Lärm in der Schule Arbeitsalltag von Lehrkräften? Folie 1

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1 Lärm in der Schule Arbeitsalltag von Lehrkräften? Wege zu einer neuen Qualität t von Schule Gerhart Tiesler Hildesheim 28. Okt Folie 1 Lärm? Die größte Offenbarung ist die Stille (Laotse) Was ist unter dem Begriff Lärm zu verstehen? Hier einige sehr subjektive Definitionen, die auch die unterschiedlichen Auffassungen zeigen. Eines Tages wird die Menschheit den Lärm bekämpfen müssen wie die Cholera oder die Pest (Robert Koch, ) What a beautiful noise (Neill Diamond) Folie 2 Lärm...ist ein unerwünschtes Geräusch, das zu einer Belästigung, Störwirkung, Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit, besonderen Unfallgefahren oder Gesundheitsschäden führt. Die Definition von Lärm in wissenschaftlichem Sinn unter Berücksichtigung des Informationsgehaltes bzw. der Schädigung. Alle Definitionen enthalten die Faktoren Störung, Beeinträchtigung und Schädigung. Hoffmann/von Lübke/Maue Folie 3 1

2 Unterrichtsstil Technische Ausstattung Raumklima Sauberkeit??? Beleuchtung Schule? Raumakustik Soziale Aktivitäten Pädagogik Belüftung Temperatur-/ Klimakontrolle Bezahlung Möbel Arbeitsmaterial Sicherheits- Standards Unter dem Begriff Schule wird in erster Linie die Pädagogik im weitesten Sinne verstanden, die Rahmenbedingungen, unter denen der Unterrichtsprozess stattfindet, bleiben unbeachtet. Umwelt Barrierefreiheit Folie 4 Unterrichtsstil Technische Ausstattung Raumklima Arbeitsplatz Schule Sauberkeit Soziale Aktivitäten Ergonomie Pädagogik Arbeitsplatz Beleuchtung für Lehrer und 9,4 Mill. Schüler Belüftung Raumakustik Temperatur-/ Klimakontrolle Bezahlung Möbel Arbeitsmaterial Sicherheitsstandards Umwelt Barrierefreiheit Folie 5 Unterrichtliche Realität t? Pädagogik Weshalb sollte nicht auch dieser Arbeitsplatz, und zwar für Lehrer und Schüler, mit den Methoden der Arbeitswissenschaft untersucht werden? Im Sinne einer Humanisierung der Arbeitswelt müssen wir auch von einer Ergonomie der Schule sprechen und diesen Arbeitsplatz entsprechend gestalten. unterrichtliche Realität Bauphysik Arbeitsmedizin Eine Beschreibung des Unterrichtsprozesses erfordert einen interdisziplinären Ansatz. Mindestens drei Disziplinen sind erforderlich, um Unterricht in seiner Realität abzubilden: - Bauphysik für die Arbeitsumgebung - Pädagogik zur Beschreibung des Arbeitsprozesses - Arbeitsmedizin zur Beanspruchungsanalyse von Lehrern und Schülern Folie 6 2

3 :03:05 Temp CO2 rel.f Amplitude [Index] Schulergonomie Pädagogik unterrichtliche Realität Arbeitsmedizin Bauphysik Folie 7 Erstellung eines Gutachtens zur Belastung im Lehrerberuf Stressfaktor leiser Lärm Mich belastet seitens der Schülerinnen und Schüler vor allem... i.a. Senator f. Bildung [105]... der Lärm, den die Schülerinnen und Schüler machen. ist zu vernachlässigen stimmt eher nicht trifft etwas zu trifft voll zu Antworten [%] N=1159 Quelle: ISF Universität Bremen, 1999 (Fb 989) Folie 8 Je Klasse 1-5 Tage vor Interv. 1-5 Tage nach Interv. Je Schule 1-8 Klassen 3-5 Schulen S3 Feldforschung Der leise Lärm den Schüler machen ergab sich als zentraler Stressor in einer Befragung zur Belastung und Beanspruchung von Lehrern im Rahmen eines Forschungsvorhabens des ISF. Entsprechende Lärm- Messungen bestätigten die Fragebogendaten. unterrichtliche unterrichtliche Realität unterrichtliche Realität S1 S2Realität Amplitude Projekt Ermüdung Messgrößen zur Beschreibung des Unterrichtsverlaufes: - Raumakustik - Schalldruckpegel - Raumluft CO 2 - Herzfrequenz - Unterrichtsbeobachtung Messdatenaufnahme erfolgt kontinuierlich als Zeitreihe, insgesamt ca U.Std. an 8 Schulen, Klassen, 2 bis 10 Tage je Klasse, und immer vor/nach einer Intervention Folie 9 3

