Thiết kế Khu Lớp học Trường Đại học sở hữu giải pháp chiếu sáng, thông gió ưu việt tạo hiệu quả cao trong chất lượng đào tạo

Ngay từ thời kỳ phát triển sơ khai, với phong cách Tân Cổ điển và tiếp sau đó, quan điểm của Kiến trúc Hiện đại, Đương đại, nhiều Trường Đại học đã có giải pháp kiến trúc khu lớp học thích nghi với hoàn cảnh tự nhiên, đồng thời áp dụng các nguồn lực nhân tạo một cách thích hợp cho việc nâng cao và bảo đảm tốt chất lượng đào tạo. Đề tài dựa vào việc khảo sát các thông tin về đặc điểm của các giải pháp đã đưa tới hiệu quả tốt trong thực tế, các qui định của Nhà nước Việt nam, cũng như các nội dung nghiên cứu có thông tin liên quan của các tác giả trong và ngoài nước, để rút ra các yếu tố cần áp dụng trong kiến trúc để đưa tới việc bảo đảm và nâng cao chất lượng, đào tạo tại không gian Lớp học của các Trường Đại học nước ta.  

KHẢO SÁT THÔNG TIN VÀ NỘI DUNG CÁC VẤN ĐỀ CÓ LIÊN QUAN:                      .                                                                                                                  

Khái niệm về Lớp học của các Trường Đại học

Hiện không có định nghĩa cụ thể, nhưng “Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3981:1985 về trường đại học - tiêu chuẩn thiết kế, Bảng 4” đã ghi rõ: Giảng đường là không gian có qui mô từ 100 chỗ trờ lên. Các lớp học là không gian thường có qui mô từ 12, 25, 50, 75 chỗ với diện tích khỏang 1,2m² đến 2.2 m² / 01 chỗ ngồi, tùy qui mô và loại hình học tập và giảng dạy.   .             .                                                    
Khu Lớp học có vai trò quan trọng trong khuôn viên trường Đại học

Trong khuôn viên một trường Đại học bao gồm nhiều cơ sở:  Khu lớp học, Giảng đường lớn, các phòng lớp học; Văn phòng Khoa, các bộ môn, phòng thí nghiệm, phòng máy tính, xưởng thực hành, các cơ sở nghiên cứu khoa học, nhà triển lãm, nơi đậu các loại xe dân dụng và kỹ thuật, khu thể dục thể thao, sân vận động và hệ thống kỹ thuật.

Khu Sinh hoạt gồm ký túc xá sinh viên và nhà ăn; khu nhà ở của giảng viên. nhân viên. Khu Lớp học là nơi tiến hành hoạt động giảng dạy và đào tạo dưới hình thức học tập chung là nơi diễn ra các hoạt động chính bản chất, thiết yếu quan trọng nhất của Trường Đại học.

Không gian các lớp học thường chiếm Khoảng 50% diện tích Nhà toàn trường

Khi thời lượng học tập tại các lớp học thuộc Trường Đại học chiếm phần lớn quá trình hoạt động đào tạo, do đó không gian Nhà các lớp học là một cấu trúc cơ bản của Trường Đại học, ảnh hưởng lớn đến chất lượng đào tạo. Đó là những không gian học tập chung, nơi tiến hành các mối tương tác trong giảng dạy, nghiên cứu khoa học, giữa sinh viên với giảng viên, sinh viên với nhau được các trang thiết bị, kiến trúc, thông tin, nội thất hỗ trợ.

Khu nhà các lớp học sẽ có kiến trúc tùy thuộc qui mô, phương pháp và công nghệ đào tạo, nên có thể hợp khối với văn phòng khoa bố cục như một nhóm nhà riêng biệt.Khu lớp học sẽ tiêu thụ một khối lượng điện năng lớn trong suốt quá trình sử dụng. Yêu cầu phát triển môi trường chung bền vững đòi hỏi phải phối hợp tận dụng các nguồn lực thông gió, chiếu sang tự nhiên và thông gió nhân tạo bằng điện một cách ưu việt. 
Khảo sát tác động của các nguồn chiếu sáng thiên nhiên và nhân tạo trong lớp học có ảnh hưởng đến kết quả học tập của học viên

Rất nhiều đề tài nghiên cứu về nguồn chiếu sáng phòng học đều công nhận: Ánh sáng phòng học ở bậc đại học có ảnh hưởng tới sức khỏe, thị lực và khả năng tập trung tư duy của người học do đó ảnh hưởng tới chất lượng giảng dạy và khả năng tiếp thu bài giảng. . .

