1. Forskning ved Heriot-Watt University (Edinburgh)
Denne undersøgelse blev udført af forskere ved Heriot-Watt University og blev initieret af den britiske regering. Målet med undersøgelsen var at undersøge virkningen af dårlig klasseværelsesakustik på studerende og lærere.
Forskningsmetode
Undersøgelsen blev gennemført i 70 klasseværelser, både gamle og moderne skoler, over tre år i slutningen af 1990'erne (selve undersøgelsen blev offentliggjort i 1999). Objekterne til observation var børn i alderen 5 til 11 i klasser med og uden akustiske lofter.
Ecophon blev bedt om at deltage i undersøgelsen og installere akustiske lofter i en undergruppe af klasseværelser for at muliggøre sammenligninger mellem akustisk ubehandlede og behandlede klasseværelser.
Forskerne målte støjniveauer, efterklangstid og taleforståelighed. De interviewede også studerende og lærere og undersøgte deres adfærd.
resultater
Forskningsresultaterne viser tydeligt, at højtydende akustiske lofter har en positiv indvirkning på uddannelseskvaliteten. De:
• Reduceret baggrundsstøjniveauer
• Reduceret efterklangstid
• Forbedret taleforståelighed
• Skabte en følelse af velvære
• Ændret studerendes holdning og adfærd
• Bidrag til forbedrede testresultater i akustisk behandlede klasseværelser
• Skabte et bedre arbejdsmiljø for studerende og lærere
Forskerne fandt også, at det meste af den foruroligende støj kommer fra kilder i klasseværelset (studerende, ventilation osv.) Snarere end eksterne kilder.
Omvendt Lombard-effekt
En anden vigtig og til at begynde med noget overraskende virkning var Lombardens omvendte effekt. Lombard-effekten er, at folk har en tendens til at tale højere i støjende omgivelser i et forsøg på at blive hørt. Dette fører til en gradvis stigning i lydniveauet i rummet.
Den omvendte Lombard-effekt fungerer nøjagtigt det modsatte. I et stille rum har folk en tendens til at tale mere stille, da de ikke behøver at tale højt for at blive hørt. Dette er også kendt som "bibliotekseffekten".
I Heriot-Watt-studiet illustrerer et eksempel fra en grundskole i Ratmore dette fænomen godt. Når man sammenligner lydniveauer i klasseværelser med og uden akustiske lofter, hvor børnene sad stille, var et klasseværelse med akustisk loft 3 dB mere støjsvag. Dette er, hvad man kunne forvente rent teknisk.
Men da de studerende talte, var støjniveauet i det akustisk færdige klasseværelse 10 dB lavere end i det ubehandlede rum. Et fald i støjniveau på kun 3 dB kunne forklares med et fysisk fald i støjniveau på grund af dets absorption gennem loftet, så de resterende 7 dB fald var på grund af mere støjsvag opførsel hos studerende. Et fald i lydniveauet med 10 dB opfattes af øret som en halvering af lydstyrken, så denne effekt er meget vigtig.
2. Forskning ved universitetet i Bremen
Følgende banebrydende forskning blev udført af specialister fra universitetet i Bremen. Her undersøgte forskerne virkningerne af dårlig akustik på undervisnings- og læringsmiljøet med yderligere vægt på psykologiske og fysiologiske fænomener såsom stressniveauer og koncentration.
Undersøgelsen blev opdelt i tre dele og blev gennemført i slutningen af 1990'erne og begyndelsen af 2000'erne og blev den største feltundersøgelse inden for skoleakustik på det tidspunkt og dækkede 570 undervisningsenheder, 28 klasser og 5 skoler.
Forskningsmetode
Som med Heriot-Watt University-undersøgelsen fulgte denne undersøgelse det klassiske A-B-sammenligningsprincip, hvor data blev indsamlet i akustisk ubehandlede klasseværelser og sammenlignet med tilsvarende data i klasseværelser, efter at de var færdige med klasse A-lofter.
Forskerne målte rumakustik, inklusive støjniveauer i klasseværelset og lærernes hjertefrekvens, for at vurdere sammenhængen mellem akustik, støjniveauer med forskellige undervisningsmetoder og elev- og lærerkoncentration og stressniveauer.
resultater
Forskergruppen fandt en række interessante resultater. Undersøgelsen viste, at undervisningsstil i skolerne skifter fra en lektion i form af en forelæsning, hvor læreren taler og børnene lytter, til en stil, der tilskynder børn til at kommunikere og arbejde parvis og i grupper under opsyn af lærer. I akustisk ubehandlede klasseværelser resulterede denne ændring i undervisningsstil i en stigning i det samlede støjniveau. Dette virker logisk, da flere mennesker taler under gruppearbejde, end når læreren taler foran klassen.
