Miten ihminen kuulee musiikin? Miksi viulu ja huilu kuulostavat erilaisilta, vaikka ne soittavat samaa säveltä? Entä voiko toimivan soittimen rakentaa paperista? Näitä kysymyksiä tutkitaan Otaniemen lukion fysiikanopettaja Ville-Pekka Kilven kehittämällä kurssilla, jonka pohjalta syntyi myös Science on Stage -festivaalilla esitelty projekti The Physics of Musical Instruments. Projekti yhdistää fysiikan, musiikin, käsillä tekemisen ja luovuuden tavalla, joka on saanut opiskelijat innostumaan vuodesta toiseen.
Äänen fysiikkaa käytännön kautta
Projektin lähtökohtana on Otaniemen lukiossa toteutettava musiikin fysiikan kurssi, jossa äänen ilmiöitä lähestytään käytännön tekemisen kautta.
– Kurssilla tutustutaan siihen, miten erilaiset soittimet toimivat. Aloitamme ihan perusteista eli siitä, miten kuulo toimii ja miten ihminen tunnistaa sävelkorkeuden. Se on itse asiassa yllättävän monimutkainen prosessi, Kilpi kertoo.
Keskeisessä roolissa ovat yläsävelet eli harmoniset taajuudet, joiden ansiosta ihminen pystyy erottamaan eri soittimet toisistaan.
– Pelkkä puhdas siniääni ei kuulosta ihmisestä erityisen kiinnostavalta. Soittimien tunnistaminen ja niiden ominainen sointi perustuvat juuri yläharmonioihin. Kun ymmärtää, miten kuulo toimii, voi alkaa ymmärtää myös sitä, miksi eri soittimet kuulostavat erilaisilta.
Teoriaa ei kuitenkaan opiskella vain kirjoista.
– Kurssi on hyvin käytännönläheinen. Rakennamme erilaisia kielisoittimia, puhallinsoittimia, kaiuttimia, mikrofoneja ja sähkökitaran mikkejä. Mukana on myös elektroniikkaa ja äänen käsittelyä. Joka vuosi kurssia kehitetään vähän pidemmälle
Soittimia paperista ja pilleistä
Festivaalille Kilpi toi mukanaan opiskelijoiden kanssa kehitettyjä rakennelmia, joita myös vierailijat pääsivät kokeilemaan.
Pöydältä löytyi muun muassa paperista valmistettuja soittimia sekä erilaisia puhallinsoitinkokeiluja.
– Vieraat voivat rakentaa esimerkiksi nokkahuiluja. Ne ovat hieman haastavampia, mutta paperipilleistä valmistetut oboet onnistuvat lähes jokaiselta. Ne ovat myös sopivan äänekkäitä tällaiseen tapahtumaan, hän naurahtaa.
Mukana oli myös itse rakennettu kaiutin, jonka toimintaa oli vaikea demonstroida meluisassa näyttelytilassa. Soitinrakennelmat tarjoavat samalla mahdollisuuden oikaista yleisiä väärinkäsityksiä soittimista.
– Moni yllättyy kuullessaan, että puupuhaltimen ei tarvitse olla puusta tehty. Olennaista on se, että ilmanpatsas värähtelee. Soittimen voi rakentaa paperista, metallista tai muovista ja silti se käyttäytyy akustisesti samalla tavalla. Sama pätee vaskisoittimiin. Trumpetin voi tehdä muovista, eikä materiaali yksin määritä sen sointia.
Kurssi, joka täyttyy ennätysajassa
Opiskelijoiden vastaanotto on ollut erittäin myönteinen. Ensimmäisellä toteutuskerralla opiskelijat eivät vielä tienneet, mitä odottaa. Kokemus osoittautui kuitenkin niin onnistuneeksi, että seuraavana vuonna kurssi täyttyi jo ennakkovalinnoissa.
– Meillä ei juuri lasketa kaavoja tai ratkaista tehtäviä perinteisessä mielessä. Sen sijaan rakennetaan, kokeillaan, soitetaan ja kuunnellaan. Opiskelijat tekevät myös omia projektejaan. Se tuntuu vetoavan moniin.
Kurssi on herättänyt kiinnostusta myös jatko-opintoihin. Vaikka ensimmäiset osallistujat eivät vielä ole ehtineet akustiikan maisterivaiheeseen asti, monet ovat kertoneet kiinnostuneensa alasta.
– On hienoa kuulla, että opiskelijat löytävät uusia kiinnostuksen kohteita. Välillä sitä kuitenkin miettii myös vastuuta. Minulla on ollut tähtitiedekurssi jo kymmenen kertaa ja nyt useampi entinen opiskelija opiskelee tähtitiedettä. Jos akustiikan kanssa käy samalla tavalla, täytyy toivoa, että he löytävät myös hyviä työpaikkoja, Kilpi hymyilee.
Hänen mukaansa ala tarjoaa Suomessa erinomaisia mahdollisuuksia esimerkiksi äänenkäsittelyn, ohjelmistokehityksen ja akustiikan tutkimuksen parissa.
Festivaalilla syntyy uusia yhteistyöideoita
Science on Stage Europe -festivaalissa Kilpeä on erityisesti ilahduttanut kansainvälinen yhteistyö ja kollegoiden kohtaaminen.
– Olen vaihtanut valtavan määrän yhteystietoja. Kreikkalaisten kanssa on viritteillä yhteistyötä, ja olen löytänyt useita opettajia, jotka ovat yhtä innostuneita fysiikan demonstraatioista kuin minäkin.
Hänen mukaansa tapahtuman tunnelmassa on jotain samaa kuin Euroviisuissa.
– Täällä on eri maiden lippuja, upeita esittelypisteitä ja valtavasti energiaa. Kaikki ovat samaan aikaan sekä esittelijöitä että vierailijoita. Kun haluaa omalle osastolleen vieraita, tulee itsekin käytyä muiden luona. Siksi keskusteluja syntyy jatkuvasti.
Festivaalilta tarttuu mukaan myös uusia ideoita opetukseen. Yksi kiinnostavimmista tuli kokeneelta skotlantilaiselta fysiikan opettajalta, joka esitteli Kilvelle uudenlaisen puhallinsoittimen.
– Siinä on putki, jonka molempiin päihin kiinnitetään ilmapallo. Kun palloja puristellaan, soitin toimii vähän poikkihuilun tavoin. Sellainen täytyy ehdottomasti rakentaa seuraavaksi opiskelijoiden kanssa.
Juuri tällaiset kohtaamiset ovat Kilven mielestä tapahtuman suurin arvo. Uusia ideoita syntyy jatkuvasti ja parhaimmillaan ne päätyvät innostamaan seuraavaa opiskelijaryhmää tutkimaan äänen fysiikkaa aivan uudesta näkökulmasta.
Lue lisää
- Otaniemen lukion verkkosivut
- Videoita aiheesta löytyy englanninkielisestä diaesityksestä
- Suomenkielisiä työohjeita
- Englanninkielisiä työohjeita
Lue matkakertomus Liettuan Science on Stage -festivaaleilta
Tutustu Hellin Pietikäisen arktiseen Science on Stage -projektiin
Pysy kartalla Science on Stage -toiminnasta ja seuraavasta hausta tilaamalla LUMA-keskus Suomen uutiskirje tästä linkistä tai seuraamalla sivua Science on Stage -toiminta Suomessa.