III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОЦЕНКА УРОВНЯ И ВЛИЯНИЯ ШУМА НА КАЧЕСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ У ОБУЧАЮЩИХСЯ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Носков И.П. 1

---

1МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 5 г. Вологды»

Биловол Е.О. 1

---

1МОУ "СОШ №5"

Работа в формате PDF

531.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

На сегодняшний день существуют проблемы шумового загрязнения, поскольку городской и технический шум плотно вошли в нашу жизнь, влияя на сосредоточении в любом деле, что говорит об актуальности данной проблемы. По статистике свыше 60% населения жалуется на чрезмерный шум [1]. Однако, такие же данные приводит статистика и на отсутствие шумового фона, полную тишину. В следствие чего возникает проблема, какой уровень шума приемлем и какого качества он должен быть, имея ввиду отдельные частоты, влияющие на современного школьника. Так, гипотеза исследования выражается в том, на качество обучения влияет уровень шума и его качество [2]. Объектом исследования является влияние шумового фона на процесс обучения учащегося, предметом – уровень и его качество (частота) шумового фона.

Целью данной работы является измерение и оценка уровня шума в окружающей среде учащегося с определением влияния на его информационные процессы: запоминание, качество обученности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– выявить влияние шума на организм человека;

– изучить литературу по данному вопросу;

– измерить уровень шума в школе и микрорайоне с помощью статистического метода, шумомера (приложение и программируемый на основе Arduino);

– оценить и проанализировать его влияние на человека;

– провести анкетирование среди учащихся по влиянию шума на успеваемость;

– провести эксперимент по оценке влияния различных видов музыки на память человека и выработать рекомендации о возможных способах защиты от шума;

- построить шумовую карту школы;

– указать возможные способы защиты от шума.

В работе использованы следующие методы: – теоретические: анализ литературы, синтез различных точек зрения, моделирование процесса воздействия шума на человека, сравнение полученного уровня шума с известной нормой, статистическое прогнозирование для других школьников; – анкетирование учащихся по факту влияния шума на процесс обучения в школе и дома в начальной, основной и старшей школе т.е. в 4-х, 8-х и 11-х классах; – эмпирические: оценка уровня шумового фона в дБ, эксперимент по влиянию различных видов музыки на память школьников, измерение шумового фона с помощью шумомера и интерпретация полученных результатов.

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Способность к восприятию звуков – одна из важнейших составляющих нашего полноценного общения с окружающим миром. Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимают слуховым аппаратом человека от 16 до 20000 Гц (1Гц – 1колебание в секунду). Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Звуки и шумы большой мощности поражает слуховой аппарат, нервные центры, могут вызывать болевые ощущения и шок.

Шум - всякие нежелательные, неприятные звуковые колебания, беспорядочно изменяющиеся во времени. Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции и т.д.

По временным характеристикам шума выделяют:

• постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;

• непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно».

По природе возникновения шумы делятся на:

-Механический-Аэродинамический-Гидравлический- Электромагнитный

Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемыми на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др. Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах.

Сила звука в децибелах

Разговор: 40—45

Офис: 45—55

Улица: 70—80

Легкового автомобиля - 70 – 80

Автобуса- 80 – 85

Грузового автомобиля - 80 – 90

Мотоцикла - 90 – 95

Фабрика (тяжелая промышленность): 70—110

Старт реактивного самолёта: 120

Основными источниками внешнего шума являются автотранспорт, а также некоторые виды производства и строительство. Автомобильные средства по интенсивности шума различаются довольно резко. К самым шумным относятся грузовые автомобили с дизельным двигателем (90-95дБ), к самым «тихим» - легковые автомобили высоких классов (65-70 дБ).

Источником шума на автомобиле являются двигатель, коробка передач, ведущий мост, вентилятор, выхлопная труба, всасывающий трубопровод, шины. При скорости движения до 70-80 км/ч под нагрузкой основным источником шума на автомобиле оказывается двигатель. За пределами указанных скоростей главный шум производят шины. Когда нагрузка сбрасывается, наиболее интенсивный шум вызывается также шинами. Таким образом, транспортные средства являются источниками прежде всего внешних шумов, беспокоящих всех людей, находящихся в пределах их (шумов) досягаемости.

