1. Výzkum na Heriot-Watt University (Edinburgh)
Tato studie byla provedena vědci z Heriot-Watt University a byla iniciována britskou vládou. Cílem studie bylo prozkoumat dopad špatné akustiky ve třídě na studenty a učitele.
Metodika výzkumu
Studie byla prováděna v 70 učebnách, starých i moderních školách, v průběhu tří let koncem 90. let (samotná studie byla publikována v roce 1999). Objektem pozorování byly děti ve věku od 5 do 11 let ve třídách s akustickými stropy a bez nich.
Společnost Ecophon byla požádána, aby se podílela na studii a instalovala akustické stropy v podskupině učeben, aby bylo možné srovnání mezi akusticky neošetřenými a ošetřenými učebnami.
Vědci měřili hladinu hluku, dobu dozvuku a srozumitelnost řeči. Rovněž provedli rozhovory se studenty a učiteli a zkoumali jejich chování.
Výsledek
Výsledky výzkumu jasně ukazují, že vysoce výkonné akustické stropy mají pozitivní dopad na kvalitu vzdělávání. Ony:
• Snížená hladina hluku pozadí
• Snížená doba dozvuku
• Vylepšená srozumitelnost řeči
• Vytvořil pocit pohody
• Změněné postoje a chování studentů
• Přispělo ke zlepšení skóre testů v akusticky ošetřených učebnách
• Vytvořilo lepší pracovní prostředí pro studenty a učitele
Vědci také zjistili, že většina rušivého hluku pochází spíše ze zdrojů ve třídě (studenti, ventilace atd.) Než z externích zdrojů.
Reverzní Lombardův efekt
Dalším důležitým a zpočátku poněkud překvapivým efektem byl lombardský inverzní efekt. Lombardský efekt spočívá v tom, že lidé mají tendenci mluvit hlasitěji v hlučném prostředí, aby byli slyšet. To vede k postupnému zvyšování úrovně zvuku v místnosti.
Inverzní Lombardův efekt funguje přesně naopak. V klidné místnosti mají lidé tendenci mluvit tišeji, protože aby bylo slyšet, nepotřebují hlasitě mluvit. Toto se také nazývá „efekt knihovny“.
Ve studii Heriot-Watt tento příklad dobře ilustruje příklad ze základní školy v Ratmore. Při porovnání hladin zvuku ve třídách s akustickými stropy a bez nich, kde děti seděly tiše, byla učebna s akustickým stropem tišší o 3 dB. To by člověk očekával z čistě technického hlediska.
Když však studenti mluvili, byla hladina hluku v akusticky dokončené třídě o 10 dB nižší než v neošetřené místnosti. Snížení hladiny hluku pouze o 3 dB lze vysvětlit fyzickým snížením hladiny hluku v důsledku jeho absorpce stropem, takže zbývajících 7 dB snížení bylo způsobeno tišším chováním studentů. Pokles hladiny zvuku o 10 dB je uchem vnímán jako snížení hlasitosti na polovinu, takže tento efekt je velmi důležitý.
2. Výzkum na univerzitě v Brémách
Následující průkopnický výzkum provedli odborníci z univerzity v Brémách. Vědci zde zkoumali účinky špatné akustiky na prostředí výuky a učení, s dalším důrazem na psychologické a fyziologické jevy, jako je úroveň stresu a koncentrace.
Studie byla rozdělena do tří částí a byla provedena na konci 90. let a na začátku 2000. Stala se největším terénním studiem v oblasti školní akustiky v té době, které zahrnovalo 570 vyučovacích jednotek, 28 tříd a 5 škol.
Metodika výzkumu
Stejně jako u studie na univerzitě Heriot-Watt se tato studie řídila klasickým principem srovnávání A-B, kdy byla data shromažďována v akusticky neošetřených učebnách a porovnávána s odpovídajícími údaji v učebnách poté, co byly dokončeny akustickými stropy třídy A.
Vědci měřili akustiku místnosti, včetně hladin hluku ve třídě a srdečních frekvencí učitelů, aby vyhodnotili korelaci mezi akustikou, hladinami hluku s různými vyučovacími metodami a koncentrací a stresem studentů a učitelů.
Výsledek
Výzkumný tým zjistil řadu zajímavých výsledků. Studie zjistila, že styl výuky ve školách se přesouvá z hodiny ve formě přednášky, kde učitel mluví a děti poslouchají, ke stylu, který děti vybízí ke komunikaci a práci ve dvojicích a ve skupinách pod dohledem učitel. V akusticky neošetřených učebnách vedla tato změna stylu výuky ke zvýšení celkové hladiny hluku. Zdálo by se to logické, protože během skupinové práce mluví více lidí, než když učitel mluví před třídou.
