1. Forschung an der Heriot-Watt University (Edinburgh)
Diese Studie wurde von Wissenschaftlern der Heriot-Watt-Universität durchgeführt und von der britischen Regierung initiiert. Ziel der Studie war es, die Auswirkungen einer schlechten Unterrichtsakustik auf Schüler und Lehrer zu untersuchen.
Forschungsmethodik
Die Studie wurde Ende der neunziger Jahre über drei Jahre in 70 Klassenräumen durchgeführt, sowohl in alten als auch in modernen Schulen (die Studie selbst wurde 1999 veröffentlicht). Die Beobachtungsobjekte waren Kinder im Alter von 5 bis 11 Jahren in Klassen mit und ohne Schalldecken.
Ecophon wurde gebeten, an der Studie teilzunehmen und akustische Decken in einer Untergruppe von Klassenzimmern zu installieren, um Vergleiche zwischen akustisch unbehandelten und behandelten Klassenzimmern zu ermöglichen.
Die Forscher maßen den Geräuschpegel, die Nachhallzeit und die Sprachverständlichkeit. Sie interviewten auch Schüler und Lehrer und untersuchten ihr Verhalten.
Ergebnisse
Die Forschungsergebnisse zeigen deutlich, dass sich akustische Hochleistungsdecken positiv auf die Qualität der Bildung auswirken. Sie:
• Reduzierte Hintergrundgeräusche
• Reduzierte Nachhallzeit
• Verbesserte Sprachverständlichkeit
• Ein Gefühl des Wohlbefindens geschaffen
• Geänderte Einstellungen und Verhaltensweisen der Schüler
• Beitrag zu verbesserten Testergebnissen in akustisch behandelten Klassenzimmern
• Schaffung eines besseren Arbeitsumfelds für Schüler und Lehrer
Die Forscher fanden auch heraus, dass der größte Teil des störenden Geräusches eher von Quellen im Klassenzimmer (Schüler, Lüftung usw.) als von externen Quellen stammt.
Reverse Lombard-Effekt
Ein weiterer wichtiger und zunächst etwas überraschender Effekt war der lombardische Inverseffekt. Der lombardische Effekt besteht darin, dass Menschen in lauten Umgebungen dazu neigen, lauter zu sprechen, um gehört zu werden. Dies führt zu einer allmählichen Erhöhung des Schallpegels im Raum.
Der inverse lombardische Effekt funktioniert genau umgekehrt. In einem ruhigen Raum neigen die Menschen dazu, leiser zu sprechen, da sie nicht laut sprechen müssen, um gehört zu werden. Dies wird auch als "Bibliothekseffekt" bezeichnet.
In der Heriot-Watt-Studie veranschaulicht ein Beispiel einer Grundschule in Ratmore dieses Phänomen gut. Beim Vergleich der Schallpegel in Klassenzimmern mit und ohne Akustikdecke, in denen die Kinder ruhig saßen, war ein Klassenzimmer mit Akustikdecke 3 dB leiser. Dies ist aus rein technischer Sicht zu erwarten.
Aber als die Schüler sprachen, war der Geräuschpegel im akustisch fertiggestellten Klassenzimmer 10 dB niedriger als im unbehandelten Raum. Eine Abnahme des Geräuschpegels um nur 3 dB könnte durch eine physikalische Abnahme des Geräuschpegels aufgrund seiner Absorption durch die Decke erklärt werden, so dass die verbleibenden 7 dB Abnahme auf ein leiseres Verhalten der Schüler zurückzuführen sind. Eine Abnahme des Schallpegels um 10 dB wird vom Ohr als Halbierung der Schalllautstärke wahrgenommen, daher ist dieser Effekt sehr wichtig.
2. Forschung der Universität Bremen
Die folgenden bahnbrechenden Forschungsarbeiten wurden von Spezialisten der Universität Bremen durchgeführt. Hier untersuchten die Forscher die Auswirkungen einer schlechten Akustik auf die Lehr- und Lernumgebung, wobei psychologische und physiologische Phänomene wie Stress und Konzentration zusätzlich berücksichtigt wurden.
