Effetti dell'acustica delle aule scolastiche sulle capacità cognitive nei bambini di prima elementare

INTRODUZIONE

L'apprendimento è un processo molto delicato, soprattutto all'inizio del percorso formativo scolastico, durante i primi anni di scuola primaria. La Dislessia Evolutiva (DE) è uno dei principali Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA), legato alle abilità di lettura, che può cominciare a manifestarsi proprio in questa fase iniziale del processo di scolarizzazione, creando di conseguenza, nel bambino che ne è affetto, anche disturbi socio-emotivi, abbandono scolastico e un più basso rendimento didattico (Lamki, 2012; EPALE, 2016). Adottando una visione a lungo termine, possono essere presi in considerazione anche problemi relativi al benessere generale, all'inserimento professionale, o addirittura a questioni di carattere criminale (Nat. Centre for Learning Disabilities, 2014; DFE-RRii4, UK Dept. Of Ed., 2010), senza tralasciare che i costi legati alla dislessia in Europa sono stimati attorno ai 9,1 bilioni di euro all'anno. Secondo le stime dell'AID (Associazione Italiana Dislessia), questo disturbo è riscontrabile in circa 4 studenti italiani su 100 e recenti indagini epidemiologiche mostrano che è in forte crescita.

Sicuramente esiste una predisposizione alla dislessia, ma essa può venire influenzata anche dalle condizioni fisico-ambientali in cui ci si trova. L'acustica non adeguata rappresenta un ostacolo all'apprendimento riconosciuto, soprattutto per le minoranze, come i bambini di madre lingua straniera o con speciali esigenze pedagogiche. Negli ultimi decenni la ricerca internazionale in campo acustico ha rivolto sempre più attenzione alla qualità dell'acustica nelle aule e più in generale alle condizioni fisico-ambientali entro cui si svolge l'attività didattica. Tra i vari requisiti da soddisfare nella progettazione degli edifici scolastici, quelli acustici rivestono particolare importanza proprio per la loro forte correlazione con la destinazione d'uso degli ambienti. Di fatto nei luoghi dove la comunicazione riveste un ruolo fondamentale, come nelle aule scolastiche, cattive condizioni sonore, come ad esempio elevati livelli di rumore di fondo ed eccessiva riverberazione, così come il loro effetto combinato, possono ridurre di molto la precisione dei bambini nell'identificazione e nella elaborazione di parole appena imparate (Riley & McGregor, 2012), oltre che il grado dell’intelligibilità del parlato (Astolfi etal., 2012).

Tuttavia, la legislazione a livello europeo in merito all'acustica scolastica è ancora scarsa. Nonostante l'acustica ambientale delle classi sia stata ampiamente indagata per molti anni, eseguendo misurazioni e simulazioni a differenti livelli con l'obiettivo di poter incidere, già nella fase di progettazione, sul miglioramento delle capacità di apprendimento degli scolari (Astolfi et al., 2008; Nijs & Rychtarikova, 2011; Prodi & Visentin, 2013) e nonostante negli standard tecnici a livello internazionale (DIN 18041, 2016; BB93, 2014) e nella legislazione italiana (UNI 11367, 2010) siano presenti diverse regole da seguire, non sono ancora state raggiunte conclusioni definitive ed esaustive, né riguardo ai valori ottimali che dovrebbero avere i parametri acustici considerati, né su come ottenerli nella pratica con una progettazione adeguata che tenga in considerazione l'assorbimento e la diffusione del suono (Choi, 2013). Di fatto l'attuale situazione in Europa vede aule scolastiche spesso caratterizzate da valori del livello di rumore di fondo e del tempo di riverberazione eccedenti quelli raccomandati (Knecht et al., 2002; Picard & Bradley, 2001; Puglisi et al., 2017).

Per far fronte a questo tipo di problematiche nasce il progetto Io-Ascolto, finanziato dalla fondazione CRT, che vede una collaborazione tra l'Università degli Studi di Torino (Dipartimenti di Neuroscienze, Scienze Chirurgiche e Informatica), il Politecnico di Torino (Dipartimento Energia), l'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologia (INRIM) e la Direzione Didattica Roberto D'Azeglio. Lo scopo di questo progetto sperimentale è la promozione del benessere e della salute mentale nei giovani attraverso la prevenzione dei disturbi provocati dalla dislessia evolutiva, come l'ansia e la depressione. Questo avviene tramite un vero e proprio programma didattico innovativo da affiancare a quelli tradizionali, con l'obiettivo di rafforzare le abilità cognitive dei bambini come percezione, discriminazione, memorizzazione e associazione di suoni e immagini. Alla base di questa didattica innovativa vi è l'ausilio di un software specifico basato sulla stimolazione di determinate aree cognitive e proposto con l'utilizzo di tablet e cuffie. La valutazione dell'effettiva efficacia del programma si concretizza attraverso i test cognitivi creati appositamente con lo scopo di verificare le abilità dei bambini, sia all'inizio che alla fine dell'anno scolastico, per valutarne quindi il miglioramento. Il progetto viene applicato a intere classi, tra i 5 e i 7 anni, anziché ai soli bambini con difficoltà o a rischio, sia per non creare differenziazioni tra i singoli, sia perché un programma di potenziamento delle capacità di attenzione e memoria uditive e visive, del linguaggio e della lettura può servire a tutti. Nel periodo di vita che va dai 5 ai 7 anni, infatti, nel cervello è ancora alta la plasticità neurale, ed è possibile modificare le aree linguistiche attraverso stimoli ambientali che coinvolgono i canali sensoriali uditivi e visivi: una novità significativa rispetto ai tradizionali percorsi di riabilitazione che, di norma, vengono intrapresi a seguito della diagnosi di dislessia solo dopo gli 8 anni, quando però la modificabilità di questi neuroni inizia a diminuire. Questo è chiamato il "paradosso della dislessia" (Ozernov-Palchik & Gaab, 2016), proprio perché generalmente la dislessia è diagnosticata solo dopo che è già passato il periodo più utile per intervenire, ovvero durante la scuola dell'infanzia e durante i primi anni della scuola primaria (Torgesen, 2000).

