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Ein rascher Notenschlüssel…

*ohne Gewähr


Stimmverstärker im Unterricht

Intelligentes Beschallungssystem im Klassenzimmer - Interview 26.05.2022, 20:08

Digimaster-Lautsprechersäule in einem Klassenzimmer
Bild: Dan Leonhardt/GDJ@pixabay (Montage)

Lehrer/in unterrichtet im Klassenzimmer mit Mikro und Lautsprecher?! Was auf den ersten Blick komisch wirkt, hat in der Praxis nur positive Auswirkungen. Interview mit einem Anwender und Akustik-Experten.

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Vorbemerkung: Mit Herrn Leonhardt kamen wir über den Lehrerfreund-Newsletter in Kontakt und fragten, ob er uns ein Interview zum Thema geben könne. Dass hier explizit ein Produkt und ein Ansprechpartner genannt wird, liegt einfach daran, dass Herr Leonhardt nunmal eine bestimmte Marke benutzt und den Ansprechpartner in seiner eigenen Schulzeit als Ausbilder kennen gelernt hat. Wir haben keinerlei Kontakt zu Hersteller oder Vertrieb, wir bekommen kein Geld oder sonstige Vergünstigungen für dieses Interview. Der Hersteller weiß wahrscheinlich gar nichts von diesem Interview, wird irgendwann mal über Google daraufstoßen und sich freuen. Wie immer gilt die Lehrerfreund-Unabhängigkeitserklärung!
Dan Leonhardt arbeitete mehr als 20 Jahre als Hörgeräteakustiker und unterrichtet seit 2016 Berufskunde für die Hörsystemakustiker und Anlagenführer am Berufsbildungszentrum Olten. Seit einem halben Jahr verwendet er im Unterricht ein intelligentes Beschallungssystem zur akustischen Optimierung.

DER LEHRERFREUND: Sie verwenden im Unterricht ein System zur Beschallung Ihrer Schüler/innen. Wie muss man sich das genau vorstellen?

DAN LEONHARDT: Das ganze System besteht aus einem „Funkmikrofon“ und einem Lautsprecher. Das Mikrofon ist eigentlich ein Steuergerät in der Grösse eines alten Nokia 3310, das trage ich an einem Lanyard um den Hals. Es hat drei eingebaute Mikrofone, die je nach akustischer Situation und räumlicher Ausrichtung des Steuergerätes aktiviert werden. Über einen Touchscreen kann ich auf verschiedenen Funktionen zugreifen und über eine große Taste jederzeit die Mikrofone stummschalten. In der Regel lasse ich es im Automatikmodus, das passt fast immer.

Mikrofon am Körper

Vor der Rückwand steht ein Lautsprecher. Es ist eine eher unauffällige Säule, in der viele kleine Hochtonlautsprecher integriert sind. Alles was ich sage, wird nur sehr gering verstärkt von dort wiedergegeben.

Beschallungssystem-Lautsprecher im Klassenzimmer

DER LEHRERFREUND: Was ist daran vorteilhaft? Bei einem Rockkonzert mit 10.000 Zuschauer/innen ist der Verwendungsgrund ja offensichtlich, aber in einem Klassenzimmer …

DAN LEONHARDT: Das ist der grosse Unterschied zwischen Konzert und Klassenraum. Daher greift auch die Bezeichnung „Beschallungssystem“ eigentlich zu kurz.

Ich muss etwas ausholen: Mittwoch ist mein langer Tag, mit 5 Lektionen am Vormittag von 08.05 – 12.25 und 5 Lektionen am Nachmittag von 13.40 – 18.00. Durch äußere Bedingungen ist es nicht anders lösbar, doch es passt für mich gut, einen langen Tag zu haben. Nach 10 Lektionen war ich stimmlich dann manchmal echt platt, insbesondere wenn es viele Instruktionsanteile gab. Dazu kommt durch mein Asthma sowie viele Bronchitiden (Plural von: Bronchitis) und Kehlkopfentzündungen in der Vergangenheit eine gewisse Anfälligkeit – und bevor jemand fragt: ich rauche nicht, auch nicht damals beim Bund.

Nach 10 Lektionen war ich stimmlich dann manchmal echt platt.

