DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111196
تاريخ النشر: 2024-01-11
المؤلف: Arianna Latini وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار الضوضاء وإدارتها
نظرة عامة
تقدم ورقة البحث نهجًا جديدًا لتقييم تدخلات التصميم البيوفيلي (BD) في البيئات الداخلية باستخدام الواقع الافتراضي (VR). تؤكد على أهمية الاتصال بين الإنسان والطبيعة في إنشاء مساحات داخلية داعمة وتستكشف تأثير العناصر البصرية والصوتية على الأداء المعرفي. تم إجراء دراسة بتصميم بين المجموعات 3×3 شملت 198 مشاركًا لمقارنة ثلاثة تخطيطات مكتبية (الأخضر الداخلي، الأخضر الخارجي، وغير البيوفيلي) جنبًا إلى جنب مع ثلاثة سيناريوهات صوتية (المكتب، المكتب + حركة المرور، والمكتب + الطبيعة). أشارت النتائج إلى أن الواقع الافتراضي يقيم تدخلات BD بشكل فعال، مما يظهر تحسينات كبيرة في المهام المعرفية – خاصة في تبديل المهام، والاحتواء، والذاكرة العاملة – عندما تعرض المشاركون لأصوات طبيعية، خاصة في حالة الأخضر الداخلي.
تشير النتائج إلى أن دمج العناصر السمعية والبصرية للطبيعة يمكن أن يعزز كفاءة العمل والراحة في البيئات المكتبية. من الجدير بالذكر أن العامل الصوتي كان له تأثير إيجابي أكبر على الأداء المعرفي مقارنة بالعامل البصري. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك عينة المشاركين المتجانسة والحاجة إلى مزيد من البحث لتعميم النتائج عبر ديموغرافيات متنوعة. يدعو المؤلفون إلى مزيد من الاستكشاف للتعرض المطول للمؤثرات المستندة إلى الطبيعة ودمج مقاييس مزاج المشاركين ورضاهم في الدراسات المستقبلية. بشكل عام، تسلط هذه الدراسة الضوء على إمكانيات الواقع الافتراضي كأداة فعالة من حيث التكلفة لتقييمات ما قبل الإشغال لتدخلات BD، مما يسهل تصميم مساحات عمل أكثر دعمًا.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التأثير الكبير للبيئة المبنية على جودة حياة الإنسان، مما يبرز ضرورة اتباع نهج تصميم يركز على المستخدم في قطاعات الهندسة المعمارية والهندسة والبناء. في البداية، كانت معايير تقييم المباني والشهادات، مثل LEED وWorldGBC، تركز على كفاءة الطاقة وجودة البيئة الداخلية، بما في ذلك عوامل مثل جودة الهواء والراحة الحرارية. ومع ذلك، كان هناك تحول ملحوظ نحو إعطاء الأولوية للصحة والرفاهية، كما يتضح من شهادة WELL، التي أثارت اهتمامًا عالميًا في إنشاء مباني مستدامة وموجهة نحو الصحة.
لقد زادت جائحة COVID-19 من المخاوف بشأن فعالية بيئات العمل، مما دفع كلا من القطاعين الخاص والعام إلى الاعتراف بأهمية التصاميم التي تركز على شاغليها وتعزز الرفاهية. تبحث هذه الدراسة بشكل خاص في دور التدخلات البيوفيليّة – باستخدام المحفزات السمعية والبصرية – لتعزيز بيئات المكاتب ضمن إطار الواقع الافتراضي. تهدف الدراسة إلى معالجة الفجوات البحثية الحالية في الأدبيات المتعلقة بدمج هذه التدخلات في بيئات العمل.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام تصميم عاملي 3×3 للتحقيق في تأثيرات العوامل البصرية والصوتية على إنتاجية المشاركين. شمل العامل البصري (العامل V) ثلاثة تخطيطات مكتبية: الأخضر الداخلي، الأخضر الخارجي، وغير البيوفيلي، بينما شمل العامل الصوتي (العامل A) ثلاثة بيئات صوتية: المكتب، المكتب + حركة المرور، والمكتب + أصوات الطبيعة. تم تعيين 198 مشاركًا بشكل عشوائي لأحد السيناريوهات البصرية، مع ضمان التوازن العكسي للمؤثرات الصوتية لتقليل المتغيرات المربكة. حصل البحث على موافقة أخلاقية من جامعة بوليتكنيك ماركي، وتم جمع البيانات بشكل مجهول.
