照明、供暖、通风、声学对学习成绩的影响

类别:行业新闻    发布时间:2019-03-14 11:08    浏览:

近年来,新西兰教育部在大力推进一种新式教学环境,灵活学习环境(Flexible Learning Spaces),他们将其称之为面向未来的学习环境。灵活学习环境,是一种开放式的学习环境,没有固定的课桌,也没有传统的实体教室墙壁。由于这种学习空间的灵活性、开放性和使用自由性,在空间基本设施的设计和质量上可能有更高的要求,才能保证学生的学习效果。

就此新西兰教育部专门去做了相关的研究综述,《Flexible Learning Spaces:The impact of physical design on student outcomes》,本篇文章则是节选自该调研报告,探讨优质的灵活学习空间设施该具备的四个核心要素:照明、供暖、通风、声学,对学生学习成绩的具体影响。

Overall impact of facility design and quality

整体的设施设计和质量的影响  

有大量的研究表明了设施质量和设计对学生成绩和学生学习的参与程度有直接影响。设施不足会对学生的成绩和参与产生不利影响,早在80年代,直到近期都有对这一专题的相关研究。

一些研究发现,如果设施质量从差提高到中等,则学生成绩会有所提高;如果设施质量从中等提高到优质,则学生成绩会进一步提升。虽然有些人的研究声称设施质量的回报正在减少,但一项研究发现,在标准化成绩测试中,被评为设施较差的学校学生与被评为设施合格的学校学生之间存在着5.45%的成绩差距。这项研究发现,设施较差的学校学生与设施质量优秀的学校学生之间的总体成绩差距为10.9%,并且该研究也表明,更多的设施改进会进一步提高学生的成绩。

对165所学校进行的一项大规模研究通过对比三类(学习环境过时、现代、半现代)学校的学生成绩,衡量了学习空间质量对学生成绩的影响。这三类学校的学习空间质量是根据照明、通风和声学对环境进行分类的。研究表明,学生的学习成绩在现代学习环境中最高,在过时的学习环境中最低。

  Lighting  

照明

许多研究表明,合适的照明亮度和照明来源与学生成绩和学习参与度之间存在联系。这些研究包括照明亮度、光源类型、照明的可操控性和光照分布这些不同因素对学生成绩的影响。

关于光照分布的研究往往更具有技术性,然而即使对照明的技术方面得出了最佳实践结论,可能对学生成绩产生的影响也只能作出推断。大多数其他研究都集中在照明水平充足与否,以及自然照明和人工照明的对比。

尽管关于什么是最优的实践标准还存在争议,但所有研究结果都认为照明对学生成绩有重要影响这一基本结论。有研究表明,自然采光是最优选择,但研究也指出了仅仅依靠日光来进行学习空间照明是不切实际的。

那些进一步区分人工照明类型的研究往往倾向于认为白炽灯照明比荧光灯照明更适合学习环境,并认为荧光灯可能会减少学生的注意力,增加多动症的行为。如果使用荧光灯,还必须注意适度,因为荧光灯的过度闪烁可能导致患有光敏性癫痫的学生癫痫发作。

最常被引用的关于照明对学生成绩影响的研究是由 Heschong Mahone 团队进行的,该研究涉及20 000多名学生的样本数据。这项研究得出的结论是:在自然日照光源较多的环境中学习的学生能取得更好的成绩,而且他们在学习上的进步也比其他学生要快得多。照明对成绩的影响也得到了另一项研究的证明,这项研究检测了转校学生的成绩水平,并发现那些转到学习空间自然光照明较多学校的学生成绩相较于转校前有显著的提高。

另一项涉及71所学校的研究发现,自然采光与学生在阅读和科学方面的取得更好的成绩相关。一项针对已有环境对学生成绩影响的多层次分析研究发现,照明是取得好成绩的七大重要环境因素之一。在环境因素模型中,光照在提高学生成绩方面影响力占比是21%。

