Matemaattisten mallien avulla voidaan selvittää luokan koot ja kokoonpanot häiriöiden ja koulun sulkemisten minimoimiseksi. (Shutterstock)
Koulu- ja lastenhoitokeskusten avaamissuunnitelmien laatiminen Pohjois-Amerikassa tänä syksynä on ollut pelottava tehtävä, sillä sekä pandemia että tieteelliset tietomme COVID-19: stä kehittyvät edelleen nopeasti.
Henkilökohtaisesti läsnä oleville opiskelijoille on otettava huomioon monia kysymyksiä: Kuinka tärkeää pintojen puhdistus ja desinfiointi on? Minkä ikäisten opiskelijoiden tulisi käyttää naamioita ja milloin? Mikä on paras tapa kohortissa? Kuinka suurien luokkakokojen tulisi olla?
Tieto siitä, kuinka COVID-19 leviää, on parantunut pandemian alkamisen jälkeen, mutta kun uudelleensuunnittelusuunnitelmia kehitettiin, havaitsimme tarpeen tutkia koulujen ja lastenhoitokeskusten tautitapauksia. Yhdistämällä taustamme matemaattisessa mallinnuksessa, epidemiologiassa, ympäristötieteissä ja lapsuuskasvatuksessa käsittelimme luokan kokoa.
Kehitimme matemaattisen mallin kodeissa ja luokkahuoneissa esiintyvistä taudinpurkauksista. Malli teki erittäin yllättävän ennusteen: kun luokkakoot kasvavat, COVID-19: n kielteiset vaikutukset kasvavat eksponentiaalisesti nopeammin.
Rakeinen lähestymistapa
Valitsimme Yksilökohtainen malli jossa erilliset henkilöt (aikuiset ja lapset) saavat olla vuorovaikutuksessa tiettyjen sääntöjen mukaisesti. Tämän erittäin yksityiskohtaisen lähestymistavan avulla voimme nähdä sosiaalisten ryhmittymien ja yksilöllisten ominaisuuksien vaikutukset henkilökohtaisiin tuloksiin, kuten koulupäivien puuttuminen.
Käyttämällä ikää ja kotitalouden kokoa koskevia tietoja Kanadan väestölaskentatiedot, rakensimme pienet populaatiot, joissa oli lapsikoulutuskeskuksia ja niihin liittyviä kotitalouksia, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta aikuisesta ja yhdestä tai useammasta lapsesta. Mallimme on pohjimmiltaan simuloitu virtuaalimaailma kouluista ja kodeista.
Kuva mallinnetuista simuloiduista kodeista (ylhäältä) ja lastenhoitokeskuksista (alhaalta). 'A' edustaa vanhempia, 'T' edustaa opettajaa, ympyrät ovat lapsia ja numerot edustavat lasten luokkatehtäviä. (Chris Bauch), Tekijä toimitti
Lapset jaettiin luokkahuoneisiin satunnaisesti tai ryhmittelemällä sisarukset yhteen. Harkitsimme lastenhoitokeskuksia, joissa opiskelija / kouluttaja-suhde oli 7: 3, 8: 2 ja 15: 2. Harkitsimme myös ala-asteen skenaarioita, joissa opiskelija / kouluttaja-suhde oli 8: 1, 15: 1 ja 30: 1. Opiskelijat voivat osallistua luokkaan joka päivä tai vuorotellen henkilökohtaisen opetuksen viikon ja verkkokoulutuksen välillä seuraavalla viikolla.
Vaikuttavat tekijät
Sitten suoritimme COVID-19-tautitapahtumien tietokonesimulaation tässä asetuksessa. Oletimme, että kun COVID-19: n oireenmukainen tapaus ilmaantuu luokkahuoneeseen, se suljettiin 14 päiväksi.
Mutta luokkakokojen vaikutusten mallintaminen taudinpurkauksiin on hankalaa.
Koulut on suljettu suuren osan ensimmäisestä aallosta joten kouluikäiset lapset eivät - kenties yllättäen - ottaneet huomioon merkittävää osaa tapauksista tänä aikana. Lisäksi lapset ovat todennäköisemmin oireettomia, eikä heidän siksi ilmoiteta olevan COVID-19. Useat muut tekijät voivat vaikuttaa sekä tautipesäkkeiden riskiin että kokoon.
