Kích thước lớp lớn như thế nào trong đại dịch là một cá voi ba
Các mô hình toán học có thể giúp tìm ra quy mô và cấu hình lớp học để giảm thiểu sự gián đoạn và trường học đóng cửa.
(Shutterstock)

Xây dựng kế hoạch mở cửa trở lại trường học và trung tâm chăm sóc trẻ em ở Bắc Mỹ vào mùa thu này là một nhiệm vụ khó khăn, vì cả đại dịch và kiến ​​thức khoa học của chúng ta về COVID-19 tiếp tục phát triển nhanh chóng.

Đối với các sinh viên tham dự trực tiếp, có nhiều câu hỏi cần xem xét: Làm sạch và khử trùng bề mặt quan trọng như thế nào? Độ tuổi học sinh nào nên sử dụng khẩu trang, và khi nào? Cách tiếp cận tốt nhất để cohorting là gì? Quy mô lớp học nên lớn như thế nào?

Kiến thức về cách COVID-19 lây lan đã được cải thiện kể từ khi đại dịch bắt đầu, nhưng khi các kế hoạch mở cửa trở lại đang được phát triển, chúng tôi nhận thấy cần phải điều tra các kịch bản bùng phát trong các trường học và trung tâm chăm sóc trẻ em. Với nền tảng kết hợp của chúng tôi về mô hình toán học, dịch tễ học, khoa học môi trường và giáo dục thời thơ ấu, chúng tôi đã giải quyết câu hỏi về quy mô lớp học.

Chúng tôi đã phát triển một mô hình toán học về sự bùng phát trong gia đình và lớp học. Mô hình đã đưa ra một dự đoán rất đáng ngạc nhiên: khi quy mô lớp học tăng lên, các tác động tiêu cực của COVID-19 sẽ tăng nhanh hơn theo cấp số nhân.


đồ họa đăng ký nội tâm


Một cách tiếp cận chi tiết

Chúng tôi đã chọn một Mô hình "dựa trên cá nhân" nơi các cá nhân riêng biệt (người lớn và trẻ em) được phép tương tác theo các quy tắc cụ thể. Phương pháp tiếp cận chi tiết cao này cho phép chúng tôi thấy tác động của các nhóm xã hội và đặc điểm cá nhân đối với kết quả cá nhân như những ngày nghỉ học.

Sử dụng thông tin về tuổi và quy mô hộ gia đình thu được từ Dữ liệu điều tra dân số Canada, chúng tôi đã xây dựng các nhóm dân cư nhỏ với các trung tâm giáo dục trẻ em và các hộ gia đình liên kết bao gồm một hoặc nhiều người lớn và một hoặc nhiều trẻ em. Mô hình của chúng tôi về cơ bản là một thế giới ảo mô phỏng trường học và ngôi nhà.

Hình minh họa ngôi nhà mô phỏng (trên cùng) và trung tâm chăm sóc trẻ em (dưới) trong mô hình. 'A' đại diện cho phụ huynh, "T" đại diện cho giáo viên, các vòng tròn là trẻ em và các số đại diện cho các bài tập trong lớp của trẻ em.Hình minh họa ngôi nhà mô phỏng (trên cùng) và trung tâm chăm sóc trẻ em (dưới) trong mô hình. 'A' đại diện cho phụ huynh, "T" đại diện cho giáo viên, các vòng tròn là trẻ em và các số đại diện cho các bài tập trong lớp của trẻ em. (Chris Bauch), tác giả cung cấp

Trẻ em được phân bổ vào các lớp học một cách ngẫu nhiên hoặc theo nhóm các anh chị em lại với nhau. Chúng tôi đã xem xét các kịch bản về trung tâm chăm sóc trẻ em với tỷ lệ học sinh / giáo viên là 7: 3, 8: 2 và 15: 2. Chúng tôi cũng đã xem xét các kịch bản ở trường tiểu học với tỷ lệ học sinh / giáo viên là 8: 1, 15: 1 và 30: 1. Học sinh có thể tham gia lớp học mỗi ngày hoặc xen kẽ giữa hướng dẫn trực tiếp một tuần và học trực tuyến vào tuần tiếp theo.

Những nhân tố ảnh hưởng

Sau đó, chúng tôi chạy mô phỏng máy tính của chúng tôi về sự bùng phát COVID-19 trong cài đặt này. Chúng tôi giả định rằng khi một trường hợp có triệu chứng của COVID-19 xuất hiện trong một lớp học thì lớp học đó sẽ bị đóng cửa trong 14 ngày.

Nhưng mô hình hóa tác động của quy mô lớp học đối với sự bùng phát là rất khó.

Các trường học đã bị đóng cửa trong phần lớn đợt đầu tiên và vì vậy - có lẽ không có gì đáng ngạc nhiên - trẻ em trong độ tuổi đi học không chiếm một phần đáng kể các trường hợp trong giai đoạn này. Ngoài ra, trẻ em có nhiều khả năng không có triệu chứng và do đó không được báo cáo là mắc COVID-19. Một loạt các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến cả nguy cơ và quy mô của các đợt bùng phát.

Vì vậy, làm thế nào chúng ta có thể dự đoán những đợt bùng phát ở các trường học sẽ như thế nào, khi các trường học đã không mở cửa ở Ontario kể từ tháng 2020 năm XNUMX? Vì chúng tôi không biết tất cả các giá trị đầu vào phù hợp để sử dụng, chúng tôi đã áp dụng cách tiếp cận “phân tích sự không chắc chắn, ”Một nền tảng của điều tra khoa học - thừa nhận rằng bạn không biết mọi thứ.