Die Studie gliederte sich in drei Teile und wurde Ende der 1990er und Anfang der 2000er Jahre durchgeführt. Sie wurde zu dieser Zeit die größte Feldstudie in der Schulakustik und umfasste 570 Unterrichtseinheiten, 28 Klassen und 5 Schulen.
Forschungsmethodik
Wie bei der Studie der Heriot-Watt-Universität folgte diese Studie dem klassischen A-B-Vergleichsprinzip, bei dem Daten in akustisch unbehandelten Klassenzimmern gesammelt und mit entsprechenden Daten in Klassenzimmern verglichen wurden, nachdem sie mit akustischen Decken der Klasse A fertig waren.
Die Forscher maßen die Raumakustik, einschließlich des Geräuschpegels im Klassenzimmer und der Herzfrequenz der Lehrer, um die Korrelation zwischen Akustik, Geräuschpegel mit verschiedenen Lehrmethoden sowie Konzentration und Stresspegel von Schülern und Lehrern zu bewerten.
Ergebnisse
Das Forschungsteam fand eine Reihe interessanter Ergebnisse. Die Studie ergab, dass sich der Unterrichtsstil in Schulen von einer Lektion in Form einer Vorlesung, in der der Lehrer spricht und die Kinder zuhören, zu einem Stil verschiebt, der Kinder dazu ermutigt, unter der Aufsicht von a zu zweit und in Gruppen zu kommunizieren und zu arbeiten Lehrer. In akustisch unbehandelten Klassenzimmern führte diese Änderung des Unterrichtsstils zu einem Anstieg des Gesamtgeräuschpegels. Dies erscheint logisch, da während der Gruppenarbeit mehr Menschen sprechen als wenn der Lehrer vor der Klasse spricht.
Nachdem die Klassen akustisch verarbeitet wurden, sank der Schallpegel jedoch tatsächlich, als die Klasse auf Gruppenarbeit oder paarweise Arbeit umgestellt wurde. Der Geräuschpegel im Klassenzimmer war während der Gruppenarbeit niedriger als während des Unterrichts im Vortragsstil. Dies war ein weiteres Beispiel für den inversen lombardischen Effekt.
Der Pegelunterschied während der Gruppenarbeit in den Klassenzimmern vor und nach der Installation der Schalldecke betrug 13 dB, was sogar noch höher ist als in der Heriot-Watt-Studie. (Siehe Abbildung 1). Etwa 10 dieser 13 dB sind auf den inversen lombardischen Effekt zurückzuführen, und 3 dB sind auf die tatsächliche Absorption von Schallwellen durch die Schalldecke zurückzuführen.
Insgesamt deutet die Studie darauf hin, dass Schulen, die von einem traditionellen, auf Vorlesungen basierenden Unterrichtsstil zu einem eher gruppenorientierten Unterrichtsstil wechseln möchten, den Geräuschpegel im Klassenzimmer insgesamt reduzieren können, vorausgesetzt, die Klassenzimmer sind akustisch einwandfrei.
Weniger Stress und Anspannung in den Stimmen der Lehrer
Das zweite interessante Ergebnis der Studie war, dass die Herzfrequenz des Lehrers dem Geräuschpegel im Klassenzimmer entsprach. Mit steigendem Schallpegel steigt auch die Herzfrequenz. Die Herzfrequenz ist ein anerkannter Indikator für das Stressniveau, was bedeutet, dass Forscher eine klare Korrelation zwischen Lärm und Stresslevel gefunden haben. Beim Vergleich der HR-Daten vor und nach dem Einstellen der Schalldecke konnte eine deutliche Verbesserung festgestellt werden. Die Herzfrequenz der Lehrer sank um bis zu 10 Schläge pro Minute.
Die verbesserte Akustik bedeutete auch, dass die Lehrer ihre Stimmen nicht anstrengen mussten, um gehört zu werden.
Bessere Konzentration bei Schulkindern
Die Forscher fanden auch heraus, dass der Schallpegel in akustisch unbehandelten Klassenzimmern im Laufe des Tages anstieg. Der Geräuschpegel während der letzten Stunde des Tages war mehr als doppelt so hoch wie während der ersten Stunde (12-13 dB höherer Schalldruck).
Dies liegt daran, dass eine schlechte Akustik zu Müdigkeit führt und die Schüler tagsüber den Fokus verlieren, was sie wiederum lauter macht (mehr Bewegung, Flüstern usw.).