Schulräume haben häufig insgesamt suboptimale akustische Eigenschaften (eher zu lange Nachhallzeiten) und man spricht gegen den Nachhall der eigenen Stimme an. Am BBZ Olten wurden alle Räume durch bauakustische Massnahmen optimiert, doch Voraussetzungen für ruhige Gesprächssituationen in der vollen Klasse werden damit naturgemäss nicht erreicht, dies verhindert schon die Größe der Räume.

In solchen Situationen heben Lehrpersonen unwillkürlich die eigene Stimme an – ich nenne das die Lehrer-Tonlage. Die vorderen Reihen haben das Gefühl, dass ich zu laut spreche, die hinteren Reihen hören mich, aber verstehen mich nicht mehr deutlich (siehe dazu Erklärung in der folgenden Box).

Erklärung Schallwechseldruck: Vokale vs. Konsonanten im Unterrichtsgespräch

Sprache besteht aus verschiedenen Lauten, die ganz grob als Vokale und Konsonanten bezeichnet werden können - Logopäden mögen die extreme Verkürzung verzeihen.

Vokale haben wenig oder viel Energie, denn a, e, i, o, u … können sowohl laut als auch leise ausgesprochen werden. Sie sind tieffrequent (Frequenz des Grundtones zwischen 90 und 260 Hz, Formanten wurden ausgenommen) und besitzen für das Sprachverstehen nur eine geringe Informationsdichte. Aus diesem Grund kann trotz verschiedener Dialekte die grundsätzliche Information erhalten bleiben: Haus -> Hus. Die „Lautstärke“ von Vokalen wird auch für das Hören – also das reine Wahrnehmen – von Sprache benötigt.

Konsonanten hingegen besitzen kaum Energie im Sinne von Schallwechseldruck, denn s, p, k, t, f … können nicht beliebig laut ausgesprochen werden. Konsonanten, vor allem Zischlaute (sehr verallgemeinert), haben im Vergleich zu Vokalen nur geringe Energie. Sie sind hochfrequent (stimmhafte Zischlaute bis 8.000 Hz, stimmlose Zischlaute bis 12.000 Hz) und besitzen für das Sprachverstehen eine hohe Informationsdichte. Das richtige Erkennen der Konsonanten führt zur Unterscheidung – der Diskrimination – und damit zum Verstehen von Worten: Haus oder Haut. Tatsächlich ist der spektrale Unterschied zwischen den beiden Worten sehr gering, der Bedeutungsunterschied jedoch enorm. 

Tieffrequente Anteile wie Vokale, die von vornherein schon eine höhere Energie besitzen, werden von Oberflächen und auch von der Luft nicht gut absorbiert (eher reflektiert), daher bleiben sie länger hörbar. Hochfrequente Anteile wie Konsonanten haben eine geringe Energie und werden von Oberflächen und auch von der Luft gut absorbiert. So entsteht ein stärkerer Verlust von hochfrequenten Sprachanteilen durch Dissipation der Energie in der Luft und Absorption an Oberflächen als von tieffrequenten Vokalen. Das führt zu einem Verlust von Unterscheidungsmöglichkeiten zwischen Konsonanten und damit Worten (geringe Diskrimination). Folge ist eine verringerte Sprachverständlichkeit.

Gleiches gilt auch für Distanzen: Mit zunehmendem Abstand zum Sprecher sinkt der Pegel von Konsonanten stärker als der Pegel von Vokalen und führt zu geringerer Sprachverständlichkeit. Lauteres Sprechen hilft nicht: Wie oben beschrieben können Konsonanten nicht beliebig laut gesprochen werden.

Mit dem System ist die Lern- und Gesprächsatmosphäre viel angenehmer, da die Lehrperson nicht konstant in der „Lehrertonlage“ ist, sondern deutlich ruhiger sprechen kann. Für mich es viel einfacher, ich kann ganz normal reden – ungefähr so, als ob ich mich mit einem Kollegen unterhalte. Vor allem für die in den hinteren Reihen sitzenden Lernenden ist das Verstehen deutlich einfacher, weil meine Stimme klar und verständlich ankommt, ohne zu laut zu sein. Die Vokal-Anteile hören sie normal durch den Raum, die Konsonant-Anteile hören sie über den Lautsprecher. Und die vorderen Reihen hören mich normal.

