崔家傲 馬 蕙
(天津大學建筑學院 建筑技術(shù)科學研究所 天津 300072)
兒童的成長發(fā)展與其所處的物理環(huán)境密切相關(guān)[1],長期接觸噪聲對兒童健康的不利影響證實了作為物理環(huán)境組成部分之一的聲環(huán)境對兒童成長發(fā)展的重要性[2?4]。學前兒童特殊且敏感的聽覺感知與不成熟的認知能力使其極容易受到不良建筑聲環(huán)境的負面影響[5?6]。幼兒園是多數(shù)國家學前兒童除家庭之外停留時間最長的場所,也是學前兒童進行初步認知活動的場所?;谏鐣W前兒童健康的重視,幼兒園聲環(huán)境持續(xù)受到國外研究人員的關(guān)注,研究成果日益豐富。
近年來,我國學界也逐漸意識到教學建筑聲環(huán)境的重要性,教室聲學領(lǐng)域成果不斷涌現(xiàn)。但研究對象多集中于小學至高校的教室聲環(huán)境[7?9],幼兒園聲環(huán)境并未得到相關(guān)人員的重視。幼兒園生活用房的空間布局與承載活動類型的特殊性使其聲環(huán)境與傳統(tǒng)教室聲環(huán)境有顯著差異,有必要給予特殊關(guān)注。因此,為促進我國開展幼兒園聲環(huán)境研究、為我國幼兒園聲環(huán)境設(shè)計與改進提供參考,本文以Web of Science(以下簡稱WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),對國外有關(guān)幼兒園聲環(huán)境的研究成果進行總結(jié)。設(shè)定檢索詞為“(“Preschool*”O(jiān)R“Kindergarten*”)AND(“Soundscape*”O(jiān)R“Acoustic”O(jiān)R“Acoustic environment*”O(jiān)R“Sound environment*”O(jiān)R“Noise”)”,將時間跨度設(shè)置為“所有年份”,最終獲取文獻342 篇(數(shù)據(jù)下載日期為2020年4月16)?;谡c全文閱讀,保留與“幼兒園聲環(huán)境”相關(guān)的原創(chuàng)性研究文獻23篇。在此基礎(chǔ)上,手動加入與主題高度相關(guān)的文獻14 篇。最終對總計37篇核心文獻深入分析,提出幼兒園生活用房聲環(huán)境設(shè)計指導(dǎo),為健康幼兒園聲環(huán)境的創(chuàng)建提供理論支撐。
處于幼兒園中的學前兒童很少使用聽力保護設(shè)備。學前兒童表明幼兒園中的噪聲使其雙耳不適,甚至疼痛[10?11]。部分兒童還表明經(jīng)歷一日的幼兒園生活會出現(xiàn)嗓子痛、聲音嘶啞、甚至失聲的發(fā)聲癥狀[10,12]。瑞典一個針對來自3 所日托中心的10名5 歲兒童的發(fā)聲質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn),噪聲水平高的日托中心的兒童的發(fā)聲問題更為嚴峻[13]。處于幼兒園長時間的高水平發(fā)聲也使學前兒童在相對安靜的環(huán)境中保持高水平的發(fā)聲狀態(tài),形成不良發(fā)聲習慣[14]。
幼兒園的高水平噪聲也會引起學前兒童其他身體部位的不適,包括頭痛、身體疲勞、心跳加速、肚子痛等[10?12,14]。此外,較高的外部噪聲會對學前兒童的午睡質(zhì)量產(chǎn)生影響,使其入睡時間增長、喚醒次數(shù)增加[15]。學前兒童的血壓水平和心率與幼兒園外界道路交通噪聲的關(guān)系也得到學者的廣泛關(guān)注[16?18],但尚未得出決定性結(jié)論。