Различают четыре вида воздействия шума:.

1. раздражающее воздействие (шумовые всплески, громкие звуки);

2. снижение самообладания (предъявление жалоб и претензий к объектам и гсубъектам повышенных шумовых воздействий);

3. воздействие шума на характер принимаемых решений, что важно, например, для водителя при быстрой смене обстановки в городских условиях движения;

4. воздействие шума на внимание в процессе длительной работы с учетом влияния уровня шума на вероятность совершения ДТП.

Шум звукового диапазона приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнение различных видов работ. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни.

Чрезмерная шумовая нагрузка резко снижает работоспособность, уменьшает эффективность отдыха, ведет к хроническому переутомлению, глухоте. Шум способен привести и к физиологическим изменениям: к разнообразным расстройствам сердечно-сосудистой системы, к болезням желез внутренней секреции и дыхательных путей, возникающих в результате общей нервной напряженности. Шум обладает способностью «накапливаться» в организме и вызывать различные заболевания и негативные отклонения в здоровье. Но, прежде всего чрезмерный шум ведет к притуплению слуха или полной его потере со временем. Однако это далеко не полный перечень. От избыточного шума снижается иммунный барьер и резко увеличивается частота заболеваний; повышается раздражительность. Шум рассеивает внимание человека, существенно влияет на его трудоспособность и результативность труда. Так, при фоне шума в 70 дБ (это небольшой уровень шума) человек, выполняющий операции средней сложности, допускает в 2 раза больше ошибок, чем при отсутствии этого шумового фона. Особенно сильно влияет шум на работоспособность людей, занятых умственным трудом. Ощутимый шум снижает работоспособность людей умственного труда более чем в 1,5 раза, а у занятых физическим трудом — почти на 1/3. При этом информация, полученная при ощутимом шумовом загрязнении, долго не может храниться в памяти человека или сохраняется только в пассивном (узнаваемом в тексте), а не в активном варианте. Шум рассеивает внимание человека, мешает ему сосредоточиться на главном, осложняет принятие нужных решений. Наблюдения свидетельствуют, что в шумных городских районах общая заболеваемость населения в 3 раза выше, чем в тихих. Воздействие шума на человека можно представить в виде таблицы (Приложение №1).

Шум сопровождает нас повсюду. Мы так привыкли к нему, что уже не замечаем. Он есть везде - на работе и в транспорте, на природе и дома. Естественный звуковой фон привычен и безвреден, он составляет 20-30 дБ. Это, например, журчание ручья, шелест деревьев в лесу. Однако в жизни мы испытываем гораздо более сильное шумовое воздействие

Максимально допустимый уровень шума, не оказывающий негативного влияния на здоровье, составляет 80 дБ. Он соответствует звуку, производимому движущимся мотоциклом на расстоянии 8-9 м. Звуковой сигнал в 130 дБ, соответствующий автомобильному гудку на расстоянии 3 м, вызывает у человека болевые ощущения, а шум в 150 дБ, источником которого является, например, реактивный самолет, идущий на взлет, становится непереносимым.

Неслучайно существуют нормы, предусматривающие предельно допустимые уровни шума. В 2003 г. был введен в действие новый СНиП «Защита от шума», который установил допустимые уровни звукового давления.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц. Допустимый уровень шума - это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму.

Максимальный уровень звука, LАмакс., дБА - уровень звука, соответствующий максимальному показателю измерительного, прямопоказывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или значение уровня звука, превышаемое в течение 1% времени измерения при регистрации автоматическим устройством.

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки приведены в приложении №2.

Эквивалентные и максимальные уровни звука в дБА для шума, создаваемого на территории средствами автомобильного, железнодорожного транспорта, в 2 м от ограждающих конструкций первого эшелона шумозащитных типов жилых зданий, зданий гостиниц, общежитий, обращенных в сторону магистральных улиц общегородского и районного значения, железных дорог, допускается применять на 10 дБА выше.

Уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счёт торможения двигателем до момента включения ножного тормоза.

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения.