4 Was bedeutet eigentlich xy db(a)? Lärmsituation in der Umwelt In dieser allgemeinen Darstellung von Schalldruckpegeln sind zusätzlich eingetragen: - 55dBA Obergrenze für Arbeitsplätze mit überwiegend geistiger Tätigkeit - - dba menschliche Stimme dba Unterricht - >80 dba Spitzenwerte im Unterricht und Sportunterricht Folie 10 Lärmsituation in der Umwelt Steinzeit regelmäßig sehr häufig gelegentlich bis regelmäßig sehr selten Steinzeit - Neuzeit Schallintensitätsbereich Leise 0- db mäßig laut - db laut -90 db sehr laut über 90 db Neuzeit sehr selten bis gelegentlich selten bis regelmäßig regelmäßig bis sehr häufig gelegentlich bis regelmäßig Vergleich der Situation, in der sich das menschliche Gehör entwickelt hat mit der heutigen Situation. 20 db lauter bedeutet 100facher Schalldruckpegel. Eine Anpassung im Sinne der Evolution kann in so kurzer Zeit nicht erfolgen. Eine Empfindlichkeitsregelung ähnlich der Helligkeit beim Auge hat die Natur nicht vorgesehen. Folie 11 Schallpegel eines Schultages Schallpegel [dba] : Mathe/ Stillarbeit U -S td 1 Wie laut ist es im Unterricht? 2.: Deutsch/ U -S td Stillarbeit 2 1.P a u se 3.: leere Klasse U -S td 3 4.: Deutsch/ U -SStillarbeit td 4 08:00 08:20 08: 09:00 09:20 09: 10:00 10:20 10: 11:00 11:20 11: 2.P. U -S td 5 12:00 Zeit [h:min] Typischer Verlauf des Geräuschpegels in einer Grundschulklasse über den Unterrichtstag. 1. Stillarbeitsphasen sind deutlich zu erkennen, werden aber im Laufe des Tages immer lauter, ca. 11 db Anstieg 2. In einem leeren Klassenraum ist es laut durch Geräusche aus dem Schulgebäude und von außen (in Schweden sind max. dba zugelassen) Folie 12 4

5 Schallpegel im Unterricht Schallpegel LAeq [dba] 10././90.PR Lärmbilanz sortiert nach Schulen Feldschule Laborschule Schule I Schule II Schule III Schule IV Schule V Vergleich der Arbeitsgeräuschpegel verschiedener Schulen (mittlerer Pegel im Unterricht): - Schule IV ist ein Sek I Zentrum, alles andere sind Grundschulen - Schule II und III sind baugleich(!) - Schule III und V haben einheitliches pädagog. Konzept (Rituale, Verhalten, etc.), in Schule II bleibt es jedem Lehrer überlassen, es im vollen Umfang zu beachten Folie 13 Pädagogische Intervention Wie funktioniert der Hörvorgang? Wann ist es laut, wann ist es leise? Was macht der Lärm mit mir und meinem Ohr? Was kann ich tun, damit es im Unterricht leiser wird? In zwei Klassen der Schule II wurde über 5 Std. eine Unterrichtseinheit zum Thema Lärm durchgeführt, Soundear dient als Anzeige für den aktuellen Geräuschpegel und wird zur Kontrolle für zwei Wochen im Unterricht verwendet. Folie 14 Pädagogische Intervention Schallpegel [db(a)] L Aeq, L A95, L A1 Schule II/Klasse E vor Int. nach Int. vor Int. nach Int. vor Int. nach Int. Auswirkung der Intervention (Vergleich 1 Woche vor Intervention mit 1 Woche nachher): - mittlerer Pegel im Unterricht sinkt um ca. 2 db - lauteste U.Std. sinkt um 8 db - Spitzenpegel (lautesten 5% der Unterrichtszeit) sinken um 14 db Nachhaltigkeit konnte nicht geprüft werden. L Aeq-k L A95-k L A1-k Folie 15 5

