Zlepšení výsledků STEM pro malé děti s poruchami učení jazyků

V této studii se vyšetřovatelé zaměřují na podskupinu rizikových studentů, kteří považují jazyk vědy za překážku ve studiu přírodních věd. Toto jsou téměř 3 miliony dětí v USA, které mají poruchu učení nazývanou specifická porucha jazyka (SLI). Děti se SLI vykazují nedostatky v mluvené gramatice a slovní zásobě a mají 3,9 až 8,1krát vyšší pravděpodobnost, že budou mít nedostatky ve čtení než děti v běžné populaci.

Konkrétní cíl č. 1: Zjistit, zda přírodovědná jazyková intervence zlepšuje učení vědeckých pojmů u malých dětí se SLI.

Specifický cíl č. 2: Zjistit, zda jazyková intervence relevantní pro vědu usnadňuje zobecnění vědeckých konceptů a postupů u malých dětí, které mají SLI.

Zúčastní se 54 dětí ve věku 4 až 7 let, kteří ještě nenastoupili do 1. třídy, mluví jednojazyčně anglicky a mají SLI. Vyšetřovatelé přijmou návrh Randomizovaného kontrolovaného Trialu, náhodně přiřadí účastníkům do tří intervenčních podmínek: věda + praxe fonologického povědomí (kontrolní rameno), věda + podpora slovní zásoby a podpora vědy + gramatika, po níž následuje krátká fáze stažení, ve které všechny tři skupiny dostávají pouze výuku vědy. Před a po měření odhalí rozsah učení v každém stavu a srovnání mezi podmínkami odhalí, zda gramatika a slovní zásoba podporují lepší učení.

Hypotéza je taková, že jazyk a učení vědy spolu nedílně souvisí. Vyšetřovatelé proto použijí jazykové intervence založené na důkazech ke zlepšení jazykových dovedností dětí relevantních z hlediska vědy s předpovědí, že to bude kaskádovitě procházet změnami v osvojování si vědeckých konceptů a postupů:

1. Děti v podmínkách přírodovědné + jazykové intervence budou po 4týdenním období intervence vykazovat větší přínosy ve vyučovaných přírodovědných konceptech než děti v kontrolní větvi.
2. Výhoda intervencí věda + jazyk zůstane zachována i po odebrání jazykových opor, to znamená, že děti v podmínkách intervence věda + jazyk budou během týdne odvykání vykazovat větší přínosy ve vyučovaných přírodovědných konceptech než děti v kontrolní větvi.
3. Děti v podmínkách intervence věda + jazyk budou vykazovat větší zisky od předběžného testu k následnému testu na měření zobecněných vědeckých konceptů a praxe než děti v kontrolní větvi.
4. Děti, které prokáží největší zlepšení v používání jazykových cílů, prokáží také největší zlepšení ve vyučovaných konceptech, zobecněných konceptech a všeobecných praktických znalostech.
5. Děti budou mít prospěch z jazykové podpory zaměřené na slovní zásobu i z podpory zaměřené na gramatiku, ale tyto podpory mohou být pro proces učení přírodních věd různé.

Prvním krokem je zdokumentovat, že intervence podporované jazykem vedly ke zlepšení jazykových schopností, a to porovnáním výkonu na testech gramatiky a slovní zásoby v posttestu a výkonu před testem. Očekávají se významné změny ve znalostech slovní zásoby pro podmínku intervence slovní zásoby ve srovnání s dalšími dvěma podmínkami a významné změny v používání doplňkových klauzulí pro podmínku gramatické intervence ve srovnání s dalšími dvěma podmínkami. Dalším krokem je testování předpovědí spojených s konkrétními cíli prostřednictvím řady binomických smíšených modelů. Smíšené modely jsou vhodné pro návrhy s nevyváženými velikostmi buněk kvůli chybějícím datům (kvůli neodpovědi a výpadkům). Bude existovat jeden model pro cílené výsledky vědeckého konceptu s podmínkou (kontrolní větev, věda + slovní zásoba, věda + gramatika), jazykovou podporou (současnou, staženou) a podmínkou x jazykovou podporou jako nezávislými proměnnými (předpovědi 1 a 2). Pokud vykreslování dat naznačuje, že účinky jsou specifické pro typ vyučovaných pojmů (např. fyzikální věda vs. biologická věda), pak vytvoříme druhý model, abychom prozkoumali rozdíly související s typem pojmu. Bude také existovat jeden model pro zobecněné koncepty a výsledky zobecněné praxe s podmínkou (kontrolní větev, věda + slovní zásoba, věda + gramatika) a časem (před testem a po testu) jako nezávislými proměnnými (předpověď 3). Vnitropředmětová korelace bude zohledněna s náhodnými předmětovými efekty. Další náhodné efekty budou určeny výběrem modelu, který nejlépe odpovídá modelu (nejnižší hodnota AIC). V každém ze tří modelů se dále očekává, že míra zlepšení v gramatice a slovní zásobě jsou moderátory mezi výsledkem a ostatními faktory (předpověď 4). K posouzení této předpovědi bude výkon v jazykových testech zahrnut jako kovariáty. Očekává se, že výkon na jazykových sondách po výuce bude významným prediktorem vědeckého učení a že zahrnutí výkonu na jazykových sondách jako kovariátu eliminuje účinek podmínky, protože jazyková výkonnost bude hlavním faktorem předpovídajícím výkon ve vědě. Tyto modely také umožňují srovnání účinnosti podmínek podporovaných gramatikou a slovní zásobou (Předpověď 5).