L'importanza del trattamento acustico nelle scuole primarie e secondarie


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“Non insegneremmo mai a leggere in un'aula senza luci. Perché allora insegniamo nella “oscurità acustica”? Parlare a una classe, specialmente di studenti più giovani, è come spegnere la luce”.

John Erdreich PhD

Diverse generazioni di studenti e insegnanti hanno combattuto i problemi relativi al rumore e alle lacune nella progettazione acustica in contesti educativi. Nonostante il problema sia riconosciuto da oltre 100 anni, l'acustica nelle aule scolastiche rimane una questione secondaria, tanto negli edifici più vecchi quanto in molte scuole di nuova costruzione. Uno studio pubblicato nel 2012 "Essex Study - Optimal classroom acoustics for all" definisce il bisogno e i benefici del trattamento acustico delle aule. Lo studio esamina l'impatto della riduzione del tempo di riverberazione nell’ambiente di lavoro “classe”. La conclusione presa dopo diverse misurazioni acustiche e sondaggi con i partecipanti è stata un chiaro vantaggio dimostrabile per tutti, migliorando l'ambiente acustico. I riverberi semplici e incontrollati in un'aula hanno un effetto negativo diretto sulla salute e sulle prestazioni, sia per gli studenti, sia per gli insegnanti.

Il riverbero è l'eco del suono che si riflette da una superficie dura ad un’altra, causando la formazione di rumore e creando una massa di suono confusa e inintelligibile. Le superfici dure come finestre, lavagne, blocchi di cemento e pareti di gesso, che si trovano nella maggior parte delle classi, non assorbono l'energia sonora e, di conseguenza, il suono si riflette nella stanza, arrivando all'orecchio molte volte ad intervalli di millisecondi. Questo crea un suono che è “sporco” e il cervello ha difficoltà a distinguere le informazioni primarie estrapolandole dal riverbero. Questo problema viene aggravato quando si utilizzano dispositivi di assistenza e impianti cocleari. L'eccesso di riverberazione colpisce anche gli studenti con problemi di elaborazione uditiva, ADHD e altri problemi di apprendimento. Infatti, tutti gli studenti traggono vantaggio dalla diminuzione della riverberazione e da una migliore l'intelligibilità.

Il riverbero è misurato in relazione al tempo. La misura (RT60) è il tempo necessario al decadimento del suono di 60 dB in un determinato spazio. Maggiore è il tempo di riverbero, più "eco" in una stanza e maggiori diventano le sfide di ascolto. Il tempo di riverbero di una stanza dipenderà da variabili quali la dimensione della classe, le superfici riflettenti e il modo in cui altri elementi assorbenti o riflettenti nella stanza possono aumentarne l'effetto.

Considerate quanto segue: Un'aula standard misura circa 90 m2 con un'altezza del soffitto di 3,65 m. Ciò si aggiunge a una superficie delle pareti di circa 140 m2. L'ANSI (American National Standards Institute) suggerisce un tempo di riverbero accettabile per le lezioni in classe inferiore a 0,7 secondi, calcolato a spazio non occupato. Se non trattata, una classe di queste dimensioni avrà mediamente un tempo di riverbero di circa 1,9 secondi o solo circa tre volte maggiore del massimo suggerito.

L'effetto su studenti e insegnanti

La maggior parte dell'apprendimento avviene attraverso la comunicazione verbale di informazioni e idee. Tradizionalmente, le aule non sono state progettate con attenzione a come suona la stanza o come possano essere influenzati gli studenti e gli insegnanti che la utilizzano. È risaputo che la vicinanza all'insegnante aumenta il coinvolgimento degli studenti e la comprensione del materiale insegnato. Poiché la maggior parte delle classi ha 30 o più studenti, è impossibile che ogni studente possa essere vicino all’insegnante.

