Biophilie im Bildungswesen: Natürliche Lernräume gestalten

Anmerkung der Redaktion: Dieser Beitrag erschien ursprünglich in der Frühjahrsausgabe 2022 von Learning by Design unter dem Titel „Natural Selection“ im Rahmen einer Content-Partnerschaft.

Architektur ist ein Erlebnis. In ihrer besten Form werden Orte durch Kontext, Charakter und Gemeinschaft geprägt. Gerade in Bildungsbauten beeinflussen die Entscheidungen, die während des Planungs- und Gestaltungsprozesses getroffen werden, nicht nur die Funktion eines Gebäudes, sondern auch die Fähigkeit von Lernenden, Informationen aufzunehmen und zu behalten. Für die Forschenden Bill Browning und Dr. Terri Peters ist die Integration unseres angeborenen Bedürfnisses nach Verbindung zur Natur in die Räume, in denen wir leben, arbeiten, lernen und spielen, weit mehr als eine ästhetische Entscheidung. Es ist eine Mission. 

„Bei Biophilie geht es darum, den menschlichen Wunsch und das Bedürfnis nach einer Verbindung zur Natur in den von uns genutzten Räumen zu berücksichtigen“, erklärt Browning, geschäftsführender Partner der Nachhaltigkeits- und Designberatung Terrapin Bright Green.  „Auf der einfachsten Ebene beginnt biophiles Design mit guten Ausblicken ins Grüne, Pflanzen und natürlichen Materialien. Doch das sind nur drei von insgesamt 15 biophilen Designmustern, die die gebaute Umwelt verbessern können. Die wissenschaftliche Evidenz dafür, dass solche Maßnahmen die kognitive Leistungsfähigkeit, die körperliche Gesundheit und das psychische Wohlbefinden fördern, ist umfangreich.“

Dr. Terri Peters, Architektin und Professorin im Fachbereich Architekturwissenschaft an der Ryerson University in Toronto, beschäftigt sich seit vielen Jahren mit menschlichen Faktoren, die sich nur schwer messen lassen.

Auf Grundlage von fast 30 Jahren Forschung und Beratung beschreibt Browning drei zentrale Anwendungsbereiche biophilen Designs:

„Natur im Raum“ ist die wörtliche Idee, natürliche Einflüsse wie Ausblicke, Vegetation und Tageslicht hinzuzufügen, um Räume durch Gestaltung zu beleben. Der zweite Anwendungsbereich „Natürliche Analogien“ umfasst das indirekte Erleben der Natur durch die Einbeziehung natürlicher Materialien, fraktaler Muster und biomorpher Formen in die Architektur, die durch nicht-lebende Elemente Zugang zur Natur ermöglichen. Schließlich umfasst die "Natur des Raums" räumliche Erlebnisse, bei denen natürlich vorkommende Muster angewendet werden, die ein psychologisches Gefühl von Sicherheit, Ruhe und Geborgenheit innerhalb eines Raums hervorrufen. So fördert beispielsweise ein ungehinderter Ausblick durch einen Bereich das Gefühl von Überblick während eine Wand im Rücken und ein Dach über dem Kopf ein beruhigendes Gefühl der Geborgenheit innerhalb eines Raums vermitteln.

„Die Auswirkungen biophiler Gestaltungsentscheidungen lassen sich messen“, erklärt Browning. „Studien in Bildungsumgebungen zeigen, dass Schülerinnen und Schüler in biophil gestalteten Räumen besser lernen, mehr Wissen behalten und die Lernerfahrung insgesamt positiver wahrnehmen.“

Untersuchungen belegen beispielsweise, dass variables Tageslicht die Sehfähigkeit verbessert und unseren zirkadianen Rhythmus unterstützt. Bereits der Blick ins Grüne durch ein Fenster wirkt sich positiv auf den präfrontalen Cortex aus und hilft dabei, Aufmerksamkeit wiederherzustellen sowie Konzentration und Erinnerungsvermögen zu steigern.

Die sogenannte Attention Restoration Theory besagt, dass die Fähigkeit des menschlichen Gehirns, sich auf einen bestimmten Reiz zu konzentrieren, begrenzt ist. Zu lange fokussierte Aufmerksamkeit führt zu mentaler Ermüdung. Bereits ein kurzer Aufenthalt von rund 40 Sekunden in einer regenerativen natürlichen Umgebung kann helfen, die Aufmerksamkeit wiederherzustellen und die Stimmung zu verbessern.

„Wenn Kinder während des Schultages Zugang zur Natur haben, berichten Lehrkräfte häufig, dass sie ruhiger ins Klassenzimmer zurückkehren und schneller bereit sind, sich auf die nächste Aufgabe zu konzentrieren“, so Browning.

An der Ryerson University untersuchte Peters gemeinsam mit ihrem Team verschiedene Lehrräume auf dem Campus. Dabei wurden zahlreiche Herausforderungen identifiziert.