شمل الإجراء التجريبي اختبارًا ليوم واحد لكل مشارك، بدءًا من مرحلة تأقلم مدتها 15 دقيقة مع الظروف البيئية، تليها إكمال استبيان قبل التجربة. ثم ارتدى المشاركون سوار Empatica وعرضًا مثبتًا على الرأس، وخضعوا لمعايرة لتتبع العين، وشاركوا في فترة تكيف مدتها 3 دقائق مع البيئة الافتراضية. تم إجراء اختبارات معرفية وتقييمات للصوت عبر ثلاث جلسات تتوافق مع كل مستوى من العامل الصوتي، مع تضمين فترات راحة للحفاظ على راحة المشاركين وانغماسهم. تم عشوائية ترتيب السيناريوهات الصوتية والاختبارات المعرفية لتخفيف آثار التعلم. أنهى المشاركون الجلسة بتقديم ملاحظات حول إحساسهم بالوجود، والانغماس، وأي أعراض مرضية ناتجة عن الواقع الافتراضي. استغرقت العملية التجريبية بالكامل حوالي 35 دقيقة، مع الالتزام بالإرشادات الموصى بها لتجنب الانزعاج.
النتائج
قسم النتائج مقسم إلى قسمين رئيسيين. القسم 3.1 يقيم الصلاحية البيئية للبيئة الافتراضية الغامرة (IVE)، بينما يقدم القسم 3.2 تحليلًا مقارنًا للفوائد المستمدة من الروابط البصرية مقابل الروابط غير البصرية مع الطبيعة، مع معالجة السؤال البحثي الثاني. هذا التحليل المقارن ضروري لتقييم صلاحية المعيار للبيئة الافتراضية، حيث يحدد ما إذا كانت الاستجابات السلوكية – مثل الأداء والراحة – تعكس بدقة تأثير المحفزات المقدمة داخل IVE. من الجدير بالذكر أن النتائج المتعلقة بالمعايير الفسيولوجية وتقييم الصوتيات مستبعدة من هذه الورقة.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على أهمية التصميم البيوفيلي (BD) والحلول المستندة إلى الطبيعة (NBS) في تحسين بيئات المكاتب بما يتجاوز مجرد جودة البيئة الداخلية. يبرز المؤلفون أن NBS هي جزء لا يتجزأ من تحقيق أهداف الاستدامة والتنوع البيولوجي التي وضعتها استراتيجيات الاتحاد الأوروبي لعام 2030، بينما تعزز أيضًا صحة الأفراد ورفاهيتهم. يُعتبر دمج المساحات الخضراء في البيئات المبنية وسيلة لتعزيز التعايش المتناغم بين البشر والطبيعة، مما يحسن الراحة النفسية، ويقلل من التوتر، ويعزز الأداء المعرفي. تشير القسم إلى نظريات نفسية رئيسية، مثل نظرية استعادة الانتباه (ART) ونظرية تقليل التوتر (SRT)، التي تدعم الفكرة القائلة بأن التعرض للعناصر الطبيعية يمكن أن يحقق تأثيرات استعادة على الانتباه ومستويات التوتر.
علاوة على ذلك، يناقش المؤلفون النهج متعدد الحواس تجاه BD، مشيرين إلى أنه بينما تم دراسة الروابط البصرية مع الطبيعة بشكل موسع، فقد تلقت الحواس الأخرى، وخاصة المحفزات السمعية، اهتمامًا أقل. تستعرض الورقة دراسات متنوعة تُظهر أن الأصوات الطبيعية يمكن أن تعزز الأداء المعرفي والرفاهية العاطفية، مما يشير إلى أن نهجًا شاملاً لتصميم الحواس أمر ضروري لتحسين بيئات العمل. كما يتناول المؤلفون إمكانيات الواقع الافتراضي (VR) كأداة فعالة من حيث التكلفة لدراسة تدخلات BD، مما يسمح بمحاكاة واقعية لبيئات المكاتب التي يمكن أن تدمج كل من العناصر البصرية والسمعية. تختتم القسم بتحديد الأسئلة البحثية التي تهدف إلى استكشاف فعالية الواقع الافتراضي في تقييم تدخلات BD وتأثيرها على الأداء المعرفي، مما يمهد الطريق للإجراءات التجريبية المفصلة في الأقسام التالية.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111196
Publication Date: 2024-01-11
Author(s): Arianna Latini et al.
Primary Topic: Noise Effects and Management
Overview
The research paper presents a novel approach to assessing Biophilic Design (BD) interventions in indoor environments using Virtual Reality (VR). It emphasizes the importance of the human-nature connection in creating supportive indoor spaces and explores the impact of both visual and acoustic elements on cognitive performance. A 3×3 between-subjects design study involving 198 participants compared three office layouts (Indoor Green, Outdoor Green, and Non-Biophilic) alongside three acoustic scenarios (Office, Office + Traffic, and Office + Nature). Results indicated that VR effectively evaluates BD interventions, demonstrating significant improvements in cognitive tasks—particularly in task switching, inhibition, and working memory—when participants were exposed to natural sounds, especially in the Indoor Green condition.