Joten miten voimme ennustaa miltä koulupesäkkeet näyttävät, kun otetaan huomioon, että koulut eivät ole olleet auki Ontariossa maaliskuun 2020 jälkeen? Koska emme tiedä kaikkia oikeita syötettäviä arvoja, käytimme lähestymistapaa "epävarmuusanalyysi, ”Tieteellisen tutkimuksen kulmakivi - myöntää, ettet tiedä kaikkea.
Tämä lähestymistapa tarkoitti sitä, että muuttaisimme mallin panoksia ja tutkimme, miten ne vaikuttavat ennusteisiin. Erotimme esimerkiksi "korkean tartunnan" oletuksen, jossa virus voi levitä nopeasti, ja "matalan tartunnan" oletuksen, jossa viruksen leviämistä hidastetaan maskien, desinfioinnin ja fyysisen etäisyyden avulla.
Kolminkertainen pahoinpitely
Kaikissa epävarmuusanalyysissämme käytetyissä permutaatioissa yllätyimme siitä, että kun luokan koko kaksinkertaistui, sulkemiseen menetettyjen tapausten ja opiskelijapäivien määrä yli kaksinkertaistui. Opiskelijapäivät lasketaan kertomalla sulkemispäivien määrä asianomaisten opiskelijoiden lukumäärällä, ja jokaisen luokan koon kaksinkertaistumisen myötä ne nousivat kertoimilla XNUMX–XNUMX.
Luokan koon vaikutus COVID-19 -tapauksiin (ylhäällä) ja menetettyihin opiskelijapäiviin (alhaalla) matalan lähetysmallin skenaariossa. (Chris Bauch), Tekijä toimitti
Kun nostimme siirtonopeutta, se muutti tapausten kokonaismäärää, mutta sulkemiseen menetettyjen tapausten tai opiskelijapäivien suhteellinen lukumäärä eri luokan kokoskenaarioiden välillä ei muuttunut paljoakaan: suuremmat luokat olivat aina suhteellisen huonompia kuin pienemmät luokat, ja suunnilleen samalla kertoimella kahdesta viiteen.
Kuvailemme tätä "kolminkertaiseksi pahoinpitelyksi". Ensinnäkin, kun luokan koot ovat suuremmat, on todennäköisempää, että yksi lapsista on positiivinen. Toiseksi, kun kyseisen lapsen tulos on positiivinen ja luokka on suljettu, suuremman luokan sulkeminen vaikuttaa useampaan lapseen. Kolmanneksi, siihen mennessä, kun tapaus on tunnistettu, opiskelija on saattanut tartuttaa virusta useita päiviä tai joku muu luokassa voi olla oireeton ja välittänyt useita päiviä. Tämä kolmas kohta on ratkaiseva - on yhä selvempää, että SARS-CoV-2 voidaan levittää aerosolihiukkasilla.
Muut seuraukset
Pahin skenaario oli suurella marginaalilla 30: 1-suhde ala-asteen oppilaitoksessa. Siirtyminen 15: 1-suhteeseen vaihtuvilla viikoittaisilla kohorteilla (15: 1A) vähensi lopettamiseen menetettyjen tapausten ja opiskelijapäivien määrää noin neljä kertaa. Ja vaikka korkeampien opiskelijoiden ja kouluttajien suhde antaa useammille opiskelijoille mahdollisuuden saada henkilökohtaista opetusta, ne aiheuttavat myös enemmän häiriöitä johtuen useammasta tarpeesta sulkea luokkahuoneet tapauksen havaittuaan.
Lisäksi koulujen ja lastenhoitokeskusten sulkemisella on todennäköisesti merkittäviä psykologisia, sosiaalisia ja henkisiä terveysvaikutuksia vanhemmille ja lapsille. Ja koska taudinpurkauksia voi tapahtua milloin tahansa, työskentelevät vanhemmat saattavat joutua vetämään työstään vain vähän tai ilman ennakkoilmoitusta.