6 STI 0,90 0,85 0,80 0,75 0, 0,65 0, R201 R202 R205 Raumakustik Sprachverständlichkeitsindex STI R209 R11 R13 R15 Sehr gut R26 A.1.1 A.1.3 gut A.2.1 B.1.2 C.1.9 C.1.10 D.1.3 E.1.4 Vergleich der Raumakustik in Klassenräumen an 3 Schulen mittels STI (0=ganz schlecht, 1=optimal). Für Schulen wird STI>0,75 gefordert. - % der Klassen genügen den Anforderungen - S2 Schulbau von S3 renovierte und Neubau Klassen - S1 Schulbau von 1972 Klassenraum S1 S2 S3 Folie 16 Raumakustische Intervention Nachhallzeit [sec] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Klassenraumsanierung k 2k 4k 8k Frequenzband [Hz] vor Sanierung nach Sanierung Raumakustik, (Nachhallzeit in Abhängigkeit von der Frequenz) einer Klasse der Schule V aus Folie 13. Jeweils 3 Kurven (leere Klasse, % und 100% Schüler). - vor der raumakustischen Sanierung erfüllt der Raum auch nicht die Bedingungen der alten DIN nach der Sanierung besser als die Forderung der neuen DIN (Hörsamkeit in kleinen und mittelgroßen Räumen) Folie 17 Raumakustische Intervention Durchgeführte raumakustische Sanierung: - vollflächige Bedeckung der Raumdecke mit einem Klasse A Absorber - im Randbereich zusätzlicher Bassabsorber - Rückwand zu % Wandabsorber (als Pinwand zu nutzen) Folie 18 6

7 SPL & RT & Pädagogik L Aeq vor und nach Sanierung der Raumakustik Schallpegel LAeq,5min [dba] 13,3 db!!! Vor San. RT 0,7 s Nach San. RT 0,4 s Lehrerzentriert Schülerzentriert Unterrichtsform Datensatz: alle U.-Std. Schule V Auswirkung der Raumsanierung auf den Arbeitsgeräuschpegel im Unterricht, unterschieden nach Frontalunterricht (Lehrerzentriert) und Gruppenarbeit (Schülerzentriert). Angegeben sind die Mittelwerte über alle U.Std. einer Woche vor und nach der Sanierung. Die physikalisch mögliche Reduzierung des Geräuschpegels beträgt für diesen Raum max. 3 db! Die restliche Reduzierung von 10 db ist auf das veränderte Verhalten der Schüler und Lehrerin zurückzuführen. Folie 19 Arbeitsgeräuschpegel L Aeq,5min LAeq 5min [dba] Kl. Mo+Di+Do Doppelstunde + 11 db!!! Ermüdung??? Verlauf des Arbeitsgeräuschpegels in einer 1. Klasse an drei Tagen mit identischem Stundenplan. Besondre Aufmerksamkeit verdient der immer ansteigende Geräuschpegel im Laufe des Tages um ca. 11 db. Eine mögliche sinnvolle Hypothese für diesen Anstieg ist zunehmende Ermüdung. 07: 08:10 08: 08: 09:10 09: 09: 10:10 10: 10: 11:10 Zeit Datensatz: Schule I Folie 20 Verdacht: Ermüdungs-Phänomen? dungs-ph nomen? Grundgeräuschpegel LA95 [dba] Tagesverlauf L A95 vor und nach Sanierung 65 L A95 RT=0,7 s L A95 RT=0,45 s Eine Überprüfung dieser Hypothese an den Daten der Schule V aus Folie 13 ergab im Vergleich vor und nach der raumakustischen Sanierung zumindest eine Bestätigung bezogen auf den Stressor Lärm, der in jedem Falle Ermüdung zur Folge hat U.-Std. Daten: Schule V, alle U.-Std. Folie 21 7