Insgesamt hat es ca. 5 Unterrichtstage gedauert, bis ich mich mit der neuen Situation angefreundet habe, möchte das System jedoch nicht mehr missen. Die Lernenden waren da deutlich schneller, schon am dritten oder vierten Unterrichtstag wurde gefragt, ob ich das Mikrofon wieder nutze. Sie beschreiben die Situation als deutlich entspannter – die ruhigere und damit tiefere Stimme trägt zu einer entspannteren Lernsituation im Raum bei. Bei Vorträgen vor der Klasse nutzen die Lernenden das Mikrofon selbst und hängen es sich um. Dadurch, dass sie es nicht in der Hand halten müssen, lenkt es beim Vortrag nicht ab. Wenn wir Rollenspiele durchführen (z.B. bestimmte Konstellationen in Verkaufssituationen üben), kann das Gerät einfach auf den Tisch gelegt werden, es schaltet dann vom Richtmikrofon-Modus in einen Omni-Modus um.

DER LEHRERFREUND: Aber ist es de facto nicht so, dass Sie die Schüler/innen mithilfe moderner Technik „überschreien“ - und wenn die Schüler/innen miteinander reden, tun sie das einfach auch lauter; am Schluss haben wir nichts gewonnen, außer dass die Gesamtlautstärke sich deutlich erhöht hat?

DAN LEONHARDT: Das war tatsächlich eine meiner Befürchtungen, dass es einfach akustisch noch eins oben drauf geben würde. Tatsächlich wurde es sogar ruhiger. Wie oben erklärt, sind Vokale für die Lautheitsempfindung verantwortlich - und genau die werden nicht verstärkt, sondern im Grunde nur Hochtonanteile und damit die Konsonanten. Das System optimiert damit nur die Verständlichkeit von Sprache, nicht die Lautheitswahrnehmung. Genau hier könnten Lehrpersonen profitieren, die sich stimmlich im Unterricht mehr anstrengen müssen als andere. Manchmal kann diese Lehrer-Tonlage unangenehm werden: Unangenehm für die Lehrperson, weil auf die Dauer körperlich anstrengend und unangenehm für Lernenden. Es kann vorkommen, dass Lehrpersonen aufgrund der Tonlage entsprechend mit Spitznamen belegt werden, zum Beispiel Quietsch-Kuhn oder Schrei-Schmidt.

Man hat diese negative Spirale doch selbst schon erlebt, entweder als Schüler oder Lehrperson: es gibt ein hohes Grundgeräusch, die Lehrperson hebt die Stimme weiter an und provoziert so eher ein noch höheres Grundgeräusch, als dass das allgemeine Volksgemurmel abgesenkt wird.

Das System verringert diese Auswirkungen. Die Lehrperson muss die Stimme nicht anheben, die Tonlage bleibt in einer angenehmen „Konversationstonlage“, insgesamt ist es ruhiger im Raum, da durch die ruhigere Tonlage der Lehrperson die Lernenden die eigene Stimme ebenfalls nicht anheben. Insgesamt gibt es einen geringen Grundpegel / Grundgeräuschpegel. Also werden die Lernenden weniger abgelenkt und können besser und länger mitarbeiten, weil sie sich durch den geringeren Grundpegel besser konzentrieren können.

DER LEHRERFREUND: Tragen Sie ein Headset oder unterrichten Sie mit einem fest installierten Mikrofon?

DAN LEONHARDT: Das System ist denkbar einfach. Nach dem Einschalten muss ich Steuergerät und Lautsprecher verbinden. Dass ist wirklich nur ein Tipper auf den Touchscreen und hat bisher immer funktioniert. Anschliessend hänge ich es mir an einem „Lanyard“ um und ziehe es nah an mein Kinn heran, damit es nicht auf dem Bauch herumbaumelt. Meine Stimme wird sehr gut aufgenommen, Geräusche des Gerätes auf der Kleidung werden unterdrückt.

Über eine Mute-Taste kann ich die Mikrofone jederzeit stummschalten, so dass ich Einzelgespräche mit Lernenden führen kann.

Das eigene Sprechen verändert sich dramatisch. Es sinkt vom Pegel der konstant erhobenen Lehrerstimme auf den Pegel einer Plauderei auf der Parkbank mit einem Kollegen. Sehr angenehm. Die Lernenden beschrieben nach wenigen Unterrichtstagen die neue Situation als sehr angenehm und als „freundlicher“, da es nicht mehr die Lehrer-Tonlage ist, die sie den gesamten Tag hören. Das „freundlicher“ fand ich ziemlich gut.

