1. Изследвания в университета Хериот-Уат (Единбург)
Това проучване е проведено от учени от университета Heriot-Watt и е инициирано от британското правителство. Целта на изследването беше да се изследва въздействието на лошата акустика в класната стая върху учениците и учителите.
Методология на изследването
Изследването е проведено в 70 класни стаи, както стари, така и модерни училища, в продължение на три години в края на 90-те години (самото проучване е публикувано през 1999 г.). Обектите на наблюдение са били деца на възраст от 5 до 11 години, в класове със и без акустични тавани.
Екофон беше помолен да участва в проучването и да инсталира акустични тавани в подгрупа от класни стаи, за да даде възможност за сравнение между акустично необработени и третирани класни стаи.
Изследователите измерват нивата на шума, времето на реверберация и разбираемостта на речта. Те също интервюираха ученици и учители и изследваха поведението им.
резултати
Резултатите от изследването ясно показват, че акустичните тавани с висока производителност имат положително въздействие върху качеството на образованието. Те:
• Намалени нива на фонов шум
• Намалено време на реверберация
• Подобрена разбираемост на речта
• Създава усещане за благополучие
• Променени нагласи и поведение на учениците
• Допринесе за подобряване на резултатите от тестовете в акустично обработените класни стаи
• Създадена по-добра работна среда за ученици и учители
Изследователите също така откриха, че по-голямата част от обезпокоителния шум идва от източници в класната стая (ученици, вентилация и др.), А не от външни източници.
Ефект на обратен ломбард
Друг важен и отначало донякъде изненадващ ефект е ломбардният обратен ефект. Ломбардният ефект е, че хората са склонни да говорят по-силно в шумна среда в опит да бъдат чути. Това води до постепенно увеличаване на нивото на звука в стаята.
Обратният Lombard ефект работи точно обратното. В тиха стая хората са склонни да говорят по-тихо, тъй като не е нужно да говорят високо, за да бъдат чути. Това е известно и като „библиотечен ефект“.
В изследването на Heriot-Watt пример от начално училище в Ратмор илюстрира добре това явление. При сравняване на нивата на звука в класните стаи със и без акустични тавани, където децата седяха тихо, класната стая с акустичен таван беше с 3 dB по-тиха. Това би могло да се очаква от чисто техническа гледна точка.
Но когато учениците проговориха, нивото на шума в акустично завършената класна стая беше с 10 dB по-ниско, отколкото в необработената стая. Намаляването на нивото на шума от само 3 dB може да се обясни с физическо намаляване на нивото на шума поради поглъщането му от тавана, така че останалите 7 dB намаление се дължат на по-тихо поведение на учениците. Намаляването на нивото на звука с 10 dB се възприема от ухото като наполовина на силата на звука, така че този ефект е много важен.
2. Изследвания на Университета в Бремен
Следващите новаторски изследвания бяха извършени от специалисти от университета в Бремен. Тук изследователите изследваха ефектите от лошата акустика върху средата за преподаване и учене, с допълнителен акцент върху психологическите и физиологичните явления като нива на стрес и концентрация.
Изследването беше разделено на три части и беше проведено в края на 90-те и началото на 2000-те години и се превърна в най-голямото полево проучване в училищната акустика по това време, обхващащо 570 учебни единици, 28 паралелки и 5 училища.
Методология на изследването
Както при проучването на университета Heriot-Watt, това проучване следва класическия принцип на сравнение A-B, където данните се събират в необработени акустично класни стаи и се сравняват със съответните данни в класните стаи, след като са завършени с акустични тавани от клас А.
Изследователите измерват акустиката в помещенията, включително нивата на шум в класната стая и сърдечната честота на учителите, за да оценят връзката между акустиката, нивата на шум с различни методи на преподаване и концентрацията на учениците и учителите и нивата на стрес.
резултати
Изследователският екип откри редица интересни резултати. Проучването установи, че стилът на преподаване в училищата се измества от урок под формата на лекция, където учителят говори, а децата слушат, към стил, който насърчава децата да общуват и работят по двойки и в групи под наблюдението на учител. В акустично необработените класни стаи тази промяна в стила на преподаване доведе до увеличаване на общите нива на шум. Това би изглеждало логично, тъй като по време на групова работа говорят повече хора, отколкото когато учителят говори пред класа.