Một đề tài nghiên cứu về chiếu sang lớp học của Christian Kaufman, HTK Intern cho thấy: “Học viên trong các lớp học được chiếu sang bằng ánh sáng ban ngày tiến bộ nhanh hơn và đạt điểm cao hơn Học viên tại nơi không có chiếu sang tự nhiên ban ngày... Việc tăng cường ánh sang tự nhiên ban ngày trong các công trình Trường học có thể nâng cao khả năng nhận thức và giảm rủi ro về bệnh tật” [1].

Đề tài nghiên cứu của Schiano-Phan và cộng sự phát hiện: “Hoạt động của Học viên trong phòng học có chiếu sang tự nhiên ban ngày và chiếu sang kết hợp 2 nguôn có khả năng tập trung tư duy hơn trong phòng chỉ có chiếu sang nhân tạo. Kết quả này cho thấy việc áp dụng ánh sang tự nhiên trong môi trường học tập là đáng tiếp thu hơn và có thể đưa tới việc hạn chế năng lượng dung cho chiếu sang nhân tạo trong các không gian đào tạo” [2].

Hội thảo tại Hong Kong về đề tài: “Ảnh hưởng của Ánh sáng tự nhiên đến hiệu quả học tập trong Môi trường giáo dục” đã đề xuất những việc cần làm khi thiết kế bố trí hệ thống Chiếu sang trong một trường học cần lưu ý như sau [3]:

Phương hướng và mặt bằng công trình sẽ quyết định Lượng ánh sáng tự nhiên có thề thâm nhập công trình. Phương án thiết kế nhà trường phải cho phép tối đa hóa chiếu sang tự nhiên xuyên vào [3].

Bố trí và việc lắp kinh cửa sổ là 2 yếu tô đáng xem xét trong việc thiết kế chiếu sang ban ngày. Kích cỡ, hình dáng và vị trí lắp cửa sổ càn phải cân nhắc cẩn thận để tối đa hóa việc phân bố ánh sang tự nhiên [3].

Việc che nắng mặt trời phải được kiểm soát để chống chói và nhiệt độ nóng quá. Các phương tiện như rèm, lá chớp, mái hiên phải được bố trí để kiểm soát lượng ánh sáng mặt trời vào nhà [3].

Chiếu sang nhân tạo phải được kết hợp với ánh sang tự nhiên để bảo đảm không gian được sáng sủa suốt ngày. Các thiết bị kiểm soát đèn sáng cần được vận dụng để điều tiết mức sang dựa vào tình hình ánh sang tự nhiên vào không gian nhà [3].

Tiết kiệm năng lượng: Các hệ thống chiếu sang tự nhiên ban ngày có thể giúp giảm việc tiêu thụ năng lương khi giảm được lượng chiếu sang nhân tạo vào ban ngày. Cần phải bảo đảm rằng giải pháp thiết kế chiếu sang ánh sang ban ngày sẽ ưu việt hóa hiệu quả khối lượng năng lượng dung cho việc sưởi ấm và làm mát [3].

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3981:1985 về trường đại học - tiêu chuẩn thiết kế nói rõ: Ánh sáng phòng học phải được đầy đủ và hợp lý bởi nguồn lực này ảnh hưởng tới sức khỏe, thị lực học sinh, sinh viên, lại rất quan trọng là ảnh hưởng tới chất lượng giảng dạy và tiếp thu bài giảng.