DER LEHRERFREUND: Ist das System fest installiert oder steht das einfach nur so rum?

DAN LEONHARDT: Zur Zeit ist der Lautsprecher noch auf einem Ständer. So bin ich mobil, wenn ich einmal in einem anderen Klassenraum bin. Glücklicherweise gilt für mich das Lehrerraumsystem [siehe Lehrerraumsystem, Anm. d. Red.], so dass ich kaum wandern muss. Nach Auffinden des optimalen Standortes will ich das System in meinem „Hauptraum“ an die Wand moniteren lassen, der optimale Standort scheint jedoch akustisch fast egal zu sein – einfach hinten. Da die wiedergegebenen Schallanteile hochfrequent sind, entstehen auch keine Stehwellen.

DER LEHRERFREUND: Ist das für die Schüler/innen nicht verwirrend, wenn es zwei Schallquellen gibt - von vorne Sie, von hinten der Lautsprecher?

DAN LEONHARDT: Am Anfang kann komisch sein, tatsächlich aber kurz. Jede harte Oberfläche, die einen Schall reflektiert, wirkt wie eine Quasi-Schallquelle. Unser Hörvermögen unterscheidet unterbewusst schon immer zwischen Direktschall und reflektiertem Schall und kann das gut einordnen. Letztendlich ist es eine neue Hörgewohnheit, die sehr schnell akzeptiert wird, da es einen Vorteil bietet: einen positiven SNR.

Erklärung: SNR (Signal to Noise Ratio)

Die folgende Skizze stellt die normale Situation dar. Die Lehrperson spricht laut, das Grundgeräusch ist laut, der SNR für Konsonanten in den negativen Bereich.

Beschallungssituation im Klassenzimmer: SNR normal

SNR = Signal to Noise Ratio (Signal Rausch Abstand) beschreibt die Pegeldifferenz zwischen einem Nutzsignal (Stimme des Lehrers) und dem Störsignal (Grundgeräusch), was als Noise oder Rauschen bezeichnet wird. Das Rauschen wird mit 0 dB angenommen. Im Bild hört der Lernende die Vokale um 3 dB lauter als das Grundgeräusch, die Konsonanten um 9 dB leiser als das Grundgeräusch. Sprache ist zwar hörbar, aber unverständlich, da die Konsonanten verdeckt werden, was zu einer verringerten Sprachverständlichkeit führt.

Die Skizze unten stellt die optimierte Situation dar. Die Lehrperson spricht insgesamt leiser, damit sinkt der Pegel des Grundgeräusches im Klassenraum. Die hinteren Reihen hören den Hochtonanteil der Sprache von hinten. Da Hochtonanteil für eine zusätzliche Lautheitswahrnehmung nicht wirksam ist, haben die Lernenden nicht da Gefühl, dass es insgesamt lauter wäre.

Beschallungssituation im Klassenzimmer: SNR mit zusätzlicher Schallquelle

Natürlich entstehen durchaus lustige Situationen, wenn ich das Mikrofon nah an meinen Mund herannehmen und flüstere - dann schauen sich manche Lernende überrascht nach hinten um. Aber das sind ja keinen normalen Hörsituationen, sondern spezielle Effekte, die ich dann bewusst provoziere, teilweise um psychoakustische Phänomene zu demonstrieren.

Übrigens: Vor allem die weiter hinten sitzenden Lernenden haben nicht mehr das Gefühl, „weit weg“ vom Lehrer zu sein – sie werden „direkter“ angesprochen, der Lehrer (jedenfalls seine Stimme) ist gefühlt näher.

DER LEHRERFREUND: Ihre Kolleg/innen benutzen das System gelegentlich ebenfalls - wie ist deren Erfahrung damit?

DAN LEONHARDT: Als ich das System einem Kollegen das erste Mal zum Testen verliehen hatte, haben meine Lernenden direkt gefragt, wo die Anlage ist. Und dieser Unterricht war für mich dann auch wieder anstrengender – und lauter!

Der Kollege war positiv überrascht und will es weiter in verschiedenen Situationen/Klassen probieren, um ein gutes Gefühl für die Einsatzmöglichkeiten zu bekommen. Bis jetzt kam jedoch nichts Negatives.