Eteenpäin
Koulut ja lastenhoitokeskukset ovat jo avanneet uudelleen. Jotkut piirit ovat saaneet mennä ensisijaisen mallin avulla, joka sallii pienemmän luokkakoon, ja tämä on askel oikeaan suuntaan.
On myös monia esimerkkejä siitä, miten koulupiirit voivat pienentää luokan kokoa pienin kustannuksin. Esimerkiksi päiväkodin luokat, joissa on kaksi opettajaa, voivat jakaa kahteen ryhmään, joista toinen käyttää kirjastoa, kuntosalia tai viettää enemmän aikaa ulkona.
Jos yleinen koulun sulkeminen tapahtuu jälleen tänä syksynä, suosittelemme, että suunnitelmien uudelleen avaamisessa kiinnitetään erityistä huomiota luokan kokoon. Vaikka tautitapausten riski ei koskaan tule olemaan nolla edes pienillä luokilla, olisi järkevää, että luokkakoot ovat pienempiä, joten nämä häiriöt vaikuttavat mahdollisimman pieneen määrään lapsia ja perheitä. Sillä välin vanhemmille ja hoitajille on parasta tehdä käydä rehellisiä ja avoimia keskusteluja siitä, miten sulkeminen näyttää heidän perheeltään, mukaan lukien työ- ja lastenhoitojärjestelyt.
Matematiikka kertoo meille, että koulun tai luokkahuoneen sulkeminen on todellisuutta monille koulupiireille tänä syksynä.
Tietoja Tekijät
Soveltavan matematiikan professori Chris Bauch, University of Waterloo; Brendon Phillips, Ph.D. opiskelija, soveltava matematiikka, University of Waterloo; Dillon Thomas Browne, apulaisprofessori, psykologia, University of Waterlooja Madhur Anand, professori ja johtaja, maailmanlaajuinen ekologisten muutosten ja kestävän kehityksen laboratorio, Guelphin yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat:
Tässä on 5 vanhemmuuteen liittyvää tietokirjaa, jotka ovat tällä hetkellä myydyimmät Amazon.comissa:Kokoaivolapsi: 12 vallankumouksellista strategiaa lapsesi kehittyvän mielen kasvattamiseksi
Daniel J. Siegel ja Tina Payne Bryson
Tämä kirja tarjoaa käytännöllisiä strategioita vanhemmille, jotta he voivat auttaa lapsiaan kehittämään tunneälyä, itsesääntelyä ja sietokykyä neurotieteen oivalluksia käyttäen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Draamaton kuri: koko aivot kattava tapa rauhoittaa kaaosta ja kasvattaa lapsesi kehittyvää mieltä
Daniel J. Siegel ja Tina Payne Bryson
The Whole-Brain Childin kirjoittajat tarjoavat vanhemmille ohjausta lastensa kurittamiseen tavalla, joka edistää tunteiden säätelyä, ongelmanratkaisua ja empatiaa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Kuinka puhua niin, että lapset kuuntelevat ja kuuntele niin, että lapset puhuvat
Adele Faber ja Elaine Mazlish
Tämä klassikkokirja tarjoaa vanhemmille käytännöllisiä viestintätekniikoita yhteydenpitoon lastensa kanssa sekä yhteistyön ja kunnioituksen edistämiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Montessori-taapero: Vanhemman opas uteliaan ja vastuullisen ihmisen kasvattamiseen
Kirjailija: Simone Davies
Tämä opas tarjoaa vanhemmille oivalluksia ja strategioita Montessorin periaatteiden toteuttamiseen kotona ja taaperonsa luontaisen uteliaisuuden, itsenäisyyden ja oppimisen rakkauden edistämiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Rauhallinen vanhempi, iloiset lapset: kuinka lopettaa huutaminen ja luoda yhteys
kirjoittanut tohtori Laura Markham
Tämä kirja tarjoaa käytännön ohjeita vanhemmille muuttaa ajattelutapaansa ja kommunikointityyliään edistääkseen yhteyttä, empatiaa ja yhteistyötä lastensa kanssa.