Poté, co byly třídy akusticky zpracovány, úroveň zvuku ve skutečnosti poklesla, když byla třída přepnuta na skupinovou práci nebo práci ve dvojicích. Hladina hluku ve třídě byla nižší při skupinové práci než při výuce ve stylu přednášek. Toto byl další příklad inverzního lombardského efektu.
Rozdíl v úrovni během skupinové práce ve třídách před a po instalaci akustického stropu byl 13 dB, což je dokonce vyšší než ve studii Heriot-Watt. (Viz obrázek 1). Asi 10 z těchto 13 dB je způsobeno inverzním Lombardovým efektem a 3 dB je způsobeno skutečnou absorpcí zvukových vln akustickým stropem.
Studie celkově naznačuje, že školy, které chtějí přejít z tradičního vyučovacího stylu založeného na přednáškách na styl výuky více zaměřený na skupiny, mohou ve skutečnosti snížit celkovou hladinu hluku ve třídě za předpokladu, že jsou učebny akusticky zdravé.
Méně stresu a napětí v hlasech učitelů
Druhým zajímavým zjištěním ze studie bylo, že srdeční frekvence učitele odpovídala úrovni hluku ve třídě. Se stoupající úrovní zvuku se zvyšuje také srdeční frekvence. Srdeční frekvence je uznávaným indikátorem úrovní stresu, což znamená, že vědci našli jasnou korelaci mezi hladinou hluku a stresu. Porovnáním údajů o HR před a po nastavení akustického stropu bylo patrné výrazné zlepšení. Srdeční frekvence učitelů poklesla až o 10 tepů za minutu.
Vylepšená akustika také znamenala, že učitelé nemuseli napínat své hlasy, aby byli slyšet.
Lepší koncentrace mezi školáky
Vědci také zjistili, že hladiny akustického tlaku v akusticky neošetřených učebnách se během dne zvyšovaly. Úroveň hluku během poslední lekce dne byla více než dvakrát tak vysoká jako během první lekce (12-13 dB vyšší SPL).
Je to proto, že špatná akustika způsobuje únavu a studenti během dne ztrácejí soustředění, což je zase dělá hlučnějším (více pohybu, šeptání atd.).
Hladina zvuku se po instalaci akustického stropu nejen snížila, ale po celý den zůstala víceméně konstantní, jak ukazuje obrázek 3.
Lze tedy předpokládat, že nižší hladiny hluku umožňují studentům zůstat soustředěni a méně náchylní k rušení po celý den.
3. Studujte na škole v kraji Essex ve Velké Británii
Studii zadala Rada hrabství Essex ve Velké Británii, aby zjistila, zda bude mít akustika sluchově postižených učeben pozitivní dopad na studenty a učitele s normálním sluchem.
Tato studie hodnotila dopad různých stupňů akustické úpravy učeben na vzdělávací proces.
Metodika výzkumu
Studie porovnávala čtyři různé učebny na střední škole v Essexu. První učebnou je velín bez akustické úpravy. Tři další učebny splňovaly tři různé britské standardy pro školní akustiku.
Jeden byl vybaven zavěšeným stropem z děrovaného sádrokartonu, který splňuje požadavky středoškolského standardu BB93.
V jiné třídě byl instalován akustický strop třídy A s dobrou absorpcí zvuku ve frekvenčním rozsahu od 500 do 2 000 Hz. Tento stupeň splňoval standard BB93 Hi pro sluchově postižené děti v běžných školách.
Ve třetí třídě byla zajištěna další absorpce nízkofrekvenčního zvuku v rozsahu 125-4 000 Hz. Prostory byly v souladu se standardem BATOD (Britská asociace učitelů sluchově postižených dětí), což je standard používaný ve speciálních školách pro děti se sluchovým postižením.
Vědci měřili dobu dozvuku a hladinu hluku, sledovali chování studentů a učitelů a prováděli rozhovory se studenty, učiteli a účastníky diskuse. Studie proběhla formou dvojitě zaslepeného testu, ve kterém nikdo z respondentů nevěděl, ve které třídě byly vytvořeny konkrétní akustické podmínky.
Výsledek
Výzkum ukázal silnou korelaci mezi dobrou akustikou (tj. Krátkou dobou dozvuku) a vnímanou kvalitou učebního prostředí pro studenty i učitele.