Въпреки това, след като класовете бяха обработени акустично, нивото на звука всъщност спадна, когато класът беше превключен към групова работа или работа по двойки. Нивото на шума в класната стая е по-ниско по време на групова работа, отколкото по време на преподаване в стил лекция. Това беше още един пример за обратния ломбарден ефект.
Разликата в нивото по време на групова работа в класните стаи преди и след монтажа на акустичния таван е била 13 dB, което е дори по-високо, отколкото в изследването на Heriot-Watt. (Вижте фигура 1). Около 10 от тези 13 dB се дължат на обратния ломбарден ефект, а 3 dB се дължат на действителното поглъщане на звуковите вълни от акустичния таван.
Като цяло проучването предполага, че училищата, които искат да преминат от традиционен, основан на лекции стил на преподаване, към по-ориентиран към групата стил на преподаване, всъщност могат да намалят общите нива на шум в класната стая, при условие че класните стаи са звукови.
По-малко стрес и напрежение в гласовете на учителите
Второто интересно откритие от проучването е, че сърдечната честота на учителя съответства на нивото на шума в класната стая. С повишаване на нивото на звука се увеличава и сърдечната честота. Пулсът е признат показател за нивата на стрес, което означава, че изследователите са открили ясна връзка между нивата на шум и стрес. Сравнявайки данните за HR преди и след задаване на акустичния таван, може да се види ясно подобрение. Сърдечният ритъм на учителите спадна с цели 10 удара в минута.
Подобрената акустика също означава, че учителите не трябва да напрягат гласа си, за да бъдат чути.
По-добра концентрация сред учениците
Изследователите също така установиха, че нивата на звук в необработени акустично класни стаи се увеличават през целия ден. Нивото на шума по време на последния урок за деня е повече от два пъти по-високо, отколкото по време на първия урок (12-13 dB по-висок SPL).
Това е така, защото лошата акустика причинява умора и учениците губят фокус през деня, което от своя страна ги прави по-шумни (повече движения, шепот и т.н.).
Нивото на звука не само намалява след инсталирането на акустичния таван, но остава повече или по-малко постоянно през целия ден, както е показано на фигура 3.
По този начин може да се приеме, че по-ниските нива на шум позволяват на учениците да останат съсредоточени и по-малко склонни към смущения през целия ден.
3. Учи в училище в окръг Есекс, Великобритания
Изследването е поръчано от съвета на окръг Есекс в Обединеното кралство, за да се определи дали акустиката на класните стаи с увреден слух ще има положително въздействие върху учениците и учителите с нормален слух.
Това проучване оценява въздействието върху образователния процес на различни степени на акустично третиране на класните стаи.
Методология на изследването
Изследването сравнява четири различни класни стаи в гимназия в Есекс. Първата класна стая е контролна зала без никакво акустично лечение. Три други класни стаи отговарят на три различни британски стандарти за училищна акустика.
Единият беше снабден с перфориран окачен таван от гипсокартон, който отговаря на изискванията на гимназиалния стандарт BB93.
В друг клас е инсталиран акустичен таван клас А с добро звукопоглъщане в честотния диапазон от 500 до 2000 Hz. Този клас отговаря на стандарта BB93 Hi за деца с увреден слух в обикновените училища.
В третата класна стая беше осигурено допълнително поглъщане на нискочестотен звук в диапазона 125-4 000 Hz. Помещенията бяха в съответствие със стандарта BATOD (Британска асоциация на учителите на деца с увреден слух), стандарт, използван в специални училища за деца с увреден слух.
Изследователите измерват времето на отразяване и нивата на шум, наблюдават поведението на учениците и учителите и интервюират ученици, учители и експерти. Изследването е проведено под формата на двойно-сляп тест, при който никой от анкетираните не е знаел в коя класна стая са създадени конкретни акустични условия.
резултати
Изследванията показват силна връзка между добрата акустика (т.е. кратко време на отразяване) и възприеманото качество на учебната среда както за учениците, така и за учителите.
Учители, ученици и група акустици, служители на окръжния съвет и други специалисти попълниха въпросник за акустиката в различните класове и резултатите показаха много ясно, че колкото по-добро е акустичното лечение, толкова по-висока е оценката (вж. Фигури 4 и 5).