Điều 10 Quyết định 37/2008/QĐ-BGDĐT về Chiếu sáng tự nhiên phòng học do cơ quan Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành, có nội dung cụ thể như sau:

Phòng học bộ môn phải được chiếu sáng tự nhiên theo quy định về tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành. Hướng lấy ánh sáng tự nhiên từ phía tay trái khi học sinh ngồi hướng lên bảng. Các cửa phòng vừa phải đáp ứng yêu cầu chiếu sáng tự nhiên, vừa thông gió thoáng khí cho phòng giảng.

Tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008, có qui định cụ thể về các chỉ tiêu chiếu sáng cho phòng học như: Độ rọi (Illuminance); Độ đồng đều (Uniformity) tránh có chỗ quá sáng, chỗ quá tối, gây mỏi mắt và giảm hiệu quả học tập; Chỉ số hoàn màu (Color Rendering Index - CRI): Nên sử dụng nguồn sáng có CRI ≥ 80, để trang sách hiển thị trung thực.

Quan điểm về hướng lấy ánh sáng thích hợp: “Ánh sáng phía Bắc khuếch tán tốt hơn ánh sáng mặt trời trực tiếp nên nó ít gây ra vấn đề chói mắt hơn. Điều này làm cho nó phù hợp với không gian văn phòng, rạp hát tại nhà hoặc phòng đọc sách”. Việc Nghiên cứu cho thấy: “Khi cửa sổ hay cửa trời hướng về phương Bắc, ánh sang ban ngày thâm nhập vào một không gian nào đó sẽ mềm mại và lan tỏa phân tán hơn, cùng với những biến đổi tính tế trong mức độ sang, cấu trúc màu sắc suốt ngày” [4]. Như vậy hướng ánh saáng phía Bắc là rất thích hợp cho không gian lớp học. Hướng đối diện là hướng Nam đã được công nhận từ lâu là có nắng nóng nhưng có nhiều gió mát và có hanh lang tầng trên, mái che nắng, có lợi cho việc duy trì nhiệt độ phòng học.

Khảo sát hiện tượng các tác nhân nhiệt độ, khí hậu trong các phòng lớp học Đại học và các cấp đào tạo khác đã ảnh hưởng đến chất lượng đào tạo như thế nào

Theo thông tin của Cộng đông Châu âu (European Commission): sinh viên có kết quả học tập tốt nhất khi nhiệt độ phòng là 22°C. Cứ mỗi khi nhiệt độ phòng tăng lên 1°C thì kết quả học tập sẽ giảm 2%. Sẽ khó tập trung tư duy và học hành khi chúng ta bị thiếu tiện nghi về mặt vật thể, vì vậy sẽ rất quan trọng nếu có thể tiếp cận một không gian học tập tiên nghi, nơi không quá nóng hay quá lạnh [5].

Sergio Venegas Marin là chuyên gia Kinh tế Ngân hàng thế giới (World Bank) gửi kết quả nghiên cứu gần đây cho ngân hàng nhấn mạnh rằng sinh viên Brazil vận hành trong nhiệt đô cao quá mức trong phòng học sẽ giảm chất lượng học tập 10% trong khóa học [6].

Tại Đại học Usla (Hoa kỳ), các nhà nghiên cứu cho rằng duy trì nhiệt độ, chất lượng không khí, thông gió thích hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến học tập và hoạt động của sinh viên. Một nghiên cứu của Đại học Scranton phát kiến: khí hậu trong phòng học có thể ảnh hưởng tới năng lực học tập, khí hậu trong phòng học có ảnh hưởng đến trí nhớ và khả năng nhận thức của Học viên. Việc nghiên cứu quan sát Học viên trong các lớp học khác nhau với khí hậu khác nhau: Với nhiệt độ 61⁰ F, Học viên đạt điểm trung bình là 76%. Với nhiệt độ 81⁰ F, điểm giảm xuống 72%. Khi thấp hơn 9⁰F tức là 72⁰ F, điểm lại là 90% tốt [7].