基于對教師與兒童的主觀調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),幼兒園聲環(huán)境會影響學前兒童的情緒與行為。教師表明,兒童在嘈雜的幼兒園環(huán)境中會表露出悲傷、擔心、不安等消極情緒[14,19]。在針對學前兒童的訪問中,部分學前兒童也表明自己會被噪聲所打擾[10]。瑞典一項研究表明,聲音的心理聲學特征與兒童對聲音的理解、信任、可控性共同決定了兒童是否感覺被打擾:兒童熟悉與信任的聲音,例如來自身邊信任的人的聲音并不會引發(fā)兒童的消極情緒;而不知來源的聲音,例如教室中的某種背景聲、已知聲源卻無法控制的聲音,例如外界交通噪聲,會使兒童感覺被打擾[11]。
幼兒園過多的噪聲會使部分兒童為了使自己被聽見而大聲喊叫[10],也會使部分兒童厭煩喊叫從而放棄與他人的語言交流[14,20]。由噪聲引發(fā)的消極情緒會進一步通過兒童的其他行為所表現(xiàn),具體包括:在互動中產(chǎn)生沖突、參與游戲的積極性降低、消極地退出活動等。較小的活動空間導(dǎo)致的“擁擠”也是產(chǎn)生噪聲的原因之一,一定程度上增加了兒童的緊張情緒,同噪聲一起引發(fā)兒童的“回避”應(yīng)對機制[14]。
幼兒園的背景噪聲對學前兒童的語言信息感知過程產(chǎn)生干擾。在一個針對冰島的18 名5~6 歲兒童的訪問中,有12~14名兒童表明在傾聽同伴或者教師講話時存在難度[10]。一項澳大利亞的研究使5~6 歲兒童在分別在低強度與高強度侵擾噪聲干擾下的幼兒園房間進行“聽聲-圖片選擇”語言感知測試,高強度噪聲干擾下兒童更低的正確率與更長的反應(yīng)時間證實了噪聲對兒童語言信息感知的負面影響[21]。
不良的幼兒園聲環(huán)境對學前兒童的語言使用能力產(chǎn)生影響。Maxwell等使兩組4~5歲學前兒童群體先后在沒有經(jīng)過聲學處理和安裝吸聲板中的教室中進行為期一年的學習,通過縱向比較證明處于混響時間短、背景噪聲級稍低的教室的兒童語言表達與理解能力更為出色,且在解決問題過程中更不容易產(chǎn)生無助感[22]。值得注意的是,兒童在學前階段語言理解能力的不充分發(fā)展會影響其學齡階段閱讀與寫作能力的習得,具體的影響結(jié)果會滯后顯現(xiàn)[23]。
兒童的注意控制力有限[24],突發(fā)的、偏離當前聽覺環(huán)境的聲事件極容易引起兒童注意力的轉(zhuǎn)移[25]。也有研究表明在幼兒園中長期接觸噪聲會使學前兒童屏蔽聽覺刺激的能力增強[26]。盡管該種能力的發(fā)展可以使學前兒童在嘈雜環(huán)境中忽視其中的噪聲刺激[13,27],但會削弱學前兒童分離目標語聲信息與無關(guān)背景噪聲的能力。學前兒童的認知表現(xiàn)也會因為屏蔽聽覺刺激的同時將重要的語聲信息篩除而受到不良影響[27]。
幼兒園聲環(huán)境對學前兒童健康的多種負面影響反映出學前兒童對幼兒園聲環(huán)境的需求,也使研究人員意識到幼兒園聲環(huán)境的重要性。瑞典[13,28?29]、加拿大[30?32]等國家已經(jīng)從多角度開展幼兒園聲環(huán)境研究工作。研究人員主要通過客觀測量與觀察考察幼兒園聲環(huán)境現(xiàn)狀,部分研究輔以訪問幼兒園教師獲得對幼兒園聲環(huán)境更深入的了解。
