Шумный класс, или акустика в школе

За время обучения в школе дети проводят в классных комнатах тысячи часов. При этом главную роль играет восприятие и усвоение устной речи. Именно по этой причине класс должен быть оборудован так, чтобы в нем могла проходить неограниченная устно-речевая коммуникация.

Однако для детей важно не только то, чтобы они вообще могли понимать, о чем идет речь, но и то, чтобы слуховые усилия были не слишком большими, так как в противном случае они вряд ли смогут сохранять концентрацию в течение всего учебного дня. Не стоит забывать и о том, что слабослышащие дети и школьники, для которых язык преподавания не является родным, находятся в особенно невыгодном положении из-за недостаточно хороших акустических условий.

Воздействие шума и некачественной акустики в классе на успеваемость детей изучается в течение многих лет. Полученные результаты однозначны, но должного осознания важности этой темы до сих пор не наблюдается. Шум вызывают такие причины, как внешние источники звука (уличное движение, авиационный шум или бытовая техника), так и внутренние, то есть звуки, которые производят сами дети. Плохой акустике в классе способствует наличие в помещениях для занятий жестких поверхностей. При этом возникает слишком большое время реверберации, которое, наряду с расстоянием, является важнейшей характеристикой пространственной акустики класса.

Ухудшенное понимание речи

Главное отрицательное действие шума – ухудшение понимания речи. Шум не только искажает поток информации от учителя к ребенку, но и затрудняет его коммуникацию с одноклассниками. Слишком большое время реверберации оказывает такой же отрицательный эффект на понимание речи, как и шум. Речевой сигнал «размывается», из-за чего его тихие компоненты воспринимаются труднее или вовсе не воспринимаются. Из-за большого времени реверберации автоматически повышается уровень шума, так как звуковое поле практически не ослабляется из-за полных отражений. Шум и реверберация ухудшают понимание речи у детей сильнее, чем у взрослых, потому что способность хорошо понимать речь в сложных условиях полностью формируется только в старшем подростковом возрасте. Чем младше ребенок, тем хуже он понимает речь в сложных акустических ситуациях – особенно это относится к ученикам начальной школы.

Нарушенный слух еще более усиливает это воздействие. Даже самые продвинутые слуховые аппараты без дополнительной помощи FM-системы вряд ли могут скорректировать это ограничение. У многих учеников младших классов нарушение слуха может оставаться не распознанным, а слабые и односторонние потери слуха, а также центральные нарушения слуховой обработки и восприятия также вносят свою лепту в ухудшение понимания речи. К этому следует добавить временные изменения слуха при простуде или воспалении среднего уха. По данным статистики в некоторые моменты те или иные изменения слуховой функции могут иметь до 40% всех учеников начальной школы. В процессе интеграционного образования число слабослышащих учеников в общеобразовательной школе возрастает, поэтому акустические условия в школах должны отвечать потребностям этих детей.

Еще одна группа детей, которая испытывает особые трудности при понимании речи в шуме и реверберации – дети, для которых язык преподавания не является родным. Например, в ФРГ сегодня в начальной школе обучается  около 8% детей иностранцев.

Кратковременная память и слуховые усилия

Однако дети и подростки, пребывающие в сложных акустических ситуациях, находятся в невыгодном положении по сравнению с взрослыми не только из-за понимания речи. Кратковременная память на фоне шума функционирует у них хуже, чем у взрослых. При этом детям безразлично, какую природу имеет фоновый шум. Как известно, именно кратковременная память играет важную роль при овладении речью, письмом и чтением.

Если слуховые усилия у взрослых людей можно определить посредством субъективной самооценки, то у детей для определения слуховых усилий часто используется решение двойных задач. При обучении в школе часто приходится выполнять параллельные действия, например, слушать учителя и делать при этом записи. В ходе исследования, которое изучало влияние отношения сигнал/шум на слуховые усилия, дети должны были повторять односложные слова на фоне шума. При этом отношение сигнал/шум менялось от – 4 дБ до + 4 дБ. Вторая, параллельная задача заключалась в том, чтобы замечать цифры на экране и впоследствии их повторять. Чем хуже было отношение сигнал/шум, тем хуже выполняли дети вторую задачу. Итак, при наличии фонового шума слушание становится более утомительным; дети (особенно плохо владеющие языком преподавания и имеющие нарушения внимания) должны прилагать большую когнитивную мощность для понимания сказанного. Из-за этого у них остается меньше ресурсов на выполнение других задач, и они быстрее устают.

Школьная успеваемость

Как острая, так и хроническая шумовая нагрузка связана с ухудшением школьной успеваемости, особенно в речевой области и при выполнении таких задач, которые требуют высокого уровня когнитивной деятельности, внимания и аналитического мышления. Судя по всему, шум сильнее влияет на успеваемость учеников начальных классов, чем более взрослых детей.