Le file di banchi possono posizionare gli studenti fino a circa 8 metri di distanza dall'insegnante o dalla fonte istruttiva. Per gli studenti nella parte posteriore della classe, il livello del volume che li raggiunge sarà ridotto di ben 20 dB. E a causa del tempo che il suono impiega a propagarsi, il ritardo sarà di 25 millisecondi, provocando un leggero sfasamento tra gli stimoli visivi creati dal movimento della bocca dell'insegnante e l'arrivo tardivo delle informazioni. Il cervello deve quindi distinguere se il suono ricevuto è il materiale sorgente o il suono che rimbalza dalle pareti. Mettendo insieme i fattori del riverbero naturale nella stanza, ovvero il ritardo nel suono che raggiunge l'orecchio, insieme a distrazioni come il rumore HVAC, il suono di livello base dell'aula e il rumore che filtra dall'esterno delle porte e delle finestre, non è poi così strano che molti bambini non sentano gli argomenti spiegati dal docente.

E questo è solo l'inizio. Man mano che il livello sonoro ambientale nell'aula aumenta, l'insegnante aumenta naturalmente il suo livello di voce. Le "chiacchiere in classe" aumentano naturalmente per compensare e il problema si acuisce fino al punto in cui l'insegnante e gli studenti iniziano a perdere concentrazione. Per comprendere appieno la gravità del problema, pensate all'ultima volta che siete andati in un ristorante rumoroso. In alcuni casi, la pressione sonora all'interno della stanza è così forte che non è possibile nemmeno avere una conversazione con la persona dall'altra parte del tavolo. L'energia acustica è aumentata oltre la capacità di dissipazione della stanza. Riusciamo a comunicare leggendo le labbra e riempiendo gli spazi vuoti.

I bambini non ascoltano come gli adulti

Quando si considerano i problemi acustici descritti, gli studi suggeriscono che almeno il 30% degli studenti potrebbe essere effettivamente limitato nella comprensione del messaggio del proprio insegnante. La scarsa intelligibilità dovuta alla vicinanza dell'insegnante, eccessiva riverberazione e rumore provocano una mancanza di comprensione del materiale insegnato.

La maggior parte degli adulti potrebbe non notare queste limitazioni poiché l'esperienza di vita ci consente di "riempire le parole mancanti". Considerate l’esempio seguente:

Arocdnicg to rseearch at Cmabrigde Uinervtisy, it deosn’t mttaer in waht oredr the ltteers in a wrod are, the olny iprmoatnt tihng is taht the frist and lsat ltteer are in the rghit pcale. The rset can be a toatl mses and you can sitll raed it wouthit poberlrm. Tihs is buseace the huamn mnid deos not raed ervey lteter by istlef, but the wrod as a wlohe.

(According to research at Cambridge University, it doesn’t matter in what order the letters in a word are, the only important thing is that the first and last letter are in the right place. The rest can be a total mess and you can still read it without problem. This is because the human mind does not read every letter by itself, but the word as a whole).

Secondo una ricerca dell'Università di Cambridge, non importa in quale ordine si trovino le lettere di una parola, l'unica cosa importante è che la prima e l'ultima lettera siano al posto giusto. Il resto può essere un disastro totale e lo si può ancora leggere senza problemi. Questo perché la mente umana non legge ogni lettera da sola, ma la parola nel suo insieme.

Molti studenti perdono fino a 1 parola su 4 pronunciate dal loro insegnante a causa di un'acustica ambientale scadente o alla scarsa intelligibilità. L’acustica “sporca” di classi scadenti a livello sonoro corrisponde a cambiare l'ordine delle lettere e aspettare che i bambini capiscano il messaggio. I bambini, tuttavia, non sono così maturi, non sono lettori abili e non sono in grado di ascoltare da adulti. In quanto tale, per garantire che il messaggio trasmesso venga effettivamente ricevuto, occorrono condizioni ottimali per l'ascolto e la comprensione.

La soluzione è trattare acusticamente la classe

Fin dagli albori della radio, le emittenti sono giunte alla conclusione che, a meno che la trasmissione della fonte non fosse chiara e concisa, il messaggio si sarebbe perso. Per risolvere il problema, sono stati installati pannelli acustici assorbenti sulle superfici delle pareti dello studio di trasmissione per sopprimere i riflessi e migliorare l'intelligibilità per l'ascoltatore. Questa pratica è continuata fino ad oggi e le stesse regole si applicano sia che si stia insegnando in classe, predicando in un luogo di culto o trasmettendo una lezione di apprendimento a distanza su Internet.