Studi precedenti in questo campo dimostrano che numerosi e diversi programmi di training per ridurre le difficoltà legate alla dislessia non sono stati efficaci (Peterson & Pennington, 2012). Molti di questi includevano esercizi di elaborazione auditiva rapida incentrata sulla struttura spettrale della voce (per esempio Fast ForWord, brevettato nel 2014), visiva (p. es. terapia visiva) e trattamenti basati sul movimento (p. es. training vestibolare). Invece risulta che i programmi basati sul ritmo e sull'associazione della struttura metrica della musica e del linguaggio siano efficaci (Goswami, 2015) e gli interventi tradizionali, che si concentrano sulla teoria fonologica, con esercitazioni sull'associazione tra fonema e grafema, riportano risultati abbastanza soddisfacenti per quanto riguarda l'analisi di parole, la lettura fluida e la comprensione (p. es. GraphoGame, Richardson & Lyytinen, 2014; Kyle et al., 2013; Lyytinen et al., 2016). L'efficacia dei training che includono il ritmo dimostra l'importanza della sensibilità prosodica nello sviluppo delle capacità specificatamente letterarie (Goswami et al., 2010), oltre che l'interdipendenza delle informazioni fonemiche e prosodiche (Pierrehumbert, 2003; Vihman & Croft, 2007). Pertanto questa interdipendenza suggerisce che un programma che combina esercizi ritmici e fonemici possa essere più efficace per i bambini affetti da dislessia. Ad oggi, i programmi di training sono solitamente rivolti ad uno specifico sottogruppo di bambini a rischio, sotto forma di attività extra-scolastica gestita da assistenti o specialisti (Law et al., 2010), mentre la novità che il progetto apporta sta proprio nell'integrare gli esercizi di potenziamento aN'interno del programma scolastico. Inoltre, nonostante l'evidenza che la maggioranza delle classi europee ha scarse caratteristiche acustiche (Shield & Dockrell, 2004; Dockrell and Shield, 2006), nessuno studio ha fino ad ora considerato l'influenza negativa dell'ambiente acustico nelle classi. Pertanto la sperimentazione si pone l'obiettivo di determinare una correlazione tra una buona acustica in classe e un buon apprendimento degli alunni, e punta successivamente ad effettuare dei trattamenti nelle aule, per esempio con l'installazione di pannelli fonoassorbenti, che riducono il rumore di fondo e la riverberazione sonora. La progettazione ottimale del trattamento acustico degli ambienti scolastici prevede che ci siano contemporaneamente gli effetti della diffusione e dell'assorbimento del suono, in modo da ottenere una distribuzione migliore dell'energia sonora utile aN'interno della stanza, così da supportare il livello della voce degli insegnanti al fondo della classe (Shtrepi et al, 2016).

Il progetto si presenta quindi come una strategia preventiva universale mirata alla mitigazione dell'impatto dei rischi biologici e ambientali che causano la dislessia evolutiva, attraverso la registrazione e l'analisi dei numerosi dati relativi a test di lettura e cognitivi sui bambini, impressioni sul benessere ottenuti da questionari (Sabri et al., 2015), misure acustiche e monitoraggio del rumore all'interno delle classi.

Questa tesi si propone di analizzare, proprio nell'ambito del progetto Io-Ascolto, la situazione delle aule tramite la determinazione di parametri specifici che ne consentono la valutazione della qualità acustica, quali: il livello di rumore di fondo, sia in aula vuota sia con la presenza dei bambini impegnati in varie attività, gli indici di intelligibilità del parlato come chiarezza, rapporto segnale-rumore, useful/detrimental sound ratio ed il tempo di riverberazione. I dati necessari per la determinazione di questi parametri sono stati raccolti durante una campagna di misura effettuata tra maggio e giugno 2017 utilizzando un fonometro, una sorgente e un clappatore. I valori così ottenuti per ogni parametro sono stati confrontati con i valori ottimali forniti dalla normativa vigente, dalla normativa internazionale e dalla letteratura specifica. Dalle analisi dei parametri acustici e dai risultati ottenuti nei test cognitivi finali si trarranno conclusioni sull'attuale situazione acustica delle aule e sulla sua eventuale correlazione con le capacità cognitive legate ai disturbi specifici dell'apprendimento.

Nel primo capitolo verranno descritti i principali protagonisti della sperimentazione, cioè i bambini e le scuole coinvolte. Il secondo capitolo tratterà del programma innovativo proposto dalla sperimentazione e del metodo di verifica tramite i test cognitivi. Nel terzo capitolo verranno esposti i parametri acustici utilizzati per definire la qualità dell'aula e la metodologia con la quale sono state eseguite le campagne di misura. Nel quarto capitolo verranno trattati i metodi statistici alla base delle successive fasi di analisi. Nel quinto capitolo si tratterà dei risultati ottenuti tramite le misure acustiche nelle aule e della loro correlazione con i test cognitivi finali. Nel sesto ed ultimo capitolo si mostreranno le conclusioni tratte.