窗和天窗都是自然光的来源,但是由于窗对学习有潜在的积极作用,也有额外的消极影响,因此对窗的大小和位置有更多细分的研究。关于窗口是否会影响学生的学习,也存在意见分歧。这些是建设具有创新学习环境的学校需要考虑的重要因素,因为近期建造的一些学校故意将窗户放在较低的地方,以便学生能够较容易的看到外面的视野,并使窗户具有“邀请户外活动进入室内”的效果。

与之相反的是,一些教师更喜欢设置较高的窗户,以使课外活动不会分散学生的学习注意力。而最近对学龄前学生的一项研究发现,外部窗户和自然景观的存在与学生的学习参与存在正相关的关系。

一些使用了教室后的评估发现,室内和外部窗户会分散学生的注意力,有些学生可能会发现很难集中精力。对于哪些需要帮助他们学习的学生尤其如此,例如患有自闭症(ASD)的学生很可能被学习空间外面的的视觉刺激分散注意力。

其他研究强调照明可控性对于学生学习和教师工作状态的重要性。观察性研究以及包括来自学生和教师参与者的意见的调查研究发现,照明偏好不是恒定的,而是根据学习活动、一天中的具体时间和个体的学生需求而变化的。这些研究结果表明需要教师来控制照明以获得最大化的效果。

教师和学生意见中最常见的是眩光问题,而且眩光问题在不同学习空间、季节和一天中的时间都不一样。另外的问题是,难以为特定活动定制照明效果,如观看电影或PPT展示等活动。在最近建造的学校中,眩光和窗户边太阳光造成的高温仍然是一个待解决的问题,这表明,在设计阶段,最大限度地利用自然照明的好处,同时最大限度地减少不利因素,是需要进一步思考的问题。

然而,一项研究警告说,不要将减少窗口数量作为减少日光眩光的一种策略,研究认为这是“一种消极的设计方法”。同样重要的是,学习空间的用户不要不经意地用学生作品或类似的物品遮住窗户,这会降低自然光的光照水平。

  Heating  

供热

学生成绩和学习参与度与学习空间中温度的联系,关于这方面的相关研究,其结论通常是一致的。针对已有环境对学生成绩影响的多层次分析研究发现,在环境因素模型中,温度在提高学生成绩方面影响力占比是12%。

一项相关研究综述得出结论:对于提高学生成绩,供暖和室内空气质量是设施设计和质量的最重要的特征。然而,关于最佳温度范围的研究结果并不一致,因为它受到诸如湿度、活动类型以及个人需求和偏好等因素的影响。测试教师表现和学生成绩的研究认为,学习空间不合适的温度除了对学生成绩有消极影响外,还会导致教师工作状态变差。

与照明相似,研究强调供热系统可操控的重要性与教师和学生表现的之间的关系。调研中,学生意见强调了“不太热和不太冷”的学习空间的重要性,而教师则强调对供暖的控制是总体舒适和保证学生学习效果的核心。通过控制学习环境的温度,教师可以考虑较低活动水平的学生的舒适度和不同的移动需求。

 

有些学生的活动率可能与班上其他学生不同,因此该空间的温度可能需要略高于所有学生都从事相同水平的体育活动的空间。

传统的散热器采暖系统提供直接的热量,这可能对学生的健康和安全构成威胁。然而,目前的学校设计实践正在摒弃这样的系统,这意味着在新的建校环境中,这将是一个较少的考虑因素。在新西兰,有些地方用锅炉来供热,但如果只能加热学习空间,没有降温的系统,则可能不适合。

  Ventilation 

空气流通

许多研究显示了充分通风对室内空气质量的影响,并得出结论认为,不良的室内空气质量与学生的不良的表现有关,还包括头晕、头痛和哮喘症状等身体问题。挥发性有机化合物从一些家具材料中释放出来,这降低了室内空气质量,并可能导致哮喘或过敏反应等健康问题。健康需求高的学生通常最容易受到不良空气的影响。