Tại Trường Westview High School ở Oregon, căn cứ kết quả cuộc khảo sát thực hiện bởi sinh viên dưới sự giám sát của nhiều giảng viên, cho thấy sinh viên làm bài thi trong phòng có nhiệt đô 75⁰ F đạt kết quả tốt hơn sinh viên làm bài trong phòng có nhiệt độ 61⁰ F hay 82⁰ F, việc duy trì nhiệt độ khoảng 75⁰ F cho phép sinh viên có khả năng tập trung tốt hơn và đạt điểm cao hơn [8].

Khảo sát các giải pháp cấu trúc không gian kiến trúc khu nhà lớp học trong nhiều Trường Đại học tại Việt Nam

Nhà có các lớp học hình chữ nhật. lớp học xếp dọc hành lang bên

Để giải pháp kiến trúc có thể đáp ứng các điều kiện chiếu sang, nhiệt độ tốt trong phòng học nói trên, giải pháp kiến trúc các lớp học thuộc nhiều thế hệ từ lúc các trường Đại học từ thời kỳ mới hình thành đến gần đây là giữa và cuối thế kỷ 20 cho thấy các giải pháp mặt bằng các Nhà lớp học thường có những dạng Hành lang bên cơ bản.

Các Trường đại học kiểu Tân Cổ điển như Đại học Sài gòn xây cách đây khoảng 100 năm và Đại học Dược Hà nội xây cách đây khoảng 200 năm đều chọn giải pháp dạng hành lang bên. Giải pháp này tạo điều kiện thoáng mát, chiều sáng dồi dào.

Dạng này thường được áp dụng cho các khoa có quy mô không lớn, thích hợp cho những khoa không có phòng thí nghiệm, có chiều cao không quá 5 tầng. Dạng hành lang bên theo hướng này có thể phát triển tùy theo điều kiện địa hình và phương án kiến trúc thành những dạng gấp khúc đơn, gấp khúc kép [9].

Mặt bằng các phòng lớp học được xếp dọc theo hành lang bên là hành lang tiếp xúc trực tiếp với thiên nhiên, từ đó đón nhận các tác nhân từ thiên nhiên như ánh sang và gió mát. Hành lang bên chính là nơi nghỉ giải lao và lối đi lại của sinh viên, giảng viên...

Các trường xây vào giữa thế kỷ 20 kiểu kiến trúc Hiện đại như: Trường đại học Bách khoa Hà Nội xây năm 1956 có khối chính do KTS Liên Xô thiết kế. Trường đại học Bách khoa TPHCM (gốc là Trung tâm quốc gia kỹ thuật xây năm 1957) đều có phần lớn khu nhà học với giải pháp chủ yếu là kiểu hành lang bên, cho phép tạo điều kiện thông gió chiếu sáng tốt để học, nghe giảng tốt trong điều kiện khí hậu nước ta.

Khu nhà học các Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM và Đại học Sư phạm TPHCM cũng chọn giải pháp hành lang bên và đạt hiệu quả có điều kiện vi khí hậu tốt.

Giải pháp hành lang bên nói trên tạo hiệu quả tốt khi chọn hướng nhà tốt là hướng chiếu sáng có cường độ cao nhưng ít nắng nóng, hướng có luổng gió mát tạo nhiệt độ tốt trong phòng học và cho cả khi giải lao trên hành lang. Tuy nhiên kiểu hành lang bên kiêm lối đi thường có các hoạt đông trên hành lang gây nhiễu cho học viên trong phòng học.

Một số khu lớp học đã tạo ra các sân trong rất đẹp bằng 4 nhánh hành lang vuông góc. Nhánh vuông góc nói trên có thể bị hướng ánh sang nóng nực và, chỉ nên bố trí các phòng không phải là lớp học Đáng tiếc đã có trường Đại học lại bố trí hành lang tạo kiểu sân trong ô vuông có mái che đậy hoàn toàn, tạo hiệu quả ồn ào, chiếu sang kém.

