1. Onderzoek aan de Heriot-Watt University (Edinburgh)
Deze studie is uitgevoerd door wetenschappers van de Heriot-Watt University en is geïnitieerd door de Britse regering. Het doel van het onderzoek was om de impact van een slechte akoestiek in de klas op studenten en docenten te onderzoeken.
Onderzoeksmethode
Het onderzoek werd eind jaren negentig gedurende drie jaar uitgevoerd in 70 klaslokalen, zowel oude als moderne scholen (het onderzoek zelf werd in 1999 gepubliceerd). De observatieobjecten waren kinderen van 5 tot 11 jaar, in klassen met en zonder akoestische plafonds.
Ecophon werd gevraagd om deel te nemen aan het onderzoek en akoestische plafonds te installeren in een subset van klaslokalen om vergelijkingen mogelijk te maken tussen akoestisch onbehandelde en behandelde klaslokalen.
De onderzoekers maten geluidsniveaus, nagalmtijd en spraakverstaanbaarheid. Ze interviewden ook studenten en docenten en keken naar hun gedrag.
resultaten
De onderzoeksresultaten laten duidelijk zien dat hoogwaardige akoestische plafonds een positieve invloed hebben op de kwaliteit van het onderwijs. Ze:
• Minder achtergrondgeluiden
• Kortere nagalmtijd
• Verbeterde spraakverstaanbaarheid
• Creëerde een gevoel van welzijn
• Veranderde houding en gedrag van studenten
• Bijgedragen aan verbeterde testscores in akoestisch behandelde klaslokalen
• Creëerde een betere werkomgeving voor studenten en docenten
De onderzoekers ontdekten ook dat het meeste storende geluid afkomstig is van bronnen in de klas (studenten, ventilatie, etc.) in plaats van externe bronnen.
Omgekeerd Lombard-effect
Een ander belangrijk, en aanvankelijk enigszins verrassend effect, was het Lombard-inverse effect. Het Lombard-effect is dat mensen de neiging hebben om luider te praten in een lawaaierige omgeving in een poging gehoord te worden. Dit leidt tot een geleidelijke verhoging van het geluidsniveau in de kamer.
Het omgekeerde Lombard-effect werkt precies het tegenovergestelde. In een stille kamer hebben mensen de neiging om zachter te praten, omdat ze niet hard hoeven te spreken om gehoord te worden. Dit wordt ook wel het "bibliotheekeffect" genoemd.
In de Heriot-Watt-studie illustreert een voorbeeld van een basisschool in Ratmore dit fenomeen goed. Bij het vergelijken van geluidsniveaus in klaslokalen met en zonder akoestische plafonds, waar de kinderen rustig zaten, was een klaslokaal met een akoestisch plafond 3 dB stiller. Dit is wat men vanuit een puur technisch oogpunt zou verwachten.
Maar als de leerlingen aan het woord waren, was het geluidsniveau in het akoestisch afgewerkte klaslokaal 10 dB lager dan in de onbehandelde ruimte. Een afname van het geluidsniveau van slechts 3 dB kon verklaard worden door een fysieke afname van het geluidsniveau door absorptie door het plafond, zodat de resterende 7 dB afname het gevolg was van stiller gedrag van studenten. Een verlaging van het geluidsniveau met 10 dB wordt door het oor gezien als een halvering van het geluidsvolume, dus dit effect is erg belangrijk.
2. Onderzoek van de Universiteit van Bremen
Het volgende baanbrekende onderzoek werd uitgevoerd door specialisten van de Universiteit van Bremen. Hier onderzochten de onderzoekers de effecten van een slechte akoestiek op de onderwijs- en leeromgeving, met extra nadruk op psychologische en fysiologische verschijnselen zoals stressniveaus en concentratie.
Het onderzoek was opgedeeld in drie delen en werd eind jaren negentig en begin jaren 2000 uitgevoerd, en werd destijds de grootste veldstudie op het gebied van schoolakoestiek, met 570 leseenheden, 28 klassen en 5 scholen.
Onderzoeksmethode
Net als bij de Heriot-Watt University-studie volgde deze studie het klassieke A-B-vergelijkingsprincipe, waarbij gegevens werden verzameld in akoestisch onbehandelde klaslokalen en vergeleken met overeenkomstige gegevens in klaslokalen nadat ze waren afgewerkt met akoestische plafonds van klasse A.
De onderzoekers maten de kamerakoestiek, inclusief de geluidsniveaus in de klas en de hartslag van leraren, om de correlatie tussen akoestiek, geluidsniveaus met verschillende lesmethoden en de concentratie en stressniveaus van studenten en docenten te beoordelen.
resultaten
Het onderzoeksteam vond een aantal interessante resultaten. Uit het onderzoek bleek dat de stijl van lesgeven op scholen verschuift van een les in de vorm van een lezing, waarbij de leraar spreekt en de kinderen luisteren, naar een stijl die kinderen aanmoedigt om te communiceren en te werken in tweetallen en in groepen onder toezicht van een leraar. In akoestisch onbehandelde klaslokalen resulteerde deze verandering in lesstijl in een toename van het algehele geluidsniveau. Dit lijkt logisch, aangezien er meer mensen spreken tijdens groepswerk dan wanneer de leraar voor de klas spreekt.