Men efter at klasserne blev behandlet akustisk, faldt lydniveauet faktisk, da klassen blev skiftet til gruppearbejde eller arbejde parvis. Støjniveauet i klasseværelset var lavere under gruppearbejde end under undervisning i forelæsningsstil. Dette var et andet eksempel på den inverse Lombard-effekt.
Forskellen i niveau under gruppearbejde i klasselokalerne før og efter installationen af det akustiske loft var 13 dB, hvilket er endnu højere end i Heriot-Watt-undersøgelsen. (Se figur 1). Cirka 10 af disse 13 dB skyldes den inverse Lombard-effekt, og 3 dB skyldes den faktiske absorption af lydbølger i det akustiske loft.
Samlet set antyder undersøgelsen, at skoler, der ønsker at gå fra en traditionel, forelæsningsbaseret undervisningsstil til en mere gruppeorienteret undervisningsstil, faktisk kan reducere det samlede støjniveau i klasseværelset, forudsat at klasseværelserne er akustisk sunde.
Mindre stress og spænding i lærernes stemmer
Det andet interessante fund fra undersøgelsen var, at lærerens puls matchede støjniveauet i klasseværelset. Når lydniveauet stiger, stiger også pulsen. Puls er en anerkendt indikator for stressniveauer, hvilket betyder, at forskere har fundet en klar sammenhæng mellem støj og stressniveauer. Sammenligning af HR-data før og efter indstilling af det akustiske loft kunne en tydelig forbedring ses. Lærernes hjertefrekvens faldt med så meget som 10 slag i minuttet.
Den forbedrede akustik betød også, at lærerne ikke behøvede at anstrenge sig for at blive hørt.
Bedre koncentration blandt skolebørn
Forskerne fandt også, at lydniveauerne i akustisk ubehandlede klasseværelser steg gennem dagen. Støjniveauet i løbet af dagens sidste lektion var mere end dobbelt så højt som under den første lektion (12-13 dB højere SPL).
Dette skyldes, at dårlig akustik forårsager træthed, og studerende mister fokus i løbet af dagen, hvilket igen gør dem mere støjende (mere bevægelse, hvisken osv.).
Ikke kun faldt lydniveauet efter installation af det akustiske loft, men det forblev mere eller mindre konstant hele dagen, som vist i figur 3.
Det kan således antages, at lavere støjniveauer gør det muligt for studerende at holde fokus og mindre tilbøjelige til forstyrrelser hele dagen.
3. Studer på en skole i Essex County, Storbritannien
Undersøgelsen blev bestilt af Essex County Council i Storbritannien for at afgøre, om akustikken i hørehæmmede klasseværelser ville have en positiv indvirkning på studerende og lærere med normal hørelse.
Denne undersøgelse vurderede indvirkningen på uddannelsesprocessen af forskellige grader af akustisk behandling af klasseværelser.
Forskningsmetode
Undersøgelsen sammenlignede fire forskellige klasseværelser i en gymnasium i Essex. Det første klasseværelse er et kontrolrum uden akustisk behandling. Tre andre klasseværelser opfyldte tre forskellige britiske standarder for skoleakustik.
Den ene var udstyret med et perforeret loft i gipsplader, der opfylder kravene i BB93-skolestandarden.
I en anden klasse blev et akustisk loft i klasse A installeret med god lydabsorption i frekvensområdet fra 500 til 2000 Hz. Denne klasse opfyldte BB93 Hi-standarden for hørehæmmede børn i almindelige skoler.
I det tredje klasseværelse blev der tilvejebragt yderligere absorption af lavfrekvent lyd i området 125-4.000 Hz. Lokalerne var i overensstemmelse med BATOD-standarden (British Association of Teachers of Hearing Handiced Children), en standard, der anvendes i specialskoler for børn med hørehæmmede.
Forskerne målte efterklangstid og støjniveauer, overvågede studerendes og lærers adfærd og interviewede studerende, lærere og paneldeltagere. Undersøgelsen blev udført i form af en dobbeltblind test, hvor ingen af respondenterne vidste, i hvilket klasseværelse særlige akustiske forhold blev oprettet.
resultater
Forskning har vist en stærk sammenhæng mellem god akustik (dvs. korte efterklangstider) og den opfattede kvalitet af læringsmiljøet for både studerende og lærere.
Lærere, studerende og en gruppe akustikere, distriktsrådets embedsmænd og andre fagfolk udfyldte et spørgeskema om akustik i forskellige klasser, og resultaterne viste meget tydeligt, at jo bedre den akustiske behandling, jo højere blev karakteren scoret (se figur 4 og 5).