Проведено анкетирование среди учащихся школы №5. (Приложение №3)

В результате анкетирования получены следующие данные, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Таким образом, шумовой фон в виде классической музыки или рока не мешает процессу обучения учащихся, в том время как рэп может быть отрицательным фактором, влияющим на качество информационных процессов обучающегося. Результаты оформлены в виде диаграмм и представлены в приложение 5.

В специально отведенной аудиториях в одинаковый промежуток времени для учащихся 7-х (120 чел.) и 11-х (50 человек) классов проведен эксперимент по оценки влияния шести видов музыки на память: звуки природы, классическая композиция, поп, рок, рэп, городской шум. Получены результаты:

Список использованных слов:

1. Звуки природы: Снег, стол, дятел, варвар, парус, цепь, неделя, дерево, грузчик, удар, мир, брак, нож, штурмовик, окно.

2. Классика: Клен, озеро, дуб, человек, стекло, вертолет, ураган, раб, мыло, кровь, журнал, курорт, город, терка, морковь.

3. Поп: Очаг, липа, снежинка, электричество, зависть, солнце, трава, сторона, фонд, кредит, щетка, тарелка, стол, лампа, молния.

4. Реп: Сфера, электрон, кресло, ель, песня, газета, стакан, поезд, график, деталь, пирог, грибы, дорога, нить, завод

5. Рок: Лист, компьютер, гора, пихта, игла, диван, одуванчик, гроза, кольцо, пакет, ложка, пол, сахар, часы, платье.

6. Шум машин: Пиджак, телефон, кофта, рама, шарик, облако, дождь, розетка, крокодил, автомобиль, хлеб, дерево, вода, карандаш, глаз.

Использованная формула по вычислению коэффициента памяти

К%= (x*100%)/y

Где x – количество запомненных слов, а y – количество всех слов(15)

11 классы

Средние значения среди одиннадцатых классов:

1)0.47 2)0.56 3)0.41 4)0.44 5)0.47 6)0.56

Отдельные значения (после некоторых значений обозначены минимальное значение и максимальное значение во всем классе):

Б класс:

1)0.42(минимум 0.1)

2)0.55

3)0.56

4)0.46

5)0.47

6)0.55(пик 0.9)

А класс:

1)0.51

2)0.56(пик 0.9)

3)0.36(минимум 0.1)

4)0.39

5)0.46

6)0.56(пик 0.9)

7 классы

Средние значения среди седьмых классов:

1)0.5 2)0.48 3)0.45 4)0.46 5)0.49 6)0.51

Отдельные значения (после некоторых значений обозначены минимальное значение и максимальное значение во всем классе):

Г класс:

1)0.44(минимум в 0.1)

2)0.57(пик 0.9)

3)0.49

4)0.49

5)0.46

6)0.51

Б класс:

1)0.56(пик 0.8)

2)0.46

3)0.41

4)0.49

5)0.44

6)0.41(минимум в 0.1, 2 раза)

В класс:

1)0.51

2)0.49

3)0.45(минимум в 0.1)

4) 0.46

5)0.52

6)0.54(пик 0.9)

А класс:

1)0.47

2)0.49

3)0.43(минимум в 0.1)

4)0.47

5)0.54(пик 0.9)

6)0.56

Общие значения коэффициента памяти среди исследованных классов:

1)0.49 2)0.52 3)0.43 4)0.45 5)0.48 6)0.54

См. Приложение №4

Составлена схематично карта школы и проведены измерения уровня шума с помощью приложения шумомер на телефоне. Однако, сразу заметно, что шумомер дает не верные показания, ориентировно на 30 дБ выше. В следствие чего, шкала приложения «Шумомер» проградуирована в соответствии с теоретическими данными уровня шума согласно п. 1.2 данной работы и получены следующие результаты.

В кабинетах во время урока уровень шума не поднимается выше 40 дБ, что является примлемым значением по САНПИН. На переменах в области лестниц правого крыла (более загруженные), в дальних частях рекреации наблюдается уровень шума от 40 до 70 дБ. Для мест наибольше скопления учащихся получено значение более 70 дБ.

На полученных данных построена шумовая карта школы (см. Приложение №6).