傾聽與交流是學前兒童于幼兒園內(nèi)進行語言學習、開展認知活動、發(fā)展社會行為的基礎(chǔ),因此學前兒童對幼兒園生活用房的語言清晰度提出一定要求。信噪比是衡量教學環(huán)境語言清晰度的重要指標,與聽者耳邊的語聲信號聲壓級水平和背景噪聲水平密切相關(guān)[33]。與成人相比,兒童需要更高的信噪比(至少+15 dB(A))來滿足其在嘈雜環(huán)境中理解信息的需要[34]。而對于具有特殊需求的兒童,例如聽力受損、非以第一語言學習的兒童,更高的信噪比才能使其較好地理解語言內(nèi)容[35?36]。此外,較長的混響時間會加重前方音節(jié)對后方音節(jié)的掩蔽作用,從而導(dǎo)致語言清晰度的降低[37]。因此在語聲信號聲壓級一定的情況下,需通過嚴格的噪聲控制和混響控制來實現(xiàn)較高的語言清晰度,滿足學前兒童對幼兒園聲環(huán)境的基本需求。
高水平噪聲與較長的混響時間是導(dǎo)致幼兒園聽聞環(huán)境不佳的主要原因。噪聲已經(jīng)逐漸成為教室聲環(huán)境的主要問題,但一項考察不同教育階段教室聲環(huán)境的研究發(fā)現(xiàn),幼兒園的噪聲問題較小學和初中更為嚴重[38]。表1 總結(jié)了不同國家使用靜態(tài)固定設(shè)備對幼兒園噪聲水平的客觀測量結(jié)果[28?32,39?43]。研究人員分別采用“背景噪聲級”與“活動噪聲級”描述空場狀態(tài)下和學前兒童正常活動狀態(tài)下生活用房的噪聲水平。研究建議,適合學生學習的教室的噪聲水平不應(yīng)超過50 dB(A)[44],而多個國家幼兒園生活用房的背景噪聲級與活動噪聲級處于較高水平。附著于教師身上的個體噪聲劑量計的測量結(jié)果往往高于靜態(tài)固定設(shè)備測量結(jié)果[28,31,42],意味著幼兒園使用人員實際接收到更多噪聲。
表1 幼兒園噪聲水平客觀測量結(jié)果Table 1 Ambient noise levels and activity noise levels in preschools
幼兒園生活用房的噪聲由外部侵入聲與內(nèi)部噪聲構(gòu)成。外部侵入聲構(gòu)成與其他教學建筑相似,主要包括道路交通噪聲、相鄰生活用房的活動噪聲、相鄰設(shè)備房間的機械噪聲等;內(nèi)部噪聲主要包括學前兒童與教師的語言聲與活動聲、暖通等機械設(shè)備聲、教學設(shè)備聲等[6,31,38]。學前兒童的語言聲與活動聲是導(dǎo)致幼兒園生活用房活動噪聲級水平高的主要原因[10,39,45]。與處于其他教育階段的學生相比,學前兒童于生活用房中的講話與活動更加自由,且其活動中包含更多的肢體動作與移動,因此無法避免產(chǎn)生更多的語言聲與活動聲。此外,學前兒童的活動也需教師給予更多的語言指導(dǎo),教師語言聲的增加也使幼兒園的噪聲水平經(jīng)常處于較高狀態(tài)。
學前兒童難以約束自己的行為,經(jīng)常通過喊叫表達自己的情緒也導(dǎo)致幼兒園聲環(huán)境表現(xiàn)出一定程度的不可控性[45]??陀^測量數(shù)據(jù)顯示,幼兒園聲環(huán)境還表現(xiàn)出聲壓級波動性強且幅度大的特征[28?29,38]。教師的主觀感知也證明該點:瑞典一項研究分別有48%和17%的幼兒園教師表明會在一天之內(nèi)或一小時之內(nèi)多次經(jīng)歷聲環(huán)境的突然變化[28]。學前兒童進行的活動類型會直接影響生活用房的聲壓級水平:學前兒童在進行無組織自由活動、出入生活用房、吃午飯時活動噪聲級較高,聽教師講故事、畫畫時活動噪聲級相對較低[38?39,46]。
與噪聲水平相比,混響時間較少被研究人員關(guān)注與考察。首要原因為生活用房面積普遍不大,學前兒童與教師均可以被視為吸聲體控制房間的混響時間[47]。其次為混響時間過長并沒有成為多個國家幼兒園聲環(huán)境的公共問題。丹麥針對52 個幼兒園房間進行混響時間測量,測得均值為0.41 s,其中僅有6個房間的混響時間超過0.6 s[42];加拿大一項研究對20 所日托中心的40 個房間進行混響時間測量,測得結(jié)果為0.43~0.99 s,均值為0.67 s[30]。導(dǎo)致混響時間過長的主要原因為房間內(nèi)部很少進行吸聲設(shè)計——據(jù)研究人員觀察,房間內(nèi)部吸聲材料僅局限于窗簾、地毯等普通家具[19,31,48]。有研究還發(fā)現(xiàn)混響與噪聲級有較強的相關(guān)性:混響越強,該位置的噪聲級越高,學前兒童越傾向于大聲說話與喊叫[30]。
