Panele akustyczne ułatwiają naukę dzieciom mówiącymi różnymi językami

Typowa włoska szkoła mieści się w starym budynku z salami o dużej wysokości i kubaturze, o murowanych ścianach i posadzce z płytek ceramicznych. To sprawia, że akustyka w tych pomieszczeniach jest bardzo słaba. Ze starymi budynkami wiąże się także jeszcze inny istotny problem konstrukcyjny. Nośność stropów jest w nich ograniczona lub niepewna ze względu na ich przestarzałą konstrukcję i wiek. We Włoszech doszło nawet do kilku poważnych wypadków – w tym do jednego w Turynie ok. 10 lat temu, kiedy spadający sufit zabił jednego ucznia. Przepisy w tym zakresie są więc stopniowo zaostrzane, a przed zamontowaniem sufitów podwieszanych należy obowiązkowo przeprowadzić dokładną analizę stanu stropów.

W ramach projektu „Io Ascolto” („Słucham”) profesor Arianna Astolfi i dr Giuseppina Puglisi z Politecnico di Torino zastosowały dźwiękochłonne sufity podwieszane i panele ścienne w dwóch salach lekcyjnych w szkole Muratori. Celem tego było poprawienie warunków akustycznych przy zagwarantowaniu większego bezpieczeństwa konstrukcyjnego stropu.

– We Włoszech, przy tego rodzaju remontach należy obowiązkowo sprawdzać bezpieczeństwo obiektu pod względem konstrukcyjnym – mówi Arianna Astolfi.

Różnorodność językowa jako wyzwanie

Szkoła Muratori mieści się na przedmieściach Turynu, gdzie mieszka wiele imigranckich rodzin, więc uczniowie szkoły posługują się w domach wieloma językami. Język włoski jest dla nich drugim językiem, którego wciąż się uczą.

– W klasach było głośno, bo dzieci rozmawiały bardzo głośno, aby móc się nawzajem zrozumieć. Był to problem i duże wyzwanie zarówno dla uczniów, jak i dla nauczycieli, którzy byli nim bardzo – mówi Arianna Astolfi.

– W każdej klasie była też dwójka czy trójka dzieci niedosłyszących – zauważa Giuseppina, dodając, że szkoła Muratori jest pod względem akustycznym typową włoską szkołą.

– Szkoła ta, jak wiele innych, mieści się w starym budynku, którego konstrukcja nie zapewnia odpowiedniej izolacji akustycznej między salami. Drzwi także nie są odpowiednie, więc dźwięki łatwo przenoszą się między klasami a korytarzem.

Kolejnym problemem w klasach jest docierający spoza budynku hałas uliczny. Włoskie szkoły mieszczą się zwykle na terenie zabudowanym w bezpośrednim sąsiedztwie ruchliwych dróg.

– A w starych budynkach okna nie zapewniają odpowiedniej izolacji termicznej i akustycznej – zauważa Giuseppina.

Symulacje wskazują na dużą poprawę

Na potrzeby projektu naukowcy wykorzystali dwie sale lekcyjne, które były do siebie podobne pod każdym względem – tak wykończenia jak i wymiarów. Zarówno na suficie, jak i na ścianach pomieszczeń zamontowano panele dźwiękochłonne. Dobrano je i rozmieszczono tak, aby spełnić wymagania nowej włoskiej normy UNI 115332-2, dotyczącą warunków akustycznych w szkołach, opublikowaną na początku 2020 r.

Ze względu na pandemię, badaczkom nie udało się przeprowadzić wywiadów z nauczycielami ani z uczniami po zmianach.

Przeprowadziły jednak (wspólnie z naukowcami z niemieckiego Uniwersytetu w Oldenburgu) pomiary, które pozwoliły ocenić stopień zrozumiałości mowy w klasach. Dzieki tym pomiarom możliwe było przygotowanie symulacji komputerowych, które uwzględniając obecność uczniów i nauczycieli w sali, pokazały zasadniczą poprawę warunków akustycznych.

Czas pogłosu w częstotliwości 1000 Hz zmniejszył się z 1,50 sekundy do 0,42 sekundy. Poprawiła się także zrozumiałość mowy mierzona wskaźnikiem C50 (przejrzystość dźwięku) . Wskaźnik ten mówi nam jakie są proporcje między wczesnymi odbiciami dźwięku (które wzmacniając głos mówcy poprawiają zrozumiałość mowy) a późnymi (które są odpowiedzialne za powstawanie zjawiska pogłosu pogarszającego tą zrozumiałość). W jednej z analizowanych sal wartości C50 (mierzone w centralnym punkcie pomieszczenia) wzrosły średnio o około 10 decybeli. Można to uznać za bardzo istotną poprawę.