8 Nach jeder Unterrichtsstunde wurden die Lehrkräfte befragt Wie laut empfanden Sie die Unterrichtsstunde? extrem leise Lärmempfindlichkeit schmerzhaft Eine Befragung aller Lehrkräfte zu jeder aufgezeichneten Unterrichtsstunde, jeweils im unmittelbaren Anschluss, enthielt auch eine Frage zur Lärmsituation, die auf einer Skala zu beantworten war Aus subjektiv eingeschätzten Werten und gemessenem Schallpegel wurden Empfindlichkeits-Werte berechnet Folie 22 Lärmempfindlichkeit: quantifizierte Werte (Beispiel) Schallpegelbewertung Lärmempfin dlichkeit = realer Schallpegel Schallpegel gemessen dba dba Schallpegel bewertet 1 7 Lärmempfindlichkeit berechnet 0,017 0,117 Der Vergleich der subjektiv eingeschätzten Geräuschsituation mit dem objektiv gemessenen Schallpegel ergab durch Quotientenbildung ein Verhältnismaß. Diese so definierte Lärmempfindlichkeit ist umso größer, je höher ein gleich lauter Pegel eingeschätzt wird. Schallpegelbewertung Lärmempfin dlichkeit = gemessener Pegel Folie 23 Lärmempfindlichkeit im Tagesverlauf Lärmempfindlichkeit 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 Alle so berechneten Lärmempfindlichkeiten von allen beteiligten Lehrkräften und allen U.-Std. ergibt im Mittel eine stetige Zunahme über den Schulvormittag, auch eine Folge zunehmender Ermüdung. Wegen des Verhältnismaßes ist der über den Tag steigende Geräuschpegel hier bereits eliminiert. 0,03 U1 U2 U3 U4 U5 U6 Folie 24 8

9 Modellrechnung der CO2-Entwicklung Klassenraum mit 25 Schülern (GS) Ohne körperliche Aktivität Luftwechselrate 0,6 je Stunde (Fenster geschlossen) (QUIRL/CO2 [NLGA]) Raumklima Folie 25 Burgerstein & Netolitzky (1902) Die Ermüdungshypothese aus den Untersuchungen zum Thema Lärm richtete die Aufmerksamkeit auf einen gesicherten Ermüdungsfaktor, die CO 2 -Konzentration in der Raumluft. In der DIN 1946 werden für Konzentrationen von 1000 bis 10ppm Befindlichkeitsstörungen angegeben, über 10ppm Wahrnehmungsstörungen. Der Verlauf der CO 2 -Konzentration in der Grafik bezieht sich auf einen ungelüfteten Klassenraum (Modellrechnung) bei einem Anfangswert von 800ppm, Außenluft hat 3ppm. 1000ppm wurde bereits 1902 von Burgerstein als oberer Grenzwert gefordert. Schallpegel Arbeitsgeräuschpegel L Aeq [dba] Arbeitsgeräuschpegel Lüftung und Tageszeit U.-Stunden Im Rahmen einer Untersuchung zu Ermüdung im Unterricht wurde durch eine 2- minütige Lüftungspause nach 20min Unterricht neben der Verbesserung der Luftqualität vor allem eine Verbesserung der Arbeitssituation erreicht, so kam es zu keinem Ermüdungsanstieg des Geräuschpegels, es zeigte sich ein ähnliches Verhalten wie bei der akustischen Raumsanierung. Hier wird der Stressor CO 2 reduziert! ( ) vor Intervention ( ) nach Intervention Folie 26 Geräuschpegel und Raumakustik SPL [dba] Alle Unterrichtsstunden (S3) LAeq -0,6 db -2,9 db LA95-1,3 db -1,6 db In Klassenräumen mit unterschiedlicher Raumakustik wirkt sich die Verbesserung der Raumluftqualität bezogen auf die Arbeitssituation unterschiedlich aus. In Räumen mit guter Akustik wird die Arbeitssituation deutlich ruhiger als in den schlechteren Räumen. Die Raumakustik hat hier die stärkere, dominierende Wirkung. ohne vor I. Lüftung nach mit I. RT > 0,6 s RT < 0,6 s Folie 27 9