Улица Герцена в г. Вологде является одной из центральных. Четырехполосное движение транспорта, высокая интенсивность движения (по улице проходят основные маршруты городского транспорта) и постоянная загруженность дороги приводят к тому, что шум от проезжающего транспорта слышен практически круглые сутки. В городе Вологде замеры уровня шума проводятся регулярно. Однако только в 2006 г. в районе ул.Герцеца уровень шума превышал норму в среднем на 8 децибел. В 2007, 2008 годах по официальной информации (http://premier.region35.ru/) шум не превышает допустимых санитарными нормами максимальных и эквивалентных значений. Однако, нельзя не заметить, что интенсивность транспортного движения с 2006 г. не только не уменьшилась, а возросла. Следовательно, должен и увеличиться шумовое загрязнения на одной из центральной улице – улице Герцена.

Была подсчитана численность машин, проезжающих по ул. Герцена в районе ул.Пирогова. Дорога покрыта асфальтом, довольно хорошего качества, в месте наблюдения на дороге были искусственные дорожные неровности («лежачие полицейские»). Движение машин по дороге в одну сторону осуществлялось по двум полосам. Фиксировалось количество машин, проезжающих по всем четырем полосам автомобильной дороги (то есть в обе стороны движения). Грузовые и легковые машины фиксировались отдельно. К грузовым относили: автобусы, троллейбусы, грузовые машины, машины типа «Газель». К легковым – легковые автомобили, мопеды, мотоциклы. Наблюдение проводилось в будние дни в вечерние час пик с 17.30 до 18.30 ч. То есть общее время наблюдения было 60 мин в день.

При расчетах вычислялось среднее число машин, проходивших по улице за 5 сек. Затем полагалось, что каждая средняя грузовая машина создает звук силой 90 дБ, средняя легковая машина – 80 дБ.

Была посчитана средний уровень шума на улице. Средняя сила звука на улице (уровень шума) составляет 92,06 дБ, при этом на долю грузовых машин приходит 21 дБ (21,4%), на долю легковых машин 76,24 дБ (78,6%). Сравнивая полученный уровень шума с нормой – комфортные условия для жизни человека уровень звука до 80 дБ, можно сделать вывод, уровень шума на улице Герцена выше нормы.

На момент февраля 2017 г. получены следующие результаты. Средняя сила звука на улице (уровень шума) составляет 122 дБ, при этом на долю грузовых машин приходит 34 дБ (29%), на долю легковых машин 86 дБ (71%). Полученные данные говорят о том, что рост числа автомобилей отрицательно сказывается на уровне шума вблизи дороги. Также стоит обратить внимание, что достаточно увеличилось число грузовых автомобилей, которые передвигаются по данной улице. Несмотря на то, что школа находится в 160 метрах от данной улицы, большая часть учеников живет в её близи, что сказывается отрицательно на их уровень восприятия информации, качество выполнения домашних заданий и т.д.

В соответствие с поставленной целью и задачами данное исследование было выполнено со следующими результатами.

Изучена литература по вопросу о влиянии шума на организм человека, а точнее на его информационные процессы: запоминание, обработку информации и память.

Проведено анкетирование для оценки влияния шума на современного школьника и вида шума, который сопровождает выполнение домашних заданий. (Табл. 1, Приложение 3). Выполнен эксперимент по оценке влияние различных видов музыки (классическая, поп, рок, городской шум, природа, лирическая) на память человека. (Приложение 4 и 5). Так, шумовой фон в виде классической музыки или рока не мешает процессу обучения учащихся, в том время как рэп может быть отрицательным фактором, влияющим на качество информационных процессов обучающегося.

Дано сравнение влияние шума в данном микрорайоне с 2010 г.

1. Был вычислен средний уровень шума в центральном микрорайоне ул.Герцена г.Вологды. Он составляет около 122дБ.

2. В сравнении с оптимальным уровнем шума (до 80 дБ) уровень шума в микрорайоне ул.Герцена не является допустимым и не комфортным для жизни и работы людей.