– Na podstawie tych pomiarów możemy powiedzieć, że udało nam się zmienić akustykę tych klas z bardzo słabej na doskonałą – mówi Giuseppina.

– Do tego jest to bardzo tanie rozwiązanie. Można byłoby je zastosować w każdej klasie, w każdej włoskiej szkole – zauważa Arianna.

Szybsze tempo czytania przy lepszej akustyce

Arianna Astolfi i Giuseppina Puglisi badały także wpływ akustyki na sprawność szybkiego czytania u dzieci.

– Zauważyłyśmy, że w klasach o lepszej akustyce dzieci czytają szybciej. Co więcej, zauważyłyśmy przede wszystkim istotną statystycznie korelację z przejrzystością dźwięku (C50). Dlatego uważamy, że nie należy skupiać się wyłącznie na czasie pogłosu, ale także na zapewnieniu wysokiej przejrzystości dźwięku w całym pomieszczeniu – podkreśla Guiseppina.

Dodaje także, że akustyka w klasie może mieć wpływ także na nabywanie innych kompetencji, w tym matematycznych.

– Dzieci zwykle szybsze w zadaniach matematycznych jeśli akustyka sali lekcyjnej jest lepsza.

Narzędzie do tworzenia najlepszej akustyki

Zapewnienie dobrej akustyki jest jeszcze ważniejsze w szkołach, w których uczniowie posługują się różnymi językami ojczystymi, często bardzo odmiennymi od siebie. Różnią się brzmieniem, zestawem głosek, tempem. modulacją, akcentem itd. co sprawia, że w tym samym pomieszczeniu zrozumiałość mowy może się różnić w zależności od używanego języka.  Dlatego właśnie badaczki z Politecnico di Torino opracowały narzędzie pozwalające ocenić stopień zrozumiałości mowy dla wielu języków, które zoptymalizowano pod kątem ok. 20 z nich.

– Narzędzie pozwala ocenić stopień zrozumiałości mowy i uzyskać prawidłowe wyniki, które są porównywalne dla różnych języków. Umożliwia to stworzenie jak najlepszego projektu akustycznego pomieszczania – mówi Giuseppina.

– Badamy także zrozumiałość mowy dla uczniów niedosłyszących w przypadku korzystania z różnych maseczek ochronnych. Dzięki temu badaniu możemy ocenić, które maseczki będą dla takich dzieci najlepsze w przypadku przyszłych pandemii.

Duży krok naprzód

Arianna Astolfi jest także współautorką nowej włoskiej normy dotyczącej warunków akustycznych w szkołach. Zapewnienie zgodności z tą normą jest obowiązkowe nie tylko w przypadku budowy nowych budynków szkolnych, ale także przy modernizacji istniejących obiektów. Giuseppina Puglisi jest z nowej normy zadowolona.

– To duży krok naprzód. Norma nie ustanawia tylko wartości progowych, których nie wolno przekraczać. Zawiera ona konkretne, optymalne wartości istotnych parametrów, określone osobno dla różnych typów pomieszczeń szkolnych. Wartości te są dodatkowo zróżnicowane  w zależności od potrzeb uczniów, którzy będą korzystali z danej klasy (np. tych z niedosłuchem czy innymi problemami z komunikacją słowną). Założone wartości należy osiągnąć z niewielkim marginesem tolerancji – wyjaśnia Guiseppina i dodaje:

– W starej normie określono maksymalną wartość czasu pogłosu w klasach lekcyjnych na poziomie 1,2 sekundy. Ale różnica pomiędzy poziomem np. 0,3, 0,6 i 0,9 sekundy jest ogromna. Według mnie takie podejście sprawia, że nowa norma jest bardziej skoncentrowana na potrzebach uczniów – stawia ich w centrum uwagi.

Według Giuseppiny Puglisi skutki przyjęcia nowej normy są wyraźnie widoczne.

– Od dwóch czy trzech lat coraz więcej uwagi poświęca się kwestii akustyki. Nowe szkoły są pod tym względem doskonałe – a teraz możemy także zacząć się przyglądać starszym budynkom szkolnym.

Tekst: Lars Wirtén

Uwaga: Ecophon wspierał projekt realizowany w szkole Muratori zapewniając materiały, montaż i doświadczenie