständig rörelse. Den knuff de får av ett vibrerande föremål kan därför överföras vidare till nästa partikel o.s.v. Inga partiklar är någonsin helt stilla, såvida inte temperaturen är vid absoluta nollpunkten, dvs. -273 °C.
Begreppet ljudvågor används av många elever men i olika betydelser. Det är ett ord de hört och som de försöker att använda, men det är abstrakt och svårt för dem att hantera. Om eleverna skall utveckla en förståelse för ljudets överföring behöver de hjälp med att koppla ihop vibration och partikeltänkande med ljudvågor, så att de kan förstå att ljudvågor är ett sätt att uttrycka att vibrationer överförs i luft via luftpartiklar. Bokstavligt talat finns det inte några ljudvågor, utan det är snarare ett sätt att fysikaliskt/matematiskt uttrycka fenomenet ljudöverföring. Utifrån de forskningsresultat som tidigare redovisats är det med högsta sannolikhet så att, oavsett ålder, ytterst få elever kommer att förstå innebörden av ljudvågor om inte tid avsätts för detta i undervisningen.
Eleverna kan få en felaktig uppfattning om storleken på örats delar när de ser en bild eller modell av örat, eftersom proportionerna mellan de olika delarna ofta avviker från verkligheten. Läraren kan diskutera detta med eleverna. En ”funktionell” öronmodell som visar hur vibrationer överförs genom örats olika delar är att föredra för att underlätta elevernas förståelse av örats funktion, något som en statisk, anatomisk ”strukturell” modell inte kan visa. En ”funktionell”
modell kan även bidra till ökad elevförståelse för att hörselnedsättningar kan orsakas av att vibrationer inte passerar genom örat på vanligt vis, och att detta i sin tur påverkar de impulser som hörselnerven vidarebefordrar till hjärnan. En hypotes är att elevernas förståelse av örats funktion, och vikten av att vara rädd om hårcellerna, bidrar till ökad omsorg om den egna hörselhälsan.
Det kan vara problematiskt att använda analogier av olika slag för att förklara ljudfenomen. En studie33 av portugisiska läro- och faktaböcker avsedda för elever i åldern 13-15 år visar att analogier är vanligt förekommande. Eftersom man inte kan ”se” ljud är det extra svårt att illustrera innehållet bildmässigt. Trots att läromedelsförfattarens avsikt är att illustrera texten med förtydligande bilder åstadkommer de snarast motsatsen. Bilderna krånglar till det för eleverna, förstärker vardagsföreställningar eller ger ingen hjälp alls. De illustrationer som anses underlätta elevernas förståelse av ljud visar alla ljudets utbredning på partikelnivå. Ibland används dominobrickor, vattenvågor eller en stor metallspiral, s.k. slinky, för att visa ljudets utbredning. Författarna till studien anser att detta i sin tur riskerar att underbygga föreställningen om att ljud enbart överförs i en viss riktning via kollisioner mellan partiklar. Olika forskare34 menar att dessa och andra analogier snarare kan bevara eller bidra till begreppsförvirring hos elever särskilt om inte läraren är väl medveten om riskerna med dessa analogier.
Den forskning som på olika sätt har redovisats i detta kapitel utgör utgångspunkten för de förslag som finns i den föreslagna undervisningssekvensen om ljud, hörsel och hälsa. Några för undervisningen om ljud kritiska aspekter framträder tydligt. Det är barns, elevers och studenters uppfattningar om att ljud är något materiellt och det problematiska med att oreflekterat använda begreppet ljudvågor.