Migliorare i risultati STEM per i bambini piccoli con difficoltà di apprendimento delle lingue

In questo studio i ricercatori si concentrano su un sottogruppo di studenti a rischio che ritengono che il linguaggio della scienza sia un ostacolo all'apprendimento delle scienze. Questi sono i quasi 3 milioni di bambini negli Stati Uniti che hanno un disturbo dell'apprendimento chiamato disturbo specifico del linguaggio (SLI). I bambini con SLI presentano deficit nella grammatica parlata e nel vocabolario e hanno una probabilità da 3,9 a 8,1 volte maggiore di avere deficit di lettura rispetto ai bambini nella popolazione generale.

Obiettivo specifico n. 1: Determinare se l'intervento linguistico rilevante per la scienza migliora l'apprendimento dei concetti scientifici nei bambini piccoli affetti da SLI.

Obiettivo specifico n. 2: Determinare se l'intervento linguistico rilevante per la scienza facilita la generalizzazione dei concetti e delle pratiche scientifiche nei bambini piccoli affetti da SLI.

Parteciperanno cinquantaquattro bambini dai 4 ai 7 anni che non hanno ancora iniziato la prima elementare, che parlano inglese monolingue e che hanno SLI. I ricercatori adotteranno un disegno di prova controllata randomizzata, assegnando casualmente i partecipanti a tre condizioni di intervento: scienza + pratica di consapevolezza fonologica (il braccio di controllo), scienza + supporti del vocabolario e scienza + supporti della grammatica, seguita da una breve fase di ritiro in cui tutti e tre i gruppi ricevono solo istruzione scientifica. Le misure pre e post riveleranno il grado di apprendimento in ciascuna condizione e i confronti tra le condizioni riveleranno se la grammatica e il vocabolario supportano un apprendimento migliore.

L'ipotesi è che il linguaggio e l'apprendimento della scienza siano integralmente correlati. Pertanto, i ricercatori utilizzeranno interventi linguistici basati sull'evidenza per migliorare le abilità linguistiche rilevanti per la scienza dei bambini, con la previsione che ciò si trasformerà in cambiamenti nell'acquisizione di concetti e pratiche scientifiche:

1. I bambini nelle condizioni di intervento scientifico + linguistico mostreranno maggiori guadagni nei concetti scientifici insegnati dopo il periodo di intervento di 4 settimane rispetto ai bambini nel braccio di controllo.
2. Il vantaggio degli interventi di scienza + lingua rimarrà dopo il ritiro dei supporti linguistici, ovvero i bambini nelle condizioni di intervento di scienza + lingua mostreranno maggiori guadagni nei concetti di scienze insegnate durante la settimana di ritiro rispetto ai bambini nel braccio di controllo.
3. I bambini nelle condizioni di intervento scientifico + linguistico mostreranno maggiori guadagni dal pretest al posttest sulle misure dei concetti e della pratica scientifica generalizzati rispetto ai bambini nel braccio di controllo.
4. I bambini che dimostrano il massimo miglioramento nell'uso degli obiettivi linguistici dimostreranno anche i maggiori miglioramenti nei concetti insegnati, nei concetti generalizzati e nella conoscenza pratica generalizzata.
5. I bambini trarranno beneficio dai supporti linguistici diretti al vocabolario così come quelli diretti alla grammatica, ma questi supporti possono beneficiare in modo diverso il processo di apprendimento delle scienze.

Il primo passo è documentare che gli interventi supportati dalla lingua hanno portato a un miglioramento delle abilità linguistiche confrontando le prestazioni su sonde di grammatica e vocabolario al post-test con le prestazioni pre-test. Le aspettative sono cambiamenti significativi nella conoscenza del vocabolario per la condizione di intervento sul vocabolario rispetto alle altre due condizioni, e cambiamenti significativi nell'uso delle clausole del complemento per la condizione di intervento grammaticale rispetto alle altre due condizioni. Il passaggio successivo consiste nel testare le previsioni associate agli obiettivi specifici tramite una serie di modelli misti binomiali. I modelli misti sono appropriati per progetti con celle di dimensioni sbilanciate a causa di dati mancanti (a causa di mancata risposta e abbandono). Ci sarà un modello per i risultati del concetto scientifico mirato con condizione (braccio di controllo, scienza + vocabolario, scienza + grammatica), supporto linguistico (presente, ritirato) e condizione x supporto linguistico come variabili indipendenti (Predizioni 1 e 2). Se il tracciato dei dati suggerisce che gli effetti sono specifici del tipo di concetti insegnati (ad esempio, scienze fisiche vs scienze biologiche), allora costruiremo un secondo modello per esplorare le differenze relative al tipo di concetto. Ci sarà anche un modello ciascuno per concetti generalizzati e risultati pratici generalizzati con condizione (braccio di controllo, scienza + vocabolario, scienza + grammatica) e tempo (pretest e posttest) come variabili indipendenti (Previsione 3). La correlazione all'interno del soggetto sarà spiegata con effetti soggetti casuali. Ulteriori effetti casuali saranno determinati selezionando il modello con il miglior adattamento del modello (valore AIC più basso). In ciascuno dei tre modelli, ci si aspetta inoltre che la quantità di miglioramento della grammatica e del vocabolario sia un moderatore tra il risultato e gli altri fattori (Previsione 4). Per valutare questa previsione, le prestazioni nei test di lingua saranno incluse come covariate. L'aspettativa è che le prestazioni sulle sonde linguistiche dopo l'istruzione saranno un predittore significativo dell'apprendimento scientifico e che l'inclusione delle prestazioni sulle sonde linguistiche come covariata eliminerà l'effetto della condizione perché le prestazioni linguistiche saranno il principale fattore predittivo delle prestazioni scientifiche. Questi modelli consentono anche il confronto dell'efficacia delle condizioni supportate dalla grammatica e dal vocabolario (Predizione 5).