Poprawa wyników STEM dla małych dzieci z trudnościami w nauce języków

W tym badaniu badacze skupiają się na podgrupie zagrożonych uczniów, dla których język nauk ścisłych jest przeszkodą w nauce przedmiotów ścisłych. Są to prawie 3 miliony dzieci w Stanach Zjednoczonych, które mają trudności w uczeniu się zwane specyficznymi zaburzeniami językowymi (SLI). Dzieci z SLI wykazują deficyty gramatyki mówionej i słownictwa oraz są od 3,9 do 8,1 razy bardziej narażone na deficyty w czytaniu niż dzieci w populacji ogólnej.

Cel szczegółowy nr 1: Określenie, czy interwencja językowa związana z nauką poprawia uczenie się pojęć naukowych u małych dzieci z SLI.

Cel szczegółowy nr 2: Określenie, czy interwencja językowa związana z nauką ułatwia uogólnienie koncepcji i praktyk naukowych u małych dzieci z SLI.

Uczestniczy w nich pięćdziesiąt cztery dzieci w wieku od 4 do 7 lat, które nie rozpoczęły jeszcze 1. klasy, które są jednojęzycznymi użytkownikami języka angielskiego i mają SLI. Badacze przyjmą projekt Randomized Controlled Trial, losowo przydzielając uczestników do trzech warunków interwencji: nauka + praktyka świadomości fonologicznej (ramię kontrolne), nauka + wsparcie słownictwa i nauka + wsparcie gramatyczne, po czym nastąpi krótka faza wycofania, w której wszystkie trzy grupy otrzymują tylko nauki ścisłe. Pomiary wstępne i końcowe ujawnią zakres uczenia się w każdych warunkach, a porównania między warunkami ujawnią, czy gramatyka i słownictwo sprzyjają lepszemu uczeniu się.

Hipoteza głosi, że język i nauka przedmiotów ścisłych są ze sobą integralnie powiązane. Dlatego badacze wykorzystają interwencje językowe oparte na dowodach, aby poprawić umiejętności językowe dzieci związane z nauką, z przewidywaniem, że przełoży się to na zmiany w przyswajaniu pojęć i praktyk naukowych:

1. Dzieci w warunkach interwencji nauka + język wykażą większe postępy w nauczanych pojęciach ścisłych po 4-tygodniowym okresie interwencji niż dzieci w grupie kontrolnej.
2. Korzyść z interwencji nauka + język pozostanie po wycofaniu wsparcia językowego, to znaczy dzieci w warunkach interwencji nauka + język wykażą większy postęp w nauczanych pojęciach ścisłych podczas tygodnia wycofania niż dzieci z grupy kontrolnej.
3. Dzieci w warunkach interwencji nauka + język wykażą większe korzyści od testu wstępnego do testu końcowego w zakresie miar ogólnych koncepcji naukowych i praktyki niż dzieci w grupie kontrolnej.
4. Dzieci, które wykazują największe postępy w używaniu celów językowych, będą również wykazywać największe postępy w nauczanych pojęciach, uogólnionych pojęciach i uogólnionej wiedzy praktycznej.
5. Dzieci skorzystają ze wsparcia językowego ukierunkowanego na słownictwo, jak również na gramatykę, ale wsparcie to może w różny sposób przynieść korzyści procesowi uczenia się przedmiotów ścisłych i przyrodniczych.

Pierwszym krokiem jest udokumentowanie, że interwencje wspierane językowo przyniosły poprawę umiejętności językowych, poprzez porównanie wyników w testach gramatycznych i słownictwa w teście końcowym z wynikami w teście wstępnym. Oczekiwane są znaczące zmiany w znajomości słownictwa dla warunku interwencji słownictwa w porównaniu z pozostałymi dwoma warunkami oraz znaczące zmiany w użyciu klauzul uzupełniających dla warunku interwencji gramatycznej w porównaniu z dwoma pozostałymi warunkami. Następnym krokiem jest przetestowanie przewidywań związanych z określonymi celami za pomocą serii dwumianowych modeli mieszanych. Modele mieszane są odpowiednie dla projektów z niezrównoważonymi rozmiarami komórek z powodu brakujących danych (z powodu braku odpowiedzi i porzucenia). Będzie jeden model ukierunkowanych wyników koncepcji nauki z warunkiem (grupa kontrolna, nauka + słownictwo, nauka + gramatyka), wsparciem językowym (obecne, wycofane) i warunkiem x wsparcie językowe jako zmiennymi niezależnymi (Przewidywania 1 i 2). Jeśli wykreślanie danych sugeruje, że efekty są specyficzne dla rodzaju nauczanych pojęć (np. nauki fizyczne vs nauki biologiczne), wtedy zbudujemy drugi model, aby zbadać różnice związane z typem pojęcia. Będzie też po jednym modelu dla uogólnionych koncepcji i uogólnionych wyników praktyki z warunkami (grupa kontrolna, nauka + słownictwo, nauka + gramatyka) i czasem (test wstępny i końcowy) jako zmiennymi niezależnymi (przewidywanie 3). Korelacja wewnątrzobiektowa zostanie uwzględniona z losowymi efektami podmiotowymi. Dodatkowe efekty losowe zostaną określone poprzez wybór modelu o najlepszym dopasowaniu (najniższa wartość AIC). W każdym z trzech modeli oczekuje się ponadto, że stopień poprawy gramatyki i słownictwa będzie moderatorem między wynikiem a innymi czynnikami (przewidywanie 4). Aby ocenić tę prognozę, wyniki testów językowych zostaną uwzględnione jako współzmienne. Oczekuje się, że wyniki w sondach językowych po nauczaniu będą istotnym predyktorem uczenia się przedmiotów ścisłych i że uwzględnienie wyników w sondach językowych jako współzmiennej wyeliminuje wpływ warunku, ponieważ wyniki w zakresie języka będą głównym czynnikiem prognozującym wyniki w przedmiotach ścisłych. Modele te pozwalają również na porównanie skuteczności warunków wspieranych przez gramatykę i słownictwo (Przewidywanie 5).