為滿足學前兒童對幼兒園聲環(huán)境的需求,多個國家已經(jīng)建立包含幼兒園建筑的教學建筑聲學規(guī)范[49?55]。多數(shù)規(guī)范包含以下部分或全部的聲學指標:不同功能用房(例如普通教室、音樂教室、圖書館)的允許背景噪聲級與混響時間、學校建筑外墻、不同功能用房隔墻、樓板的隔聲標準。以上聲學指標中,最普遍且與學前兒童聲環(huán)境需求最直接相關(guān)的聲學指標為允許背景噪聲級與混響時間[6,56]。不同國家規(guī)范中房間類型劃分方式、聲學指標的評價參量及其標準限值有所不同(表2)。
表2 幼兒園生活用房聲學設(shè)計標準限值Table 2 Limits of acoustics design standard for preschool living rooms
我國幼兒園生活用房的允許背景噪聲級為45 dB(A)[52?53],特殊兒童如聽力與語言障礙的兒童使用的房間背景噪聲級不得超過40 dB(A)[57];其他國家和世界衛(wèi)生組織(World health organization,WHO)規(guī)定的該類房間的允許背景噪聲級限值介于30~45 dB(A)之間,特殊兒童使用房間的背景噪聲級規(guī)定為30 dB(A)[49,54?55]。
對于混響時間,不同國家考察的頻率范圍與計算方式也有所差異。我國規(guī)定:空場狀態(tài)下,體積小于200 m3的教室和大于200 m3的教室的500~1000 Hz 的混響時間限值分別為0.8 s 和1.0 s[52];其他國家和WHO規(guī)定的幼兒園生活用房的混響時間限值在0.4~0.8 s 之間。我國對具有聽力與語言障礙的兒童使用的房間的混響時間的規(guī)定與普通教室相同,其他國家對該類房間混響時間的標準限值為0.4 s[49,54?55]。
通過比較不同國家的聲學規(guī)范,結(jié)合幼兒園聲環(huán)境對學前兒童的健康影響,本研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有規(guī)范在聲學指標與標準限值方面有所不足:
(1)缺乏反映學前兒童聽覺特性的計權(quán)形式
已有研究表明學前兒童的聽覺感知與成人有所差異[58?59],而規(guī)范中允許背景噪聲級的評價參量采用的A 計權(quán)形式是以成人聽覺感知為基礎(chǔ)的計權(quán)形式[60]。幼兒園為以學前兒童為主要使用人員的場所,應(yīng)當進一步從學前兒童聽覺感知出發(fā)對幼兒園聲環(huán)境進行規(guī)定。因此有必要開發(fā)反映學前兒童聽覺特性的計權(quán)形式并應(yīng)用于幼兒園聲學規(guī)范中。
(2)缺乏詳細描述幼兒園聲環(huán)境的聲學指標
首先,多數(shù)國家規(guī)范仍未給出活動噪聲級和描述語言清晰度聲學指標(例如語言傳輸指數(shù)STI、信噪比SNR)的標準限值。其次,幼兒園中出現(xiàn)的聲音類型、聲音的存在形式(即長時間出現(xiàn)或突然出現(xiàn))、聲環(huán)境的波動情況均會影響學前兒童在幼兒園的正常生活。因此描述聲壓級水平的背景噪聲級與活動噪聲級并不能完全反映幼兒園聲環(huán)境特征。如何在現(xiàn)行質(zhì)量標準中增加更能詳細定量描述幼兒園聲環(huán)境的聲學指標值得深入研究。