大多数关于室内空气质量的研究并没有将学生成绩作为一个变量来衡量,而是倾向于推断健康问题有可能导致旷课或课堂上注意力不集中的增加,而这些问题将间接影响学习成绩。室内空气质量对学生健康结果的影响得到了一项研究的支持,这项研究在两个日托中心“清洁”空气,并发现缺勤现象因此而减少。

前文提到的,建筑环境对学生成绩影响的多层次分析研究发现,在环境因素模型中,空气流通在提高学生成绩方面影响力占比是16%。美国的一项测试学生成绩的研究中发现,学习空间中是否有空调导致了三年级学生的英语成绩有1.6%的差距(学生为8至9岁),五年级的英语有2.8%的差距(学生为10-11岁),和五年级应用科学的成绩有4.8%的差距。

其他研究的结果与上述结果一致,但许多研究结果并不直接适用,因为它们将气候控制和通风作为一个单一变量,而且也可能仅仅基于一项课堂任务来衡量成绩。

供暖和通风常常被认为是相互关联的,有些系统,如热回收系统,具有加热和通风的特点。然而,其他供暖系统,如标准热泵,在不引入新空气的情况下回收室内空气,并没有提供通风带来的改善室内空气质量的好处。

 Acoustics 

声学  

新西兰的一项研究发现,教师和学生并不认为声学与灵活学习空间的其他核心特征一样重要。与通风类似,大多数研究从学生健康或学习参与度方面列出了不良声学的负面结果,并间接推断了它们对学生成绩的影响。

学习空间声学受三个相关因素的影响

信噪比差:教师的声音与背景噪声相比

过度的声音混响:以混响时间或声音在房间中“反弹”或“回响”的时间来衡量

高分贝的环境噪音:空置时学习空间中的噪音

研究表明,低劣的声学环境可能会对学生的成绩产生不利影响,导致他们错过或曲解老师的部分讲解,这可能导致他们完全退步。一项研究发现,教师在有外部噪音干扰时停止授课会导致教学时间减少11%。一些学生也可能会发现嘈杂的环境让人分心或心烦意乱。尽量减少或消除突然发出的噪音有利于建立一个合适的声学环境。可以用绝缘材料减少声音传播,以及铺设地毯等吸声材料减少混响,营造高质量的声学环境,创造一个更安静的环境。

对教师表现的研究综述表明,低劣的声学质量也会对教师造成不利影响,包括烦躁、缺乏耐心、不太愿意重复信息和疲劳增加。一项比较这两个群体的研究发现,外部噪音对教师的干扰大于对学生的干扰。

一项英国的研究发现,学习空间的噪音对所有学生都有负面影响,特别是对于那些需要学习帮助的学生。案例研究表明,对声学环境的改进可以使那些听力有困难的学生更容易听到成年人和同龄人的说的话。

考虑学生因为耳朵感染或过敏导致的短期听力损失,声学环境也应该被重视,也应该考虑到听力有损伤的学生的状况。例如,与其设置容易让一些学生心烦意乱的铃声,不如用较低的响铃音量和视觉信号来表示,这样还能让失聪的学生也接收到信息。

采用声场放大系统这类技术可以放大教师语音的音量,从而提高信噪比。新西兰一项对唐氏综合症学生使用声场放大的研究发现,当老师的声音被放大10分贝时,学生能够感知到更多的语音信息。

Conclusion

结语

学校总体设施的质量和设计会不同程度的影响学生的学习状态和效果,这是可想而知的。不仅是对于新西兰的灵活学习环境的基础建设,对于普通的传统教学环境也是至关重要的。

照明、供暖、通风和空气质量、声学环境这几大要素是构建一个良好的学习环境的重要基础,对于学校学生的学习效果甚至是健康成长,以及教师的授课效果和身体健康也都有影响。相信随着国家对于孩子们健康成长的重视,以及校方家长等多方人士的关注,学校能够为学生提供越来越健康和促进孩子取得好成绩的学习空间!