Der Schallpegel nahm nicht nur nach der Installation der Schalldecke ab, sondern blieb den ganzen Tag über mehr oder weniger konstant, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Daher kann davon ausgegangen werden, dass ein niedrigerer Geräuschpegel es den Schülern ermöglicht, den ganzen Tag über konzentriert und weniger störanfällig zu bleiben.
3. Studieren Sie an einer Schule in Essex County, UK
Die Studie wurde vom Essex County Council im Vereinigten Königreich in Auftrag gegeben, um festzustellen, ob sich die Akustik hörgeschädigter Klassenzimmer positiv auf Schüler und Lehrer mit normalem Hörvermögen auswirkt.
In dieser Studie wurden die Auswirkungen verschiedener Grade der akustischen Behandlung von Klassenzimmern auf den Bildungsprozess bewertet.
Forschungsmethodik
Die Studie verglich vier verschiedene Klassenräume an einer High School in Essex. Das erste Klassenzimmer ist ein Kontrollraum ohne akustische Behandlung. Drei weitere Klassenzimmer erfüllten drei verschiedene britische Standards für Schulakustik.
Eine wurde mit einer abgehängten abgehängten Decke aus Gipskartonplatten ausgestattet, die den Anforderungen des BB93 High School Standards entspricht.
In einer anderen Klasse wurde eine Akustikdecke der Klasse A mit guter Schallabsorption im Frequenzbereich von 500 bis 2000 Hz installiert. Diese Klasse erfüllte den BB93 Hi-Standard für hörgeschädigte Kinder in regulären Schulen.
Im dritten Klassenzimmer wurde eine zusätzliche Absorption von niederfrequentem Schall im Bereich von 125 bis 4.000 Hz bereitgestellt. Die Räumlichkeiten entsprachen dem BATOD-Standard (British Association of Teachers of Hearing Impaired Children), einem Standard, der in Sonderschulen für hörgeschädigte Kinder verwendet wird.
Die Forscher maßen die Nachhallzeit und den Geräuschpegel, überwachten das Verhalten von Schülern und Lehrern und interviewten Schüler, Lehrer und Diskussionsteilnehmer. Die Studie wurde in Form eines Doppelblindtests durchgeführt, bei dem keiner der Befragten wusste, in welchem Klassenzimmer bestimmte akustische Bedingungen geschaffen wurden.
Ergebnisse
Untersuchungen haben eine starke Korrelation zwischen guter Akustik (d. H. Kurzen Nachhallzeiten) und der wahrgenommenen Qualität der Lernumgebung sowohl für Schüler als auch für Lehrer gezeigt.
Lehrer, Schüler und eine Gruppe von Akustikern, Bezirksbeamten und anderen Fachleuten füllten einen Fragebogen zur Akustik in verschiedenen Klassen aus, und die Ergebnisse zeigten sehr deutlich, dass die Note umso höher bewertet wurde, je besser die akustische Behandlung war (siehe Abbildungen 4 und 4) 5).
Die Klassenzimmer zeichneten sich durch Folgendes aus:
• In Raum MA5 gab es keine akustische Behandlung.
• In Raum Ma1 wurde eine abgehängte Decke aus Gipskartonplatten installiert, um den britischen Highschool-Standard (BB93) zu erfüllen.
• In Raum Ma2 wurde eine Akustikdecke der Klasse A installiert, deren Leistung im Frequenzbereich von 500 bis 2000 Hz im Vergleich zur Decke in Raum Ma1 verbessert wurde. Diese Klasse erfüllte den Standard für Klassenzimmer für hörgeschädigte Kinder in Regelschulen (BB93 Abschnitt 6);
• In Raum MA3 wurden die effektivsten Schallabsorptionslösungen installiert, einschließlich Absorbern mit niedrigen Schallfrequenzen, die die Sprachverständlichkeit beeinträchtigen. Zu den akustischen Möbeln der Klasse gehörten schallabsorbierende abgehängte Decken der Klasse A mit zusätzlich im Deckenraum installierten Extra Bass-Niederfrequenzabsorbern.