Učitelé, studenti a skupina akustiků, úředníci okresních úřadů a další odborníci vyplnili dotazník o akustice v různých třídách a výsledky velmi jasně ukázaly, že čím lepší je akustické ošetření, tím vyšší známka byla hodnocena (viz obrázky 4 a 5).
Učebny se vyznačovaly tímto:
• V místnosti MA5 nebylo provedeno žádné akustické ošetření;
• V místnosti Ma1 byl instalován sádrokartonový podhled, aby splňoval britský standard pro střední školy (BB93);
• Akustický strop třídy A byl instalován v místnosti Ma2, se zlepšeným výkonem ve frekvenčním rozsahu 500-2000 Hz ve srovnání se stropem v místnosti Ma1. Tato třída splňovala standard pro učebny pro sluchově postižené děti v běžných školách (BB93 část 6);
• V místnosti MA3 byla nainstalována nejúčinnější řešení pohlcující zvuk, včetně absorbérů s nízkou frekvencí zvuku, které zhoršují srozumitelnost řeči. Akustické vybavení třídy zahrnovalo zavěšené stropy pohlcující zvuk třídy A s nízkofrekvenčními pohlcovači Extra Bass dodatečně instalovanými v prostoru stropu.
Opět o opačném lombardském efektu
Jasným zlepšením akustiky ve studii bylo, že hladina šumu pozadí byla významně snížena, protože doba dozvuku se zkrátila. Zkrácení doby dozvuku z 1,2 na 0,8 sekundy, což je rozdíl mezi neošetřenou kontrolní místností a učebnou se sádrokartonovým stropem, snižuje hluk pozadí o 9 dB. To je téměř polovina vnímané hlasitosti.
Rozdíl v úrovni hluku v nezpracované třídě s třídou s nejlepší akustikou (kde doba dozvuku byla 0,3 s) byl více než 20 dB. To je velmi důležité.
Z čistě technického hlediska vede snížení doby dozvuku na polovinu ke snížení hluku o 3 dB. Takže pouze asi 6 dB z celkové redukce zvuku lze připsat fyzické redukci zvuku absorpcí. Zbytek byl způsoben tišším chováním studentů. Opět to byl opak lombardského efektu, který se ukázal být hlavním důvodem poklesu úrovně zvuku.
Obrázek 6 ukazuje, jak jsou hladiny hluku v pozadí ovlivněny akustikou místnosti. Hlasitost učitele se snižuje, když je ve třídě lepší akustika. V tiché místnosti není třeba křičet.
Je zajímavé poznamenat, že hluk pozadí (způsobený studenty) se snížil významněji než hlasitost učitelova hlasu. To vedlo ke zvýšení poměru hlasitosti k šumu (poměr signálu k šumu) o 10 dB (z 8 na 18 dB). Místnost se tak nejen ztišila, ale také mnohem snáze vnímala řeč učitele pro studenty.
Je třeba poznamenat, že hlavním rozdílem mezi učebnou 3 (BB93 Hi) a učebnou 4 (BATOD) byla lepší nízkofrekvenční absorpce. To jasně ukazuje, jak je to ve školách důležité.
Uváděné pozitivní účinky dobré akustiky zahrnují:
• Lepší lokalizace zvuku. Učitelé mohli snadno zjistit, kdo hluk způsobuje, což přispělo k lepšímu vedení třídy;
• Snížení počtu opakování;
• Lepší disciplína, což znamená, že učitelé mohou k řízení ve třídě přistupovat uvolněněji;
• Efektivnější skupinová práce ve třídě;
• Snížení stresu a napětí hlasivek u učitelů.
4. Shrnutí výsledků výzkumu
Celkově vzato výsledky tří studií jasně ukazují výhody dobré akustiky ve školách:
• Akustická úprava učeben podporuje klidnější chování studentů. Inverzní lombardský účinek byl ve všech třech studiích velmi jasný;
• Poměr signálu k šumu se zlepší, což zlepší srozumitelnost řeči;
• Výukové metody lze upravit tak, aby umožnily studentům aktivněji se účastnit učení prostřednictvím diskuse a skupinové práce. Je třeba poznamenat, že studie provedená univerzitou v Brémách ukázala, že v místnostech s dobrou akustikou byla hladina zvuku během skupinové práce nižší než při klasické přednáškové výuce;
• Učitelé a studenti získají klidnější pracovní prostředí, ve kterém se cítí lépe;
• Žáci mohou déle udržovat koncentraci;
• Výsledky studentů se zlepšují;
• Snižuje se úroveň stresu učitelů;
• Učitelé nepřesahují hlas;
• Děti se speciálními potřebami a jejich učitelé potřebují opravdu dobrou akustiku.