„Schon einfache Probleme wie überladene Wände, nicht zusammenpassende Möbel oder schlechte Lichtverhältnisse beeinflussen die Lernumgebung negativ“, erklärt Peters. „Im nächsten Semester werden wir einen Testunterrichtsraum einrichten, der biophile Gestaltungsprinzipien berücksichtigt, und dann die Erfahrungen von Studierenden und Lehrenden im Vergleich zu unveränderten Unterrichtsräumen im selben Gebäude auswerten. Darüber hinaus werden wir Pflanzen aufstellen, die Beleuchtung durch ein Vollspektrum-System ersetzen und die Fenster reinigen, um für besseres Licht und eine bessere Aussicht zu sorgen. Außerdem werden wir die räumliche Vielfalt erhöhen, indem wir den Räumen eine Hierarchie verleihen und die überladenen Wände durch sorgfältig ausgewählte abstrakte Grafiken mit Naturmotiven ersetzen, von denen wir glauben, dass sie messbare positive Auswirkungen haben werden.“

Eine der interessantesten Möglichkeiten, wie biophile Gestaltungsstrategien das Raumerlebnis verbessern, ist die Einbeziehung statistischer Fraktale. Diese detaillierten, sich wiederholenden Muster bilden die grundlegende Basis vieler organischer Systeme und kommen in der Natur in Hülle und Fülle vor. Spiralförmige Fraktale ermöglichen es der Natur, sich zu verdichten, um Stärke und Beständigkeit gegenüber den Elementen zu erlangen; Beispiele hierfür sind Tannenzapfen, Ananas und Hurrikane. Ein Voronoi-Fraktal verdeutlicht die Tendenz der Natur zur Effizienz und beruht darauf, Zellstrukturen über den kürzesten Weg zwischen Punkten zu verbinden. Beispiele hierfür sind die Haut einer Giraffe, Waben, die Zellen in einem Blatt und schäumende Blasen.

Browning war Teil eines Teams, das eine einjährige Studie durchführte, bei der einfache biophile Maßnahmen in einer Mathematikklasse der sechsten Klasse in Baltimore zum Einsatz kamen. Zu den Veränderungen gehörten die Entfernung visueller Reizüberflutung durch Poster, die Verlegung von Interface Teppichfliesen mit biomorphen Mustern, die Anbringung von Wandgrafiken mit abstrahierten Palmblattmotiven sowie der Einbau automatischer Stoffjalousien mit Fraktalmuster inspiriert von Baumschatten.

Die Auswirkungen der Maßnahmen waren bemerkenswert. Die Testergebnisse verbesserten sich drastisch – der durchschnittliche Zuwachs bei den Mathematik-Testergebnissen war im biophilen Klassenzimmer mehr als dreimal so hoch wie in einem Vergleichsklassenzimmer. Die Studie ergab zudem, dass der Raum den Lernenden bei der Stressbewältigung half. Tatsächlich sank der Prozentsatz im biophilen Klassenzimmer, die ihre Stressfaktoren als hoch empfanden, von 67 % im Februar auf 35 % im Juni. Darüber hinaus berichtete die Lehrkraft im biophilen Klassenzimmer von weniger Ängsten und einer höheren Arbeitszufriedenheit was darauf hindeutet, dass die Maßnahmen sowohl den Lernenden als auch dem Personal zugutekommen können.

Auf die Frage nach der allgemeinen Notwendigkeit biophiler Räume in Lernumgebungen sind sich Browning und Peters einig, dass die Vorteile über eine verbesserte kognitive Leistungsfähigkeit hinausgehen.

„Im Bildungsbereich wächst der Anspruch an Räume ständig“, sagt Peters. „Sie sollen nicht nur Schutz bieten, sondern Zusammenarbeit fördern, die Stimmung verbessern und Menschen willkommen heißen.“ Browning verweist darauf, dass viele Unternehmen bereits Vorreiter bei der Umsetzung biophiler Gestaltung sind.

„Unternehmen erkennen, dass die klassische Bürolandschaft mit endlosen Reihen von Einzelarbeitsplätzen weder spontane Begegnungen noch kreative Durchbrüche fördert“, sagt Browning. „Um den Wert der Immobilien zu maximieren, benötigen Arbeitsbereiche ebenso wie Unterrichtsräume Offenheit, Inklusivität und die Möglichkeit für einen fruchtbaren Austausch durch Interaktionen.“

Lange Zeit lag der Fokus nachhaltiger Architektur vor allem auf Energieeffizienz. Browning argumentiert jedoch, dass der größte Wert eines Gebäudes nicht in niedrigeren Betriebskosten liegt. „Die tatsächlichen Vorteile entstehen durch bessere menschliche Leistungsfähigkeit, stärkere Identifikation mit dem Ort und das Wohlbefinden, das durch frische Luft, Naturbezüge und inspirierende Begegnungen gefördert wird.“

„In gewisser Weise liegen die Wirksamkeit und Einfachheit dieser Gestaltungsstrategien intuitiv auf der Hand“, schließt Peters. „Biophiles Design soll eine immersive, multisensorische Naturerfahrung schaffen. Es geht nicht nur um Pflanzen oder Ausblicke. Es geht um Farben, Licht, Materialien und die Fähigkeit der Natur, menschliche Leistung zu verbessern. Diese Prinzipien können sich überall wiederfinden – vom Teppichmuster über die Position eines Schreibtisches bis hin zur Gestaltung eines Fensters. Design macht einen Unterschied.“

Quellenangaben:

• Terrapin Bright Green
• Psychology Today, Ein kostengünstiger Weg, Ihre Aufmerksamkeit und Konzentration wiederherzustellen