DER LEHRERFREUND: Primärer Anwendungszweck solcher Systeme ist doch eher die Kommunikation mit Hörproblemen?

DAN LEONHARDT: Das habe ich auch gedacht, aber das Gegenteil ist der Fall: primär ist das System für den flächendeckenden Einsatz in allen (normalhörenden) Klassen vorgesehen. Lernenden mit leichten Hörproblemen, welche keine Hörsysteme nutzen, erfahren einen enormen Vorteil, da die Sprachverständlichkeit deutlich erhöht wird.

Auch Lernende mit Hörsystemen können durch das System deutlich besser teilnehmen. Häufig können Lernende an ihren Hörsystemen oder am Cochlear-Implantat einen zu diesem System kompatiblen Empfänger montieren und können sich ZUSÄTZLICH per Knopfdruck in das Funkfeld einklinken. Das bedeutet, die Audiodaten werden drahtlos IN die Hörsysteme von Lernenden übertragen. Das geringere Grundgeräusch und der dadurch verbesserte SNR in Kombination mit der direkten Übertragung sollte eine deutlich einfachere Inklusion möglichen. Darüber existieren Studien. In der Vergangenheit hatte ich mehrere Lernende mit Hörsystemen, allerdings noch vor dem Einsatz des Beschallungssystems.

DER LEHRERFREUND: Ist ein solches System für Lehrer/innen mit Hörproblemen ebenfalls zu empfehlen?

DAN LEONHARDT: Menschen mit Hörproblemen neigen dazu, etwas lauter zu sprechen als Menschen ohne Hörprobleme. Diese Tendenz könnte durch so ein System vermindert werden, wird aber die eigene Hörminderung nicht ausgleichen: Man hört ja deshalb die Lernenden nicht besser.

Als Hörakustikmeister kann ich hier nur appellieren: ab 50 einen regelmässigen Hörtest beim Akustiker des Vertrauens durchführen lassen und wenn ein Hörverlust vorhanden ist, nicht zu lange warten.

DER LEHRERFREUND: Was kostet ein solches System?

DAN LEONHARDT: Mir steht das Soundfield von Phonak zur Verfügung. Als Lautsprecher nutzen wir den passenden Digimaster 7000. Es zeigt sich, dass der 7000er mit 15 integrierten kleinen Lautsprechern für meinen Raum tatsächlich überdimensioniert ist, ein 5000er mit 12 Lautsprechern hätte ausgereicht. Das Steuergerät ist das „Roger SF Touchscreen Mic“.

Installationskosten bestehen tatsächlich keine. Auspacken, anschließen, Gerät aufladen und los geht es. Voll aufgeladen funktioniert das Steuergerät gut und gern 10 Stunden, der Lautsprecher wird über das mitgelieferte Netzteil an eine Steckdose angeschlossen.

Zu den Preisen in Deutschland kann ich nur sehr wenig sagen. Ich habe mit Werner Eickmann von Sieg HörTechnic in Herford gesprochen, der vor über 20 Jahren für mich Ausbildungsverantwortung hatte und heute noch im Beruf arbeitet. Er verfügt auf diesem Bereich über viel Erfahrung und hat mir mitgeteilt, dass diese Systeme in Deutschland von Schulen so gut wie nie einfach so bestellt werden, sondern häufig über Ausschreibungen angeschafft werden (müssen). Es muss berücksichtigt werden, dass es verschiedene Ausstattungsmerkmale gibt, aber für den normalen Klassenraum reicht in der Regel so ein 5000er Lautsprecher und das Touchscreen Mikrofon aus. Als Richtwert muss mit etwa 2.200 Euro gerechnet werden (Preisliste z. B. hier).

Weder Werner Eickmann noch mir sind wirklich vergleichbare Systeme bekannt. Es gibt immer wieder ähnliche Lösungen mit Funkmikrofon und Lautsprechern, jedoch handelt es sich hier in der Regel um konventionelle Lautsprecher, die den gesamten Frequenzbereich abdecken, also auch den Tieftonbereich, was für HiFi sinnvoll ist. In den Klassenräumen führt so eine Lösung aber nur zu Frust. Ich denke, dass das Soundfield von Phonak von der Hörgeräteentwicklung profitieren konnte, da hier Spracherkennung und Geräuschunterdrückung zu den Paradedisziplinen gehört.

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