Nhà hình chữ nhật – dùng hành lang giữa để xếp các Lớp học nằm hai bên

Dạng này có thể chỉ có một hành lang giữa, các lớp học xếp hai bên dọc hành lang Để có đủ ánh sáng chiếu sang kiểu hành lang, nên phải tạo thêm các khoảng trông mở ra thiên nhiên bên ngoài. Kiểu hành lang giữa này tiết kiệm diện tích gắn kết nhiều phòng học. Nhưng có trường thiết kế thêm 2 hành lang Biên ở mặt ngoài nhà thành ra kiểu 3 hành lang.

 

Sử dụng giải pháp trang trí, chắn năng, vận dụng ý tưởng có giá trị nghệ thuật cao kết hợp với công nghê xanh cùng phong cách kiến trúc Đương đại

Giải pháp nói trên thường thấy ở các trường Đại học Quốc tế xây ở thời gần đây tại Việt Nam như các trường Greenwich, VinUni, Việt - Đức (VGU), Swinburne, BUV (Anh Quốc) Fulbright, RMIT, Broward....

Ở cuộc thi thường niên “Tòa nhà hiệu quả năng lượng” do Trung tâm Tiết kiệm năng lượng TPHCM tổ chức, Đại học quốc tế RMIT Việt Nam Building 1 – tại TPHCM có các cấu kiện chắn nắng trang trí đã đoạt giải nhất ở loại hình tòa nhà mới và hiện có.

 

Tòa nhà Viện khoa học phân tử đại học La Trobe (Melbourne, Úc) là một thiết kế có Mặt tiền toà nhà nhìn giống như một cái tổ ong với nhiều lỗ màu sắc. Các cửa sổ hình khối tổ ong cho phép ánh sáng mặt trời dễ dàng đi vào bên trong toà nhà để giúp cho thời gian làm việc vốn đã dài của các nhà khoa học trở nên dễ chịu nhất có thể.

Tòa nhà Kuggen của Đại học Gothenburg (Thuỵ Điển) có hình trụ được thiết kế bởi Windgårdh Arkitektkontor. “Kuggen” là “bánh răng cưa”, tượng trưng cho sự kết nối giữa các lĩnh vực học thuật và các ngành truyền thông kỹ thuật số được đào tạo, nghiên cứu trong tòa nhà. Có phòng họp sinh viên với doanh nghiệp. Cửa sổ hình tam giác cho ánh sang tự nhiên chiếu vào trong nhà nên tiết kiệm năng lượng.

Tòa nhà Diamond của Trường Đại học Bangkok (Thái Lan) đã thiết kế vận dụng ý tưởng hình tượng những viên kim cương, rất độc đáo và ấn tượng. Bên trong tòa nhà cao sáu tầng nhà bố trí các lớp học và giảng đường 1600 chỗ cùng cùng các phòng thực hành, thí nghiệm, công nghệ thông tin, khu sinh hoạt của sinh viên, khu hành chính, triển lãm, đậu xe, hệ thống kỹ thuật trong Không gian đa dạng nhưng thoáng mát, có nhiều ánh sáng, Trường Nhân văn - Quản ly Du lịch của Đại học Bangkok vẫn sử dụng kiểu hành lang bên.

LUẬN BÀN, RÚT RA NHƯNG THÔNG TIN CẦN THIẾT QUA KHẢO SÁT

Nguồn ánh sáng tự nhiên có nhiệt đô thích hợp khi tránh được các tia nắng gắt chiếu vào trong phòng lớp học đã được chứng minh là có tác động tốt hơn hẳn việc sử dụng ánh sáng nhân tạo, trong việc tạo chất lượng học tập cao.

Giải pháp Hành lang bên được nhận thấy là đã cho phép tiếp thu các nguồn này một cách dễ dàng. Chứng cứ là Giải pháp này đã được các Trường Đại học vận dụng cho khối nhà các lớp học từ thời Kiến truc Tân Cổ điển, đến suốt các thời kỳ sau này... Điều đó chứng tỏ giải pháp hành lang bên này có tổ chức không gian và cấu tạo kiến trúc đơn giản mà có hiệu quả tốt, nhất là khi chọn hướng nhà tốt là hướng chiếu sáng có ít tia nắng nóng chiếu trực tiếp và chọn hướng nhận được luổng gió mát tạo nhiệt độ tốt trong phòng học và cho cả khi sinh viên khi ra nghỉ giải lao trên hành lang bên.