3. Предложены следующие основные способы уменьшения шумовой загрязненности микрорайона:

• строительство шумозащитных экранов, высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов;

• применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов;

• тройное остекление окон (с одновременным применением принудительной вентиляции);

• вертикальное озеленение домов;

• устройство возвышений на дорожном покрытии для уменьшения скорости движения автомобильного транспорта;

• ограничение числа тяжелых грузовых автомобилей в транспортном потоке.

В перспективе данного исследование планируется проверить те же классы в следующем учебном году для подтверждения представленных результатов в работе. Предполагается построение карты шума школы и прилегающей территории.

1. Абрамова Т. Увертюра Моцарта для еще не родившегося ребенка// Будь здоров – 1995 – № 1.

2. Алексеев С.П., Казаков А.М., Колотилов Н.Н. Борьба с шумом и вибрацией в быту. М: Просвещение,1970 г. – 350 с.

3. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности/ С.В. Белов. – М., Высшая школа 1999

4. Блаво Р. Исцеление музыкой – Спб., 2003.

5. Велентинова З. Целительные звуки//Целительные силы – М., 1996 – № 1.

6. Дворецкий Л.И. Музыка и медицина: Размышление врача о музыке и музыкантах – М., 2002.

7. Иванов Н.И. Теория и практика борьбы с шумом. М.: Логос, 2008. - 424

8. Криксунов, Е.А. Экология/ Е.А. Криксунов.- М., Издательский дом «Дрофа» 1997.

9. Лагутин М.Б. Наглядная математическая статистика. М: Бином. Лаборатория знаний, 2009. – 246 с.

10. Минаева В.В., Гапоненко А.В. Влияние шума на организм человекаINTERNATIONAL STUDENT RESEARCH BULLETIN.-№3.-2015.- С. 56-58.

11. Мозгот В.Г. Введение в музыкальную психофизиологию.– Майкоп, 2005.

12. Погонышева И.А. Влияние шума на психофизиологические параметры и работоспособность организма человека Метематические и естественные науки. Безопасность жизнидеятельности и здоровья человека. Вестник НВГУ. №1/2015. С. 1-7.

13. Славин И.И. Производственный шум и борьба с ним. М.: Профиздат, 1995 г. – 253 с.

14. Флетчер М. Музыка, которая лечит. http:www/iamik.ru./html./

15. Хамитов, В. Неслышимый «враг», или Какие бывают звуки / В Хамитов//Биология в школе.- 2003.-№15.- С.10-14

16. Шестаков В. От этоса к аффекту. История музыкальной эстетики от античности до XVIII века – М., 1975.

17. Август Шик. Психологическая акустика в борьбе с шумом. Под редакцией доктора технических наук, профессора Н.И.Иванова. Изд-во Балтийский государственный технический университет, СПб, 1995.

18. Шпаргалка по математической логике. Серия: Скорая помощь студенту. М: Окей-книга, 2009 . – 150 с.

19. Шушарджан С.В. Физиологические особенности воздействия вокалотерапии на организм человека// автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. мед. наук – М., 1996.

20. https://zazdorovye.ru/vliyanie-shuma-na-organizm-cheloveka-specificheskoe-i-nespecificheskoe-dejstvie-shuma/

21. http://uchilok.net/biologia/1144-posledstvija-vozdejstvija-shuma-na-organizm.html

22. http://norma.org.ua/knigi/2/2-8-2.php

23. http://www.studfiles.ru/preview/3542936/

24. http://biofile.ru/bio/22044.html

25. http://звукорежиссеры.рф/article_foley_tipes2.html

26. http://stroy-spravka.ru/article/priroda-shuma-i-vibratsii

Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Анкета

1) Возраст

2) Пол

3) Результаты выполнения работы(домашнего задания) с шумовым сопровождением/в тишине.

4) Какой шумовой эффект присутствует:

а) Классическая музыка

б) Поп-музыка

в) Альтернативная(тяжелая)

г) Звуки природы

д) Домашний шум(работа бытовых устройств)

е) Другой вариант

5. Средняя успеваемость (сумма отметок/количество предметов)

6. Помогает ли тестируемому наличие шумового эффекта в улучшении успеваемости по предметам?

7. Укажите место жительства

а) У дороги б)Тихий двор в) Несколько домов до дороги