10 HF als Beanspruchungsindikator HR 20 Problemlösen Die Herzfrequenz (HF) dient als zuverlässiger Beanspruchungsindikator, da sie sehr empfindlich reagiert, aber auch unspezifisch. Ohne Protokoll der Situation ist eine Auswertung nur sehr schwer möglich. Anspannung Im Vergleich zu Sitzen in Ruhe 10 0 Spannung Freude Schreck Kopfrechnen Die Grafik zeigt die Größenordnung der Veränderung der HF aus einer Ruhesituation im Sitzen heraus. Entspannung -10 Liegen in Ruhe Folie 28 Belastung und Beanspruchung 90 SPL und HR 5min der Lehrerin 110 Eine typische Beanspruchungsreaktion der HF während des Unterrichts in Abhängigkeit von dem aktuellen Arbeitsgeräuschpegel im Klassenraum. (Lehrerin Schule V, Folie 19) 80 Herzfrequenz 100 SPL L Aeq [dba] Herzfrequenz [1/min] SPL 7: 8:10 8: 8: 9:10 9: 9: 10:10 10: 10: 11:10 Folie 29 Beanspruchung im Unterricht Ermüdung und Aktivierung FU > % Laborschule Aus den HF-Aufzeichnungen lassen sich zwei wesentliche Parameter berechnen, Anteile von Aktivierung und Anteile von Ermüdung. RT 0.7 s RT 0.4 s N = % Ermüdung Aktivierung Für die Lehrerin der Schule V (Folie 13, 19, 29) ergeben sich die nebenstehenden Verhältnisse für die Zeit vor (RT=0,7s) und nach (RT=0,4s) der Sanierung des Klassenraumes. Bei guten Arbeitsbedingungen sind die Anteile von Aktivierung und Ermüdung gleich. Folie 10

11 Beanspruchung im Unterricht Ermüdung und Aktivierung - Alle U-Std. der Feldschule Entsprechendes gilt für 12 Lehrer der Schule III (Folie 13), von denen eine Hälfte unter akustisch besseren (RT=0,45s) Bedingungen im OG arbeitet, die anderen im EG RT 0.6 s RT 0.45 s N = % Ermüdung Aktivierung Folie 31 Wirkungskette gute Arbeitsbedingungen bessere Kommunikation reduzierter Arbeitsgeräuschpegel geringere Sprechanstrengung geringere Beanspruchung geringere Ermüdung bessere Lehr-Lern-Leistung? humanere Arbeitsbedingungen Aus den bisher dargestellten Zusammenhängen lässt sich eine Wirkungskette schlussfolgern, die zu humaneren Arbeitsbedingungen führt. Folie 32 Noch zu beantwortende Fragen Einflüsse auf: Sozialverhalten Lehren und Lernen Gesundheit Burn-Out Frühberentung??? Diese Fragen sind in einem solch interdisziplinären Ansatz bisher nicht untersucht worden. Aus Einzelbeobachtungen kann aber auf weitergehende Auswirkungen geschlossen werden. Folie 33 11

12 Dies erst einmal zum Thema Lärm Folie 34 Unterrichtsprotokoll Nebenstehend die Software Oberfläche für die Unterrichtsbeobachtung, die unverzichtbarer Bestandteil der Forschungsarbeit war: - Kommunikationsprotokoll Unterrichtsform Redeanteile - Aktionsprotokoll Schüleraktivitäten Lehreraktivitäten Folie 35 Unterrichtsprotokoll LR Lehrerrede Zusammenfassende Darstellung einzelner Protokollparameter, abhängig von der Fragestellung, in % der Unterrichtszeit. Unterrichts - Grid SzU Schülerzentrierter U. Dia Dialog LzU Lehrerzentrierter U. SR Schülerrede Folie 36 12