В отличие от прямых последствий плохой акустической обстановки (понимание речи, ухудшение памяти), влияние шума на школьную успеваемость труднее определить методическими средствами. Если, например, дети в шумной школе демонстрируют ухудшенные способности к чтению, чем дети из школы в тихой местности, то эта разница не обязательно связана с акустикой, а может объясняться разным социально-экономическим статусом родителей. Однако при проведении ряда исследований эти факторы удалось учесть или исключить. В одной из школ, мимо которой проходила железнодорожная ветка, дети из классов на шумной стороне школы продемонстрировали худшие способности к чтению, чем их ровесники из классов с другой стороны школы. После проведения защитных мероприятий, которые снизили шум поездов на 8 дБ, эта разница исчезла.

Учителя

Педагоги также страдают от плохой акустики в классе. Из более чем 1000 опрошенных 75% назвали шум одним из основных негативных источников. Преподавание в шумных помещениях с реверберацией может приводить к повышенной голосовой нагрузке, и, как следствие, к повышенной усталости и нарушениям голоса. Тот, кто преподает в акустически неблагоприятных классных помещениях, чаще болеет.

Хорошая акустика в классе

Итак, воздействие некачественной акустики в классе на школьников и учителей прекрасно известно. Какие требования нужно предъявлять к акустическим условиям в классах? На основе исследований детей, посвященных пониманию речи в шуме и реверберации, были разработаны рекомендации о максимальном уровне фонового шума, о связанном с этим отношением сигнал/шум (SNR) и о максимальном времени реверберации. Всемирная Организация Здравоохранения и другие организации рекомендуют, чтобы уровень фонового шума в пустом классе не превышал 35 дБ. Типичные измеренные уровни фонового шума колеблются в районе 45 дБ, при этом акустические покрытия снижают уровень шума на несколько децибел. В классах, где находятся ученики, уровень шума значительно выше, даже если никто не говорит. Типичные значения составляют 55 дБ. А когда дети говорят друг с другом, например, во время групповых работ, то уровень шума поднимается до 70 дБ и выше.

Рекомендации относительно желаемого SNR колеблются от 12 дБ для нормально слышащих детей до 25 дБ для слабослышащих детей. Однако в реальности эти величины практически недостижимы. На самом деле они гораздо ниже, а именно 3 дБ SNR в детских садах и 7 дБ SNR в средних школах. Другие исследования приводят еще более худшие показатели. В этих цифрах нет ничего удивительного, так как при типичном фоновом шуме 55 дБ и уровне полезного сигнала 60 дБ (голос учителя на расстоянии 2 м) возникает SNR величиной именно 5 дБ.

В отношении времени реверберации желаемое и действительное тоже часто расходятся. Например, в Германии при планировании архитектурной акустики с 2004 года действует новая редакция стандарта DIN 18041 «Слышимость в маленьких и средних помещениях», которая дает нормативные значения времени реверберации для определенных видов помещений, включая учебные помещения. Для типичного класса нормативное время реверберации должно составлять от 0,5 до 0,6 с в зависимости от объема помещения. На практике эти величины почти всегда значительно превышаются. Нередко можно встретить время реверберации величиной 1 с и более. Особые проблемы создают старые постройки с высокими потолками.

Улучшение акустики в школах

Без особых мероприятий, в первую очередь применения акустических покрытий, добиться нормативных значений времени реверберации практически невозможно. Их нужно обязательно учитывать при планировании или санировании школьных помещений. Сегодня на рынке присутствуют различные предложения по современным поглотителям звука. Установить их в школе не требует больших финансовых вложений. На иллюстрации показан эффект акустического санирования класса начальной школы, проведенного по инициативе родителей. После того, как к потолку были приклеены 26 кв. м пенопластовых пластин толщиной 5 см, а на задней стене класса оборудована резонансная пластина площадью 8 кв. м для демпфирования низких частот, время реверберации существенно снизилось и теперь соответствует требованиям стандарта DIN 18041.

Время реверберации пустого класса до акустической санации (красная линия) и после нее (синяя линия). Частотно-зависимый допускаемый диапазон времени реверберации согласно DIN 18041 представлен серым цветом. Для классов, в которых учатся слабослышащие дети, иностранные дети, дети с нарушениями слуховой обработки или внимания, величина реверберации при заполненном классе должна проходить по нижней границе зоны допуска. Во многих школах вряд ли найдется хоть один класс, в котором не учится как минимум один ребенок, подходящий под эти критерии. По горизонтали – частота в Гц. По вертикали – время реверберации в секундах.

Помимо чисто физического снижения уровня шума, такая модификация помещения способствует возникновению дополнительного психологического эффекта: в приглушенном классе школьники, как правило, ведут себя спокойнее и тише говорят. Во время групповых работ благодаря этому можно добиться снижения уровня шума более чем на 10 дБ, что значительно превышает снижение, рассчитанное по законам физики.

Рациональное дополнение к пространственно-акустическим мероприятиям – усиливающие системы звукового поля для улучшения понимания речи в классах. Благодаря им можно добиться гораздо более выгодного отношения сигнал/шум, не повышая общий уровень звука. Такие системы получили широкое распространение в учебных заведениях США и Великобритании. Сегодня они становятся все более популярными в странах Европы и России.