The findings suggest that integrating audio-visual elements of nature can enhance work efficiency and comfort in office environments. Notably, the acoustic factor had a more substantial positive effect on cognitive performance compared to the visual factor. However, the study acknowledges limitations, including a homogeneous participant sample and the need for more extensive research to generalize findings across diverse demographics. The authors advocate for further exploration of prolonged exposure to nature-based stimuli and the incorporation of participant mood and satisfaction metrics in future studies. Overall, this research highlights VR’s potential as a cost-effective tool for pre-occupancy evaluations of BD interventions, facilitating the design of more supportive workspaces.
Introduction
The introduction highlights the significant impact of the built environment on human quality of life, emphasizing the necessity for a user-centric design approach in the Architectural, Engineering, and Construction sectors. Initially, building rating standards and certifications, such as LEED and WorldGBC, concentrated on energy efficiency and Indoor Environmental Quality, including factors like air quality and thermal comfort. However, there has been a notable shift towards prioritizing health and well-being, exemplified by the WELL certification, which has spurred global interest in creating sustainable and health-oriented buildings.
The COVID-19 pandemic has further intensified concerns regarding the effectiveness of workplace environments, prompting both private and public sectors to recognize the importance of occupant-focused designs that promote well-being. This research specifically investigates the role of biophilic interventions—utilizing auditory and visual stimuli—to enhance office environments within a virtual reality framework. The study aims to address existing research gaps in the literature concerning the integration of these interventions in workplace settings.
Methods
In this study, a 3×3 factorial design was utilized to investigate the effects of visual and acoustic factors on participant productivity. The visual factor (Factor V) included three office layouts: Indoor Green, Outdoor Green, and Non-Biophilic, while the acoustic factor (Factor A) comprised three sound environments: Office, Office + Traffic, and Office + Nature sounds. A total of 198 participants were randomly assigned to one of the visual scenarios, ensuring counterbalancing of the acoustic stimuli to minimize confounding variables. The research received ethical approval from the Università Politecnica delle Marche, and data collection was conducted anonymously.
The experimental procedure involved a one-day test for each participant, beginning with a 15-minute acclimatization phase to the environmental conditions, followed by the completion of a pre-experimental questionnaire. Participants then donned an Empatica wristband and a head-mounted display, underwent calibration for eye-tracking, and engaged in a 3-minute adaptation period to the virtual environment. Cognitive tests and soundscape assessments were conducted across three sessions corresponding to each level of the acoustic factor, with breaks included to maintain participant comfort and immersion. The order of acoustic scenarios and cognitive tests was randomized to mitigate learning effects. Participants concluded the session by providing feedback on their sense of presence, immersivity, and any cybersickness symptoms. The entire experimental procedure lasted approximately 35 minutes, adhering to recommended guidelines to prevent discomfort.
Results
The Results section is divided into two primary subsections. Section 3.1 evaluates the ecological validity of the immersive virtual environment (IVE), while Section 3.2 offers a comparative analysis of the benefits derived from visual versus non-visual connections with nature, addressing the second research question. This comparative analysis is crucial for assessing the criterion validity of the virtual environment, as it determines whether behavioral responses—such as performance and comfort—accurately reflect the impact of stimuli presented within the IVE. Notably, the findings related to physiological parameters and soundscape assessment are excluded from this paper.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the significance of Biophilic Design (BD) and Nature-Based Solutions (NBS) in enhancing office environments beyond mere Indoor Environmental Quality. The authors highlight that NBS are integral to achieving sustainability and biodiversity goals set by EU strategies for 2030, while also promoting individual health and well-being. The incorporation of greenery in built environments is posited as a means to foster a harmonious coexistence between humans and nature, thereby improving psychological comfort, reducing stress, and enhancing cognitive performance. The section references key psychological theories, such as Attention Restoration Theory (ART) and Stress Reduction Theory (SRT), which support the notion that exposure to natural elements can yield restorative effects on attention and stress levels.
Furthermore, the authors discuss the multi-sensory approach to BD, noting that while visual connections with nature have been extensively studied, other sensory modalities, particularly auditory stimuli, have received less attention. The paper reviews various studies demonstrating that natural sounds can enhance cognitive performance and emotional well-being, suggesting that a holistic approach to sensory design is crucial for optimizing workplace environments. The authors also address the potential of Virtual Reality (VR) as a cost-effective tool for studying BD interventions, allowing for realistic simulations of office environments that can incorporate both visual and auditory elements. The section concludes by outlining the research questions aimed at exploring the effectiveness of VR in assessing BD interventions and their impact on cognitive performance, thereby setting the stage for the experimental procedures detailed in the subsequent sections.