Hướng Bắc được xác định là hương cung cấp được nguồn sang thiên nhiên cao, đồng thời tránh được ánh nắng chiếu trực tiếp, thích hợp để đặt cửa sổ Phòng Lớp học.

Hướng Nam đã được nhận thấy rõ từ lâu là hướng có gió mát, thích hợp để lắp cửa sổ thu gió mát cho các Phòng Lớp học, đó là nơi đặt Hành lang nghỉ giải lao, đi lại..

Công nghệ xanh như nguồn sáng thiên nhiên phương Bắc và gió mát từ phương Nam vẫn có thế được bố trí kết hợp trong cả những công trình trường Đại học có giải pháp trang trí phức tạp, hay có nghệ thuật hình khối kiến trúc chung cầu kỳ phức tạp.

Việc loại bỏ tác động của cảnh tượng lộn xộn trên Hành lang Bên ảnh hưởng đến việc học tập trong lớp học có thể khắc phục bằng cách: Cửa sổ thông gió ở tường bên gắn với hành lang bên phải đặt cao hơn tầm nhìn của Học viên đang ngồi học. Việc thông gió vào phòng lớp học sẽ do các cửa sổ trên cao và các của sổ có lá chớp đặt thấp bên dưới.

KẾT LUẬN

Phải khẳng định các giải pháp kiến trúc tiếp thu được nguồn ánh sang thiên nhiên, do đó tạo được nhiệt độ thích hợp trong Phòng Lớp học có tác động tốt đến kết quả đào tạo

Ngoài biện pháp chọn lựa hình dạng và kích thức phòng lớp hòc, chọn lựa vật liệu xây dựng, biện pháp cấu tạo tiên tiến trong hoàn cảnh khí hậu nước ta hiện nay, thì Giải pháp Hành lang bên cho kiến trúc Nhà Lớp học Đại học cần được ưu tiên áp dụng vì có giá trị tốt khi tiếp thu được nhiều ánh sang thiên nhiên từ hướng Bắc và gió mát từ hướng Nam, từ đó tạo khả năng cho Học viên đạt chất lượng học tập cao, đồng thời tiết kiệm năng lượng.

Khi cần áp dụng các hình thức nghệ thuật ấn tượng cao, kiến trúc phức tạp, không nhất thiết việc tiếp thu ánh sáng tự nhiên từ phương Bắc và gió mát phương Nam bị loai bỏ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. The Effects of Daylighting in the Classroom Based on a research project by HTK Intern, Christian Kaufman.
2. Influence on Learning Efficiency from natural light in Educational Environment. Chen, Y,
   Lau, B., Blyth, A., Schiano-Phan, R. and Yi-Kai, J. 2018. Influence on Learning Efficiency from natural light in Educational Environment. Passive Low Energy Architecture Conference 2018  Hong Kong 10 - 12 Dec 2018.
3. Jeff@daylightspecialists.com. CT of daylight on education & learning
4. Construction Reporter. Why is natural light so important in school design? Nov 25, 2021
5. European Commission . Room temperatures can affect our learning abilities 05/12/2022.
6. Rafael Vazquez. Heat impairs students’ ability to think clearly. World Bank economist stresses patience but acknowledges its impact on learning . São Paulo 03/25/2025.
7. Inflation Reduction Act of 2023 Energy Efficiency Incentives for HVAC Systems A+ Air Conditioning and Refrigeration. 6725 NW 18th Drive. Gainesville, FL 32653 352-608-5019
8. How Do Room Temperature and Air Quality Affect Student Performance ? Indoor Air Quality Blair's Air Conditioning Aug 9, 2016
9. KTS Trần Thanh Bình. Cấu trúc cơ bản trong tổ chức không gian kiến trúc quy hoạchtrường đại học Tạp chí kiến trúc Kiến trúc - Xã Hội 04/09/2014