Forbedre STEM-resultater for små barn med språkinnlæringsvansker

I denne studien fokuserer etterforskerne på en undergruppe av elever i risikogruppen som finner at vitenskapens språk er en barriere for læring av vitenskap. Dette er de nesten 3 millioner barna i USA som har en lærevansker kalt spesifikk språkvansker (SLI). Barn med SLI har underskudd i muntlig grammatikk og ordforråd, og de har 3,9 til 8,1 ganger større sannsynlighet for å ha lesevansker enn barn i befolkningen generelt.

Spesifikt mål #1: Å finne ut om vitenskapsrelevant språkintervensjon forbedrer læringen av naturvitenskapelige konsepter hos små barn som har SLI.

Spesifikt mål #2: Å finne ut om vitenskapsrelevant språkintervensjon letter generalisering av vitenskapelige konsepter og praksiser hos små barn som har SLI.

Femtifire 4-7-åringer som ennå ikke har begynt i 1. klasse, som er enspråklige engelsktalende, og som har SLI vil delta. Etterforskerne vil ta i bruk et randomisert kontrollert forsøksdesign, og tilfeldig tilordne deltakerne i tre intervensjonsbetingelser: vitenskap + fonologisk bevissthetspraksis (kontrollarmen), vitenskap + ordforrådsstøtte og vitenskap + grammatikkstøtte, etterfulgt av en kort tilbaketrekningsfase der alle tre grupper får kun vitenskapelig undervisning. Før- og ettermålinger vil avdekke omfanget av læring i hver tilstand, og sammenligninger mellom forhold vil avsløre om grammatikk og ordforråd støtter forbedret læring.

Hypotesen er at vitenskapens språk og læring henger integrert sammen. Derfor vil etterforskerne bruke bevisbaserte språkintervensjoner for å forbedre barnas vitenskapsrelevante språkferdigheter, med spådommen om at dette vil falle inn i endringer i tilegnelsen av vitenskapelige konsepter og praksiser:

1. Barn i realfag + språkintervensjonsforhold vil vise større gevinst i underviste naturfagsbegreper etter den 4-ukers intervensjonsperioden enn barn i kontrollarmen.
2. Gevinsten av realfag + språkintervensjoner vil forbli etter at språkstøttene er trukket tilbake, det vil si at barn i realfag + språkintervensjonsforhold vil vise større gevinst i underviste realfagsbegreper i uttaksuken enn barn i kontrollarmen.
3. Barn i naturfag + språkintervensjonsforhold vil vise større gevinster fra pretest til posttest på mål av generaliserte naturvitenskapelige konsepter og praksis enn barn i kontrollarmen.
4. Barn som viser størst forbedring i bruken av språkmålene vil også vise størst forbedringer i lærte begreper, generaliserte begreper og generalisert praksiskunnskap.
5. Barn vil ha nytte av språkstøtte rettet mot vokabular så vel som de rettet mot grammatikk, men disse støttene kan ha ulik nytte av den naturvitenskapelige læringsprosessen.

Det første trinnet er å dokumentere at de språkstøttede intervensjonene resulterte i forbedrede språkevner ved å sammenligne ytelsen på grammatikk- og vokabularundersøkelser ved posttest med pretestprestasjon. Forventningene er betydelige endringer i vokabularkunnskap for vokabularintervensjonsbetingelsen sammenlignet med de to andre betingelsene, og signifikante endringer i bruk av komplementklausuler for grammatikkintervensjonsbetingelsen sammenlignet med de to andre betingelsene. Det neste trinnet er å teste spådommene knyttet til de spesifikke målene via en serie binomiale blandede modeller. Blandede modeller er passende for design med ubalanserte cellestørrelser på grunn av manglende data (på grunn av manglende respons og frafall). Det vil være én modell for målrettede vitenskapelige konseptutfall med tilstand (kontrollarm, naturfag + vokabular, naturfag + grammatikk), språkstøtte (tilstede, tilbaketrukket) og tilstand x språkstøtte som de uavhengige variablene (prediksjon 1 og 2). Hvis dataplotting antyder at effekter er spesifikke for typen konsepter som blir undervist (f.eks. fysisk vitenskap vs biologisk vitenskap), vil vi bygge en andre modell for å utforske forskjeller relatert til konsepttype. Det vil også være én modell hver for generaliserte begreper og generaliserte praksisresultater med tilstand (kontrollarm, naturfag + vokabular, naturfag + grammatikk) og tid (pretest og posttest) som uavhengige variabler (prediksjon 3). Korrelasjon innenfor emne vil bli redegjort for med tilfeldige emneeffekter. Ytterligere tilfeldige effekter vil bli bestemt ved å velge modellen med best modelltilpasning (laveste AIC-verdi). I hver av de tre modellene forventes det videre at mengde forbedringer i grammatikk og ordforråd er moderatorer mellom utfallet og de andre faktorene (prediksjon 4). For å vurdere denne prediksjonen vil prestasjon på språktestene inkluderes som kovariater. Forventningen er at ytelse på språkprobene etter undervisning vil være en betydelig prediktor for naturfagslæring, og at å inkludere prestasjon på språkprobene som en kovariat vil eliminere effekten av tilstand fordi språkprestasjon vil være hovedfaktoren for å forutsi realfagsprestasjoner. Disse modellene tillater også sammenligning av effektiviteten til de grammatikk- og vokabularstøttede forholdene (prediksjon 5).