Klasselokalerne blev kendetegnet ved følgende:
• Der var ingen akustisk behandling i rum MA5;
• Et gipspladesophæng blev installeret i rum Ma1 for at opfylde den britiske gymnasiumstandard (BB93);
• Der blev installeret et akustisk loft i klasse A i rum Ma2 med forbedret ydelse i frekvensområdet 500-2000 Hz sammenlignet med loftet i rum Ma1. Denne klasse opfyldte standarden for klasselokaler for hørehæmmede børn i almindelige skoler (BB93 afsnit 6);
• I rum MA3 blev de mest effektive lydabsorberende løsninger installeret, herunder absorbere med lave lydfrekvenser, der forringer taleforståeligheden. Klassens akustiske møbler omfattede klasse A lydabsorberende lofter med ekstra bas lavfrekvente absorbere derudover installeret i loftet.
Endnu en gang om den modsatte Lombard-effekt
Den klare forbedring i akustik i undersøgelsen var, at baggrundsstøjniveauet blev reduceret betydeligt, da efterklangstiden blev kortere. At reducere efterklangstiden fra 1,2 til 0,8 sekunder, hvilket er forskellen mellem et ubehandlet kontrolrum og et klasseværelse med et gipsloftloft, reducerer baggrundsstøj med 9 dB. Dette er tæt på at halvere den opfattede lydstyrke.
Forskellen i støjniveau i den uforarbejdede klasse med klassen med den bedste akustik (hvor efterklangstiden var 0,3 s) var mere end 20 dB. Dette er af stor betydning.
Rent teknisk set resulterer halvering af efterklangstiden i en reduktion på 3 dB i støj. Så kun ca. 6 dB af den samlede lydreduktion kan tilskrives den fysiske lydreduktion gennem absorption. Resten skyldtes studerendes mere støjsvage opførsel. Endnu en gang var det det modsatte af Lombard-effekten, som viste sig at være hovedårsagen til faldet i lydniveauer.
Figur 6 viser, hvordan baggrundsstøjniveauer påvirkes af rumakustik. Lydstyrken på lærerens stemme aftager, når akustikken i klasseværelset er bedre. Det er ikke nødvendigt at råbe i et stille rum.
Det er interessant at bemærke, at baggrundsstøjen (forårsaget af de studerende) faldt mere markant end lydstyrken på lærerens stemme. Dette førte til en stigning i forholdet mellem lydstyrke og støj (signal-støjforhold) med 10 dB (fra 8 til 18 dB). Så ikke kun er rummet blevet mere stille, det er også blevet meget lettere for de studerende at opfatte lærerens tale.
Det skal bemærkes, at den største forskel mellem klasseværelse 3 (BB93 Hi) og klasseværelse 4 (BATOD) var bedre lavfrekvent absorption. Dette viser tydeligt, hvor vigtigt det er i skolerne.
Rapporterede positive effekter af god akustik inkluderer:
• Bedre lydlokalisering. Lærere kunne let identificere, hvem der forårsagede støj, hvilket bidrog til en bedre klasseledelse;
• Reduktion af antallet af gentagelser;
• Bedre disciplin, hvilket betyder, at lærere kunne tage en mere afslappet tilgang til klasseledelse;
• Mere effektivt gruppearbejde i klasseværelset;
• Reduceret stress og spænding i stemmebåndene hos lærerne.
4. Sammenfatning af forskningsresultaterne
Samlet set viser resultaterne af tre undersøgelser tydeligt fordelene ved god akustik i skolerne:
• Akustisk behandling af klasseværelser tilskynder til roligere elevers adfærd. Den inverse Lombard-effekt var meget klar i alle tre undersøgelser;
• Signal / støj-forholdet bliver bedre, hvilket forbedrer taleforståeligheden;
• Undervisningsmetoder kan ændres, så de studerende kan tage en mere aktiv del i læringen gennem diskussion og gruppearbejde. Det skal bemærkes, at en undersøgelse fra universitetet i Bremen viste, at i rum med god akustik var lydniveauerne lavere under gruppearbejde end i klassisk undervisning i forelæsningsstil;
• Lærere og studerende får et mere støjsvagt arbejdsmiljø, hvor de føler sig mere tryg;
• Elever kan opretholde koncentrationen i længere tid;
• Studerendes resultater forbedres;
• Lærernes stressniveau reduceres;
• Lærere udvider ikke deres stemmer;
• Børn med særlige behov og deres lærere har brug for rigtig god akustik.
