Lumières naturelle et artificielle: quel est leur impact sur l’environnement d’apprentissage?

Ces dernières années, les écoles et établissements scolaires prennent de plus en plus conscience de l’impact positif significatif de classes bien conçues et bien éclairées sur l’apprentissage des élèves.

En 2015, une étude de l’université de Salford, à Manchester¹, a observé 3 766 élèves et a conclu que les caractéristiques physiques des classes représentaient 16% de variations dans les progrès d’apprentissage sur un an.

Elle a aussi révélé que, parmi toutes les variables étudiées, l’éclairage est le paramètre de conception ayant le plus d’influence sur les environnements d’apprentissage et les résultats des élèves.

Lumière du jour et éclairage électrique

Toutes les lumières ne sont pas égales.

L’une des différences fondamentales entre la lumière artificielle et la lumière naturelle est que cette dernière change d’intensité, de couleur et de direction au fil du jour et de la nuit et en fonction des saisons ; toutes ces variations ayant un impact sur la perception dans une pièce.

L’angle selon lequel la lumière éclaire dépend également de l’emplacement des fenêtres et des luminaires. La lumière naturelle entrant par des fenêtres en façade, des fenêtres de toit ou des verrières sera plus diagonale, alors que la lumière électrique provenant du plafond assure un éclairage plus vertical.

Dans une pièce, la lumière naturelle offre un mélange adéquat de lumières directe et diffuse. Ce mix améliore la perception tridimensionnelle des objets en produisant des ombres et reflets fidèles à la réalité.

Une pièce bénéficiant uniquement de lumière diffuse manquera de lumière directe, qui nous aide à discerner la forme et la structure des choses. Un tel espace peut être perçu comme insipide et peu engageant.

Vivacité d’esprit accrue

La plupart des gens s’accorderont probablement pour dire – peut-être sans en connaître la raison exacte – que la lumière du jour nous fait nous sentir bien. On associe généralement la lumière du jour à la santé, la vivacité d’esprit et l’inspiration.

La cause est liée à la façon dont le corps et l’esprit humains sont régis par des rythmes circadiens. Pour préserver une bonne santé générale, nous avons besoin de signaux lumineux adaptés pendant la journée et d’obscurité la nuit. Ainsi, la lumière matinale nous permet de synchroniser notre horloge biologique et d’accroître notre état d’éveil, mettant en place les conditions nécessaires à de meilleures performances pendant la journée.

Quand on tient compte des rythmes circadiens pendant la conception d’une pièce, la lumière électrique a incontestablement un rôle à jouer, en particulier les technologies modernes telles que l’éclairage LED. Cependant, elle ne remplace pas la lumière naturelle. La composition chromatique de la lumière du jour est riche en longueurs d’onde qui supportent notre rythme circadien et lumineuse aux moments de la journée les plus importants pour ce processus. Elle renforce l’importance d’une utilisation judicieuse de la lumière naturelle dans la conception architecturale.

La lumière naturelle stimule les performances

La lumière du jour a un impact sur notre santé et notre vivacité d’esprit. Elle jouit également, de longue date, de la réputation d’améliorer les performances des élèves et travailleurs.

Dès les années 1980, des études ont montré que la lumière du jour a un effet positif sur l’humeur, le moral, la fatigue et la fatigue visuelle. Après avoir déménagé dans des bâtiments bénéficiant de meilleures conditions en termes de lumière naturelle, des entreprises ont également découvert que les performances et la productivité s’améliorent généralement.

Au même titre que d’autres, une étude de 2002² a démontré que des environnements d’apprentissage baignés de lumière naturelle ont pour conséquence un apprentissage plus efficace.

Cette étude a révélé que les élèves se trouvant dans les classes possédant la plus grande surface vitrée ou les niveaux de lumière naturelle les plus élevés obtenaient de meilleurs résultats (7-18 %) à des tests standardisés que les étudiants bénéficiant de la plus petite surface vitrée ou des niveaux de lumière du jour les plus faibles.

Conseils pour la conception de classes

Voici trois conseils dont doivent tenir compte architectes et designers au moment de concevoir des classes.

1. Utilisez la lumière naturelle comme principale source d’éclairage, et la lumière artificielle comme importante source auxiliaire, en particulier si la lumière extérieure est insuffisante.
2. Intégrez la lumière du jour dans la conception générale de l’école : les solutions architecturales réussies fondées sur la lumière naturelle sont bien intégrées et combinent les avantages des fenêtres de façade et de toit.
3. La lumière naturelle est extrêmement importante, mais n’oubliez pas la vue. Une étude réalisée sur des employés de bureau³ a révélé que ces derniers préfèrent une vue naturelle à celle d’une infrastructure née de la main de l’homme. Ils apprécient plus particulièrement les informations concernant les conditions extérieures (notamment l’emplacement, l’heure, la météo, la nature, etc.). À cet effet, les verrières et fenêtres de toit sont particulièrement efficaces. 

Sources

1. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester.
2. Heschong, L. (2002) Daylighting and Human Performance, ASHRAE Journal, vol. 44, no. 6, pp. 65-67.
3. Christoffersen, J., & Johnsen, K. (1999). Vinduer og dagslys - en feltundersøgelse i kontorbygninger. Hørsholm: SBI forlag. SBI-rapport, Bind. 318.