(3)已有聲學指標的最佳標準限值尚不明確
幼兒園建筑形式、日?;顒拥牟町惪赡軙?dǎo)致不同國家聲學指標標準限值的差異,但不同國家規(guī)范對背景噪聲級與混響時間規(guī)定的標準限值差值仍較大——背景噪聲級的差值高達15 dB,混響時間的差值高達0.6 s。寬松的聲學標準無助于督促健康幼兒園聲環(huán)境的建立,過于嚴格的標準會導(dǎo)致實際難以滿足標準最終使標準無法執(zhí)行,也會導(dǎo)致為滿足過高標準所造成的資源浪費。因此需要繼續(xù)進行實際考察,依據(jù)大量測量結(jié)果的統(tǒng)計分析建立具有實際意義可操作的標準限值。此外,盡管有國家規(guī)范已經(jīng)將幼兒園生活用房視為一種獨立的房間類型并單獨規(guī)定其標準限值,但其尚未考慮學前兒童群體的特殊性,其標準限值與小學教室無異。相較于學齡兒童,學前兒童的聽覺技能更不成熟[58],其對建筑聲環(huán)境的需求更高。因此在確定最佳標準限值時有必要進一步考慮兩個群體的差異性。
聲音的產(chǎn)生是學前兒童習得語言、發(fā)展社會行為和進行認知活動的重要部分,命令學前兒童保持安靜不是一個可持續(xù)的解決辦法。各國研究人員經(jīng)過實證研究已經(jīng)提出諸多幼兒園聲環(huán)境改善策略,結(jié)合我國幼兒園現(xiàn)狀,本文提出以下幼兒園生活用房聲環(huán)境的設(shè)計指導(dǎo):
(1)合理配置功能
合理配置功能可以在無需使用高性能隔聲墻的情況下有效減少多種外部侵入聲。在已經(jīng)確定幼兒園選址的前提下,將對噪聲敏感的生活用房設(shè)置于遠離噪聲源的一側(cè),將對噪聲不敏感的區(qū)域,例如儲藏室、走廊用做緩沖區(qū)布置于噪聲源與生活用房之間可有效減少外界噪聲對生活用房聲環(huán)境的影響。
(2)控制生活用房的體積
為滿足學前兒童的多種游戲活動,JGJ 39–2016《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計規(guī)范》給出幼兒園生活單元使用面積的最低限值,而未給出最高限值[53]。過度的使用面積及過高的天花高度不僅遠離學前兒童的空間感知尺度,更會導(dǎo)致混響時間的增加。因此在設(shè)計階段應(yīng)結(jié)合實際需求,根據(jù)學前兒童的數(shù)量和活動情況確定生活用房的體積。
(3)控制生活用房的開敞程度
如今,教育理念的變革使學前兒童活動的靈活性與自主性被廣為提倡。幼兒園設(shè)計人員為順應(yīng)與推進“開放式”幼兒教育活動,逐漸將開敞式空間布局融入幼兒園設(shè)計[61]。已有研究證明開敞程度高的房間更易受到遠處噪聲的干擾[19,49],因此與封閉式用房相比,開敞式空間布局并不適用于學前兒童進行認知活動[49]。如果無法避免大面積的開敞式布局,應(yīng)在以下部分改進:首先應(yīng)與該空間的功能相協(xié)調(diào),避免經(jīng)常開展高聽力需求的認知活動,并在使用中控制學前兒童的數(shù)量;其次可考慮設(shè)計可移動隔板阻斷聲音的傳播,并在移動隔板上安裝玻璃面板保證教師可以時刻關(guān)注學前兒童的行為;最后在后續(xù)的聲學設(shè)計方面進行更加嚴格的吸聲處理。
(4)進行吸聲處理