Come funziona l'assorbimento acustico

Il suono, sotto forma di energia acustica, penetra nel pannello acustico poroso dove fa vibrare minuscole fibre interne. Ciò causa un trasferimento di energia termodinamica, che in sostanza converte l'energia acustica in calore. I pannelli ad alta densità realizzati in lana di vetro da 6 libbre sono particolarmente efficaci in quanto progettati per assorbire energia nello spettro vocale critico. Invece di essere riflesso sulle superfici del muro, il suono viene assorbito. Il rumore ambientale in classe si riduce, così come riduce significativamente il campo riverberante, e l'intelligibilità migliora notevolmente.

Stima della quantità di trattamento acustico necessario per risolvere il problema

Per determinare quanto trattamento acustico è necessario per sistemare l'acustica di una stanza, occorre prima determinare il tempo di riverbero (RT) presente nella classe, semplicemente battendo le mani e ascoltando il decadimento durante il conteggio. Se il decadimento dura più di 1 o 2 secondi, aggiungere pannelli acustici al muro sarà molto utile. Per le aule, coprire tra il 17% e il 25% della superficie della parete con pannelli acustici in lana di vetro da 6 libbre produrrà un miglioramento molto evidente del comportamento acustico della stanza.

La seguente tabella descrive il tempo di riverbero medio di un'aula che misura 90m2 con un'altezza del soffitto di 3,65 metri. Il tempo di riverbero previsto per questa stanza è di 1,9 secondi senza trattamento acustico.

Copertura

15%

20%

25%

Trattamento necessario

20 m2

27,5 m2

34,5 m2

Scatole di pannelli necessarie

5

6

8

Stima del costo materiale

$2,500

$3,000

$4,000

Costo per studente / anno

$4.17

$5.12

$6.67

Tempo di riverbero stimato

.9 secondi

.7 secondi

.4 secondi

L'area della superficie del muro per questa stanza (140 m2) viene determinata moltiplicando la larghezza o la lunghezza del muro in base all'altezza. Ridurre il tempo di riverbero a 0,7 secondi migliora notevolmente l'intelligibilità, che a sua volta consente all'insegnante di comunicare in modo efficace con un volume uniforme, oltre a contribuire a mantenere il livello di rumore ambientale della stanza notevolmente più silenzioso. L'applicazione di pannelli acustici per un 17% ~ 20% della superficie della parete disponibile fornirà risultati efficaci.

Quando le superfici delle pareti sono occupate da finestre e lavagne, si consiglia di montare o appendere pannelli al soffitto. La soluzione più praticata è sospendere i pannelli dal soffitto. Il vantaggio aggiunto dello spazio aereo creato dietro il pannello quando sospeso aumenta la superficie assorbente del pannello. Ciò è particolarmente efficace nelle caffetterie rumorose. Per le aule con controsoffitti a T, sono disponibili pannelli acustici in grado di sostituire il rivestimento originale in fibra compressa non assorbente. Il posizionamento effettivo del pannello non è così critico come si potrebbe pensare. Si tratta di utilizzare a proprio vantaggio lo spazio disponibile, distribuendo uniformemente i pannelli intorno alla stanza.

Un'aula priva di riverberazione e rumore eccessivi è molto più favorevole all'apprendimento e contribuisce notevolmente a migliorare il successo degli studenti, indipendentemente dal fatto che lo studente abbia o meno dei problemi di apprendimento. Ridurre il livello sonoro ambientale rende anche più facile insegnare, riduce lo stress e la stanchezza dell'insegnante e riduce significativamente l'affaticamento dell'ascolto per tutti. Quando si considera l'insegnante, i benefici per gli studenti e il costo relativamente basso implicato nell'installazione di un trattamento acustico, una soluzione pratica per i distretti scolastici e le istituzioni secondarie che si preoccupano di ottenere i massimi risultati dal proprio corpo studentesco è prontamente disponibile.

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