Noch einmal über den entgegengesetzten lombardischen Effekt
Die deutliche Verbesserung der Akustik in der Studie bestand darin, dass der Hintergrundgeräuschpegel signifikant verringert wurde, wenn die Nachhallzeit kürzer wurde. Durch die Reduzierung der Nachhallzeit von 1,2 auf 0,8 Sekunden, was den Unterschied zwischen einem unbehandelten Kontrollraum und einem Klassenzimmer mit Gipskartondecke darstellt, werden Hintergrundgeräusche um 9 dB reduziert. Dies ist nahe daran, die wahrgenommene Lautstärke zu halbieren.
Der Unterschied im Geräuschpegel in der unverarbeiteten Klasse mit der Klasse mit der besten Akustik (wo die Nachhallzeit 0,3 s betrug) betrug mehr als 20 dB. Dies ist von großer Bedeutung.
Aus rein technischer Sicht führt die Halbierung der Nachhallzeit zu einer Reduzierung des Rauschens um 3 dB. Somit können nur etwa 6 dB der gesamten Schallreduzierung auf die physikalische Schallreduzierung durch Absorption zurückgeführt werden. Der Rest war auf das ruhigere Verhalten der Schüler zurückzuführen. Es war wieder einmal das Gegenteil des lombardischen Effekts, der sich als Hauptgrund für die Abnahme der Schallpegel herausstellte.
Abbildung 6 zeigt, wie Hintergrundgeräusche von der Raumakustik beeinflusst werden. Die Lautstärke der Stimme des Lehrers nimmt ab, wenn die Akustik im Klassenzimmer besser ist. In einem ruhigen Raum muss man nicht schreien.
Es ist interessant festzustellen, dass das Hintergrundgeräusch (verursacht durch die Schüler) signifikanter abnahm als die Lautstärke der Stimme des Lehrers. Dies führte zu einer Erhöhung des Lautstärke-Rausch-Verhältnisses (Signal-Rausch-Verhältnis) um 10 dB (von 8 auf 18 dB). So ist der Raum nicht nur ruhiger geworden, sondern es ist für die Schüler auch viel einfacher geworden, die Rede des Lehrers wahrzunehmen.
Es sollte beachtet werden, dass der Hauptunterschied zwischen Klassenzimmer 3 (BB93 Hi) und Klassenzimmer 4 (BATOD) eine bessere Niederfrequenzabsorption war. Dies zeigt deutlich, wie wichtig es in Schulen ist.
Zu den gemeldeten positiven Auswirkungen einer guten Akustik gehören:
• Bessere Klanglokalisierung. Die Lehrer konnten leicht erkennen, wer den Lärm verursachte, was zu einem besseren Unterrichtsmanagement beitrug.
• Reduzierung der Anzahl der Wiederholungen;
• Bessere Disziplin, was bedeutet, dass die Lehrer entspannter mit dem Klassenmanagement umgehen können.
• Effektivere Gruppenarbeit im Klassenzimmer;
• Reduzierte Belastung und Spannung der Stimmbänder bei Lehrern.
4. Zusammenfassung der Forschungsergebnisse
Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse von drei Studien deutlich die Vorteile einer guten Akustik in Schulen:
• Die akustische Behandlung von Klassenzimmern fördert ein ruhigeres Verhalten der Schüler. Der inverse lombardische Effekt war in allen drei Studien sehr deutlich;
• Das Signal-Rausch-Verhältnis wird besser und verbessert die Sprachverständlichkeit.
• Die Unterrichtsmethoden können geändert werden, damit die Schüler durch Diskussion und Gruppenarbeit aktiver am Lernen teilnehmen können. Es ist anzumerken, dass eine Studie der Universität Bremen zeigte, dass in Räumen mit guter Akustik die Schallpegel während der Gruppenarbeit niedriger waren als im klassischen Unterricht im Vorlesungsstil;
• Lehrer und Schüler erhalten ein ruhigeres Arbeitsumfeld, in dem sie sich wohler fühlen.
• Die Schüler können die Konzentration länger aufrechterhalten.
• Die Ergebnisse der Schüler verbessern sich.
• Der Stresslevel der Lehrer wird reduziert;
• Lehrer überfordern ihre Stimmen nicht;
• Kinder mit besonderen Bedürfnissen und ihre Lehrer brauchen eine wirklich gute Akustik.