13 Unterrichtsprotokoll LR Beispiel aus dem Ermüdungsprojekt, d.h. vor und nach Einführung einer 2-minütigen Lüftungspause im Unterricht zur Verbesserung der Luftqualität. SzU LzU SR Dia Bei nahezu gleichen Unterrichtsbedingungen verbessert sich lediglich der Dialog- Anteil. Nach Aussagen der betroffenen Lehrkräfte die Gesprächsform, die bei aufmerksamen Schülern dominiert. Alle Klassen vor ( ) und nach ( ) Intervention Folie 37 Dysfunktionale Aktivitäten ten dysfkt. Aktivität / U.-Std Eine deutliche Reduzierung von Störungen des Unterrichts durch Schüler durch Einführung der Lüftungspause weist ebenfalls auf eine verstärkte Aufmerksamkeit hin U.-Std. ( ) vor Intervention ( ) nach Intervention Folie 38 Disziplinierungen Entsprechend geringer sind auch die Disziplinierungen seitens der Lehrkräfte. 35 Disziplinierungen / U.-Std U.-Std. ( ) vor Intervention ( ) nach Intervention Folie 39 13

14 Im Rahmen des Ermüdungsprojektes wurde mit allen beteiligten Schülern vor und nach dem Unterricht in der Klasse ein Aufmerksamkeitstest durchgeführt. Der Vergleich der Testergebnisse ergab in der Regel einen Übungsgewinn über den Vormittag. Dieser Gewinn fiel umso geringer aus, je größer die gesamte CO2-Belastung über den Vormittag war, gemessen als Zeit, in der die Konzentration über 1000ppm lag. bis bis bis bis bis bis bis bis 20 bis bis 20 5 bis bis 15 0 bis 5 < kleiner Übungsgewinn größer > Aufmerksamkeitsleistungen CO2 1.0 tag Belastung [min] Folie Die Bedeutung der Raumluftqualität wurde bereits im Handbuch der Schulhygiene von 1902 neben vielen anderen Parametern der Schulhygiene (heute: Schulergonomie) hervorgehoben. Burgerstein forderte bereits 1000ppm als Obergrenze! Inhaltsübersicht II. Das Schulzimmer Folie 41 Ein Beispiel für die Umsetzung der Erkenntnisse zum Thema Lärm in Schulen ist die Astrid Lindgren Schule in Bremerhaven. Die konsequente Berücksichtigung der Raumakustik sowohl in Klassenräumen als auch in Funktionsräumen und in Verkehrsbereichen (Flure, Pausenhalle, Sanitär, etc.) und eine Erweiterung auf die gesamte Gestaltung ergab in der Summe eine Schule zum Wohlfühlen (Aussage von Lehrern und Schülern) mit sehr gutem Sozialverhalten (kein Vandalismus). M öglichkeit der Realisierung? Möglichkeit Folie 42 14

15 Beispiele für die Gestaltung von Fluren (li oben, Pausenhalle (re oben) und Klassenräumen (li unten). Die Rasterdecken sind akustisch der besten Absorberklasse zugeordnet und durch die sichtbare Rasterung besonders preiswert. Hier steht die Funktionalität vor Design, was von allen Beteiligten besonders geschätzt wird. Folie 43 Gute Schule ist machbar! Packen wir es an! Vielen Dank für r Ihre Aufmerksamkeit Das Institut wurde am 31.Okt an der Universität geschlossen Folie 44 FB 989 Zum Nachlesen FB 10 FB 1071 Literatur zu diesem Thema der Schulergonomie, in der die dargestellten Zusammenhänge und Erkenntnisse nachzulesen sind. Wb Belastung und Beanspruchung von Lehrerinnen und Lehrern ISBN X 17,00 Lärm in Bildungsstätten ISBN , Akustische Ergonomie der Schule ISBN ,00 Gesundheitsfördernde Einflüsse auf das Leistungsvermögen im schulischen Unterricht ISBN ,00 Folie 45 15