Класните стаи се отличаваха със следното:
• Нямаше акустична обработка в стая MA5;
• Монтиран е окачен таван от гипсокартон в стая Ma1, за да отговаря на британския стандарт за гимназия (BB93);
• В стая Ma2 е инсталиран акустичен таван от клас А, с подобрена производителност в честотния диапазон 500-2000 Hz в сравнение с тавана в стая Ma1. Този клас отговаря на стандарта за класни стаи за деца с увреден слух в масовите училища (BB93, раздел 6);
• В стая MA3 са инсталирани най-ефективните звукопоглъщащи решения, включително абсорбери с ниски звукови честоти, влошаващи разбираемостта на речта. Класовото акустично обзавеждане включваше звукопоглъщащи окачени тавани от клас A с нискочестотни абсорбери Extra Bass, допълнително инсталирани в таванното пространство.
Още веднъж за обратния ломбард ефект
Явното подобрение в акустиката в проучването е, че нивото на фоновия шум е значително намалено, тъй като времето на реверберация става по-кратко. Намаляването на времето за реверберация от 1,2 на 0,8 секунди, което е разликата между необработената контролна зала и класна стая с таван от гипсокартон, намалява фоновия шум с 9 dB. Това е близо до наполовина възприеманата сила на звука.
Разликата в нивото на шума в необработения клас с класа с най-добра акустика (където времето на реверберация е 0,3 s) е повече от 20 dB. Това е от голямо значение.
От чисто техническа гледна точка, намаляването на времето за реверберация наполовина води до намаляване на шума с 3 dB. Така че само около 6 dB от общото намаляване на звука може да се отдаде на физическото намаляване на звука чрез поглъщане. Останалото се дължи на по-тихото поведение на учениците. За пореден път беше обратното на ломбардния ефект, който се оказа основната причина за намаляването на нивата на звука.
Фигура 6 показва как нивата на фоновия шум се влияят от акустиката в помещението. Силата на гласа на учителя намалява, когато акустиката в класната стая е по-добра. Няма нужда да викате в тиха стая.
Интересно е да се отбележи, че фоновият шум (причинен от учениците) намалява по-значително от нивото на силата на звука на гласа на учителя. Това доведе до увеличаване на съотношението звук / шум (съотношение сигнал / шум) с 10 dB (от 8 на 18 dB). И така, стаята не само стана по-тиха, но и стана много по-лесно за учениците да възприемат речта на учителя.
Трябва да се отбележи, че основната разлика между клас 3 (BB93 Hi) и клас 4 (BATOD) е по-доброто нискочестотно усвояване. Това ясно показва колко важно е то в училищата.
Отчетените положителни ефекти от добрата акустика включват:
• По-добра локализация на звука. Учителите лесно могат да установят кой причинява шума, което допринася за по-доброто управление на класната стая;
• Намаляване на броя повторения;
• По-добра дисциплина, което означава, че учителите могат да възприемат по-спокоен подход към управлението на класната стая;
• По-ефективна групова работа в класната стая;
• Намален стрес и напрежение на гласните струни при учителите.
4. Обобщаване на резултатите от изследването
Взети заедно, резултатите от три проучвания ясно показват ползите от добрата акустика в училищата:
• Акустичното третиране на класните стаи насърчава по-спокойното поведение на учениците. Обратният ломбарден ефект беше много ясен и при трите проучвания;
• Съотношението сигнал / шум се подобрява, подобрявайки разбираемостта на речта;
• Методите на обучение могат да бъдат модифицирани, за да позволят на учениците да вземат по-активно участие в обучението чрез дискусии и групова работа. Трябва да се отбележи, че проучване от университета в Бремен показа, че в стаи с добра акустика нивата на звука са по-ниски по време на групова работа, отколкото при класическото преподаване в стил лекция;
• Учителите и учениците получават по-тиха работна среда, в която се чувстват по-спокойни;
• Учениците могат да поддържат по-дълго концентрация;
• Резултатите на учениците се подобряват;
• Нивото на стрес на учителите е намалено;
• Учителите не прекаляват с гласа си;
• Децата със специални нужди и техните учители се нуждаят от наистина добра акустика.