作為已有研究中提及頻率最高的聲環(huán)境改善策略,安裝吸聲材料已經(jīng)被證實可有效改善幼兒園聲環(huán)境[22,30]。幼兒園教師表明,安裝吸聲板之后的教室回聲顯著減少,有助于語言交流。該研究也發(fā)現(xiàn)混響時間降低的同時,房間噪聲級也顯著降低5 dB(A)[22]。吸聲材料的鋪設(shè)位置也會影響其對室內(nèi)聲環(huán)境的改善作用[62]。針對幼兒園生活用房,除了房間頂部安裝吸聲天花板,于房間角落(包括游戲角)、學前兒童頭部高度處安裝吸聲材料也可以有效減少聲音的反射。對于擁有平行墻壁的小型活動室,為避免顫振回聲,至少有一面墻壁需做吸聲處理[63]。目前多個國內(nèi)幼兒園將走廊擴大設(shè)計為可容納學前兒童進行社交活動的公共空間[61],為避免其中噪聲對附近生活用房產(chǎn)生干擾,應(yīng)當同樣進行吸聲處理。
(5)避免使用材質(zhì)堅硬的裝修材料與家具
該項策略一方面有助于減少物體之間的撞擊聲,另一方面可以減少堅硬表面導(dǎo)致的反射聲??梢钥紤]使用阻尼材質(zhì)制作的桌椅,或為桌椅增加橡膠保護裝置等[64]。此外,有研究建議通過鋪設(shè)地毯控制腳步聲和部分撞擊聲[31,39,65]。然而地毯因不易清理、容易對學前兒童健康產(chǎn)生影響而并不適用于幼兒園。因此,在建筑設(shè)計階段,幼兒園工作人員、建筑設(shè)計人員與聲學設(shè)計人員之間建立良好的溝通十分必要,避免為塑造良好的聲環(huán)境而在其他方面影響學前兒童的發(fā)展,對學前兒童的健康造成損害。
當幼兒園已經(jīng)被建成投入使用時,應(yīng)當注意定期修理損壞的教學設(shè)備和供暖、通風、照明系統(tǒng)等機械設(shè)備,避免其產(chǎn)生的噪聲令學前兒童感覺不安。同時在對生活用房進行二次裝飾時避免例如玩教具遮擋吸聲材料、對吸聲材料進行噴涂等降低聲學處理有效性的行為。
在使用階段,教育方法與使用人員的合理化也在一定程度上解決噪聲問題。教育方法方面,冰島的學者通過比較公立幼兒園和私立幼兒園的噪聲水平與教育方法發(fā)現(xiàn),嚴格控制紀律、在活動中為學前兒童提供更多的語言指導(dǎo)與視覺提示有助于控制房間內(nèi)部的活動噪聲級[46]??刂茖W前兒童數(shù)量有助于控制房間的噪聲水平。噪聲級的降低不僅與聲源數(shù)量的減少有關(guān),也可能與學前兒童的行為相關(guān):隨著兒童數(shù)量的減少,每名兒童產(chǎn)生的噪聲也隨之減少[30]。適當延長戶外活動時間也可以減少學前兒童暴露于不良幼兒園聲環(huán)境的時長。使用人員方面則主要是通過減少學前兒童產(chǎn)生的噪聲從而控制生活用房的聲壓級,包括為學前兒童提供充足的休息時間[11]、通過噪聲教育提高學前兒童的噪聲意識[12,66?67]等。
幼兒園聲環(huán)境與學前兒童的生理、情緒及行為、認知表現(xiàn)關(guān)系密切,而多國幼兒園聲環(huán)境不容樂觀,噪聲問題十分嚴峻。值得注意的是,我國幼兒園多由其他建筑改擴建而成,沒有或很少考慮聲環(huán)境狀況;人口密度大也導(dǎo)致我國幼兒園班級兒童數(shù)量較多,噪聲問題可能更加嚴峻?,F(xiàn)有幼兒園聲環(huán)境可能已經(jīng)對我國學前兒童的健康造成損害,卻尚未引起相關(guān)部門的重視。建筑空間設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變也為健康幼兒園聲環(huán)境的塑造提出挑戰(zhàn)。因此有必要盡快開展我國幼兒園聲環(huán)境研究工作,關(guān)注學前兒童對幼兒園聲環(huán)境的心理感知,促進教育工作者、建筑設(shè)計人員、聲學設(shè)計人員意識到幼兒園聲環(huán)境的重要性,從而促進已有幼兒園聲環(huán)境質(zhì)量的改善和未來健康幼兒園聲環(huán)境的建立,保證學前兒童身心的健康發(fā)展。