Nadat de lessen echter akoestisch waren verwerkt, daalde het geluidsniveau zelfs wanneer de klas werd overgeschakeld naar groepswerk of werk in paren. Het geluidsniveau in de klas was lager tijdens groepswerk dan tijdens lesgeven. Dit was een ander voorbeeld van het omgekeerde Lombard-effect.
Het niveauverschil tijdens groepswerk in de klaslokalen voor en na plaatsing van het akoestisch plafond was 13 dB, wat zelfs hoger is dan in de Heriot-Watt studie. (Zie afbeelding 1). Ongeveer 10 van deze 13 dB is te wijten aan het omgekeerde Lombard-effect en 3 dB is te wijten aan de daadwerkelijke absorptie van geluidsgolven door het akoestische plafond.
Over het algemeen suggereert de studie dat scholen die willen overstappen van een traditionele, op colleges gebaseerde lesstijl naar een meer groepsgerichte lesstijl, de algehele geluidsniveaus in de klas daadwerkelijk kunnen verminderen, op voorwaarde dat de klaslokalen akoestisch gezond zijn.
Minder stress en spanning in de stemmen van leraren
De tweede interessante bevinding uit het onderzoek was dat de hartslag van de leraar overeenkwam met het geluidsniveau in de klas. Naarmate het geluidsniveau stijgt, stijgt ook de hartslag. De hartslag is een erkende indicator van stressniveaus, wat betekent dat onderzoekers een duidelijke correlatie hebben gevonden tussen geluids- en stressniveaus. Door de HR-gegevens voor en na het instellen van het akoestische plafond te vergelijken, was er een duidelijke verbetering te zien. De hartslag van de leerkrachten daalde met maar liefst 10 slagen per minuut.
De verbeterde akoestiek betekende ook dat docenten hun stem niet hoefden te belasten om gehoord te worden.
Betere concentratie onder schoolkinderen
De onderzoekers ontdekten ook dat het geluidsniveau in akoestisch onbehandelde klaslokalen gedurende de dag toenam. Het geluidsniveau tijdens de laatste les van de dag was meer dan twee keer zo hoog als tijdens de eerste les (12-13 dB hogere SPL).
Dit komt doordat een slechte akoestiek vermoeidheid veroorzaakt en studenten overdag hun focus verliezen, waardoor ze luidruchtiger worden (meer beweging, gefluister, etc.).
Niet alleen nam het geluidsniveau af nadat het akoestisch plafond was geïnstalleerd, het bleef ook min of meer constant gedurende de dag, zoals weergegeven in figuur 3.
Er kan dus worden aangenomen dat leerlingen door lagere geluidsniveaus gedurende de dag gefocust kunnen blijven en minder snel gestoord worden.
3. Studeer op een school in Essex County, VK
De studie werd uitgevoerd in opdracht van de Essex County Council in het Verenigd Koninkrijk om te bepalen of de akoestiek van slechthorende klaslokalen een positief effect zou hebben op leerlingen en leerkrachten met een normaal gehoor.
In dit onderzoek is gekeken naar de impact op het onderwijsproces van verschillende graden van akoestische behandeling van klaslokalen.
Onderzoeksmethode
De studie vergeleek vier verschillende klaslokalen op een middelbare school in Essex. Het eerste klaslokaal is een controlekamer zonder enige akoestische behandeling. Drie andere klaslokalen voldeden aan drie verschillende Britse normen voor schoolakoestiek.
Een daarvan werd voorzien van een verlaagd plafond van geperforeerd gipsplaat dat voldoet aan de eisen van de BB93-norm voor middelbare scholen.
In een andere klasse werd een akoestisch plafond van klasse A geïnstalleerd met een goede geluidsabsorptie in het frequentiebereik van 500 tot 2000 Hz. Dit cijfer voldeed aan de BB93 Hi-norm voor slechthorende kinderen op reguliere scholen.
In het derde klaslokaal werd gezorgd voor extra absorptie van laagfrequent geluid in het bereik van 125-4.000 Hz. De gebouwen waren in overeenstemming met de BATOD-norm (British Association of Teachers of Hearing Impaired Children), een norm die wordt gebruikt in speciale scholen voor kinderen met een gehoorbeperking.
De onderzoekers maten de nagalmtijd en het geluidsniveau, volgden het gedrag van studenten en docenten en interviewden studenten, docenten en panelleden. Het onderzoek werd uitgevoerd in de vorm van een dubbelblinde test, waarbij geen van de respondenten wist in welke klaslokalen bepaalde akoestische omstandigheden werden gecreëerd.
resultaten
Onderzoek heeft een sterke correlatie aangetoond tussen een goede akoestiek (d.w.z. korte nagalmtijden) en de ervaren kwaliteit van de leeromgeving, zowel voor studenten als voor docenten.
Leraren, studenten en een groep akoestici, districtsbestuurders en andere professionals vulden een vragenlijst in over akoestiek in verschillende klassen, en de resultaten lieten heel duidelijk zien dat hoe beter de akoestische behandeling, hoe hoger het cijfer werd gescoord (zie figuren 4 en 5).
De klaslokalen onderscheiden zich door het volgende:
• Er was geen akoestische behandeling in kamer MA5;
• In kamer Ma1 werd een verlaagd plafond van gipsplaat geïnstalleerd om te voldoen aan de Britse norm voor middelbare scholen (BB93);
• Een klasse A akoestisch plafond werd geïnstalleerd in kamer Ma2, met verbeterde prestaties in het frequentiebereik 500-2000 Hz in vergelijking met het plafond in kamer Ma1. Deze klas voldeed aan de norm voor klaslokalen voor slechthorende kinderen op reguliere scholen (BB93 sectie 6);
• In kamer MA3 werden de meest effectieve geluidsabsorberende oplossingen geïnstalleerd, waaronder absorbeerders van lage geluidsfrequenties die de spraakverstaanbaarheid nadelig beïnvloeden. De akoestische inrichting van de klas omvatte geluidsabsorberende verlaagde plafonds van klasse A met extra Bass laagfrequente absorbers die bovendien in de plafondruimte waren geïnstalleerd.
Nogmaals over het tegenovergestelde Lombard-effect
De duidelijke verbetering van de akoestiek in het onderzoek was dat het achtergrondgeluidsniveau aanzienlijk werd verminderd naarmate de nagalmtijd korter werd. Door de nagalmtijd terug te brengen van 1,2 naar 0,8 seconden, het verschil tussen een onbehandelde controlekamer en een klaslokaal met een gipskartonplafond, wordt het achtergrondgeluid met 9 dB verminderd. Dit is bijna een halvering van de waargenomen luidheid.
Het verschil in geluidsniveau in de onbewerkte klasse met de klasse met de beste akoestiek (waar de nagalmtijd 0,3 s was) was meer dan 20 dB. Dit is van groot belang.
Puur technisch gezien resulteert het halveren van de nagalmtijd in een ruisonderdrukking van 3 dB. Dus slechts ongeveer 6 dB van de totale geluidsreductie kan worden toegeschreven aan de fysieke geluidsreductie door absorptie. De rest kwam door het stillere gedrag van de studenten. Nogmaals, het was het tegenovergestelde van het Lombard-effect, dat de belangrijkste reden bleek te zijn voor de afname van het geluidsniveau.
Figuur 6 laat zien hoe het niveau van achtergrondgeluid wordt beïnvloed door de akoestiek van de ruimte. Het volume van de stem van de leerkracht neemt af naarmate de akoestiek in de klas beter is. In een stille kamer hoef je niet te schreeuwen.
Het is interessant om op te merken dat het achtergrondgeluid (veroorzaakt door de leerlingen) significanter afnam dan het volumeniveau van de stem van de leerkracht. Dit leidde tot een toename van de luidheid-ruisverhouding (signaal-ruisverhouding) met 10 dB (van 8 naar 18 dB). De kamer is dus niet alleen stiller geworden, het is voor de studenten ook veel gemakkelijker geworden om de toespraak van de leraar waar te nemen.
Opgemerkt moet worden dat het belangrijkste verschil tussen klas 3 (BB93 Hi) en klas 4 (BATOD) een betere absorptie van lage frequenties was. Dit laat duidelijk zien hoe belangrijk het is op scholen.
Gemelde positieve effecten van een goede akoestiek zijn onder meer:
• Betere geluidslokalisatie. Leraren konden gemakkelijk identificeren wie het lawaai veroorzaakte, wat bijdroeg aan een beter klasmanagement;
• verminderen van het aantal herhalingen;
• Betere discipline, wat betekent dat docenten een meer ontspannen benadering van klasmanagement kunnen hanteren;
• Effectiever groepswerk in de klas;
• Minder stress en spanning van de stembanden bij leerkrachten.
4. Samenvatten van de onderzoeksresultaten
Alles bij elkaar laten de resultaten van drie onderzoeken duidelijk de voordelen zien van een goede akoestiek op scholen:
• Akoestische behandeling van klaslokalen stimuleert rustiger gedrag van leerlingen. Het omgekeerde Lombard-effect was in alle drie de onderzoeken heel duidelijk;
• De signaal-ruisverhouding wordt beter, waardoor de spraakverstaanbaarheid wordt verbeterd;
• Lesmethoden kunnen worden aangepast om studenten in staat te stellen actiever deel te nemen aan het leren door middel van discussies en groepswerk. Opgemerkt moet worden dat een studie van de Universiteit van Bremen aantoonde dat in ruimtes met een goede akoestiek de geluidsniveaus lager waren tijdens groepswerk dan bij klassiek lesgeven;
• Docenten en studenten krijgen een stillere werkomgeving waarin ze zich meer op hun gemak voelen;
• Leerlingen kunnen langer geconcentreerd blijven;
• De resultaten van studenten verbeteren;
• Het stressniveau van docenten wordt verminderd;
• Leraren laten hun stem niet overbelasten;
• Kinderen met speciale behoeften en hun leraren hebben echt een goede akoestiek nodig.