Cách tiếp cận này có nghĩa là chúng tôi sẽ thay đổi các đầu vào của mô hình và nghiên cứu xem chúng ảnh hưởng như thế nào đến các dự đoán. Ví dụ: chúng tôi đã phân biệt giữa giả định “lây truyền cao”, nơi vi rút có thể lây lan nhanh chóng và giả định “lây truyền thấp”, trong đó vi rút lây lan đang bị làm chậm lại do sử dụng khẩu trang, khử trùng và cách xa vật lý.

Ba whammy

Trên tất cả các hoán vị được sử dụng trong phân tích độ không đảm bảo của chúng tôi, chúng tôi ngạc nhiên khi thấy rằng khi quy mô lớp học tăng gấp đôi, số trường hợp và số ngày học sinh bị mất để đóng cửa tăng gấp đôi. Số ngày nghỉ của học sinh được tính bằng cách nhân số ngày đóng cửa với số học sinh bị ảnh hưởng và với mỗi sĩ số lớp học tăng lên gấp đôi, chúng sẽ tăng lên theo hệ số từ hai đến năm.

Tác động của quy mô lớp học đối với các trường hợp COVID-19 (trên cùng) và những ngày mất dạy của sinh viên (dưới), đối với kịch bản mô hình truyền tải thấp.Tác động của quy mô lớp học đối với các trường hợp COVID-19 (trên cùng) và những ngày mất dạy của sinh viên (dưới), đối với kịch bản mô hình truyền tải thấp. (Chris Bauch), tác giả cung cấp

Khi chúng tôi tăng tốc độ truyền, nó đã thay đổi tổng số trường hợp, nhưng số trường hợp tương đối hoặc thời sinh viên bị mất để đóng giữa các kịch bản quy mô lớp học khác nhau không thay đổi nhiều: các lớp lớn hơn luôn tương đối kém hơn các lớp nhỏ hơn và bằng cùng một hệ số từ hai đến năm.

Chúng tôi mô tả điều này như một "cá voi sinh ba." Thứ nhất, khi sĩ số trong lớp lớn hơn, khả năng một trong các trẻ sẽ cho kết quả dương tính là cao hơn. Thứ hai, khi đứa trẻ đó có kết quả dương tính và lớp học bị đóng cửa, việc đóng cửa một lớp lớn hơn sẽ ảnh hưởng đến nhiều đứa trẻ hơn. Thứ ba, vào thời điểm vụ việc được xác định, học sinh có thể đã truyền vi-rút trong vài ngày, hoặc một người khác trong lớp có thể đã không có triệu chứng và truyền trong nhiều ngày. Điểm thứ ba này rất quan trọng - ngày càng rõ ràng rằng SARS-CoV-2 có thể lây lan qua các hạt sol khí.

Hậu quả khác

Kịch bản tồi tệ nhất, theo một biên độ rộng, là tỷ lệ 30: 1 trong môi trường tiểu học. Chuyển sang tỷ lệ 15: 1 với các nhóm thuần tập luân phiên hàng tuần (15: 1A) đã giảm số trường hợp và số ngày học sinh bị mất để đóng cửa xuống khoảng bốn. Và mặc dù tỷ lệ học sinh / giáo viên cao hơn cho phép nhiều học sinh được hướng dẫn trực tiếp hơn, nhưng chúng cũng gây ra nhiều gián đoạn hơn do nhu cầu đóng cửa lớp học thường xuyên hơn khi một trường hợp được xác định.

Ngoài ra, có khả năng gây ra những hậu quả đáng kể về tâm lý, xã hội và sức khỏe tâm thần cho cha mẹ và trẻ em khi trường học và nhà trẻ đóng cửa. Và vì dịch bệnh bùng phát có thể xảy ra bất cứ lúc nào, nên các bậc cha mẹ đang đi làm có thể cần phải tạm dừng công việc của họ mà không cần thông báo trước hoặc ít.

Tiến về phía trước

Các trường học và trung tâm chăm sóc trẻ em đã mở cửa trở lại. Một số học khu đã được phép sử dụng mô hình ưu tiên cho phép quy mô lớp học nhỏ hơn, và đây là một bước đi đúng hướng.

Cũng có nhiều ví dụ về cách các khu học chánh có thể giảm sĩ số lớp học với chi phí tối thiểu. Ví dụ, các lớp mẫu giáo có hai giáo viên có thể chia thành hai nhóm, một trong số đó sử dụng thư viện, phòng tập thể dục hoặc dành nhiều thời gian hơn cho các hoạt động ngoài trời.

Nếu tình trạng đóng cửa trường học trên diện rộng lại xảy ra vào mùa thu này, chúng tôi đề nghị các kế hoạch mở cửa trở lại nên chú ý đến khía cạnh quy mô lớp học. Mặc dù nguy cơ bùng phát sẽ không bao giờ bằng XNUMX ngay cả với các lớp học nhỏ, nhưng cần thận trọng khi sĩ số lớp học thấp hơn, vì vậy những gián đoạn này ảnh hưởng đến số lượng trẻ em và gia đình ít nhất có thể. Trong khi đó, đối với cha mẹ và người chăm sóc, điều tốt nhất nên làm là có những cuộc trò chuyện trung thực và cởi mở xung quanh việc đóng cửa sẽ như thế nào trong gia đình họ, bao gồm cả việc sắp xếp công việc và chăm sóc con cái.

Phép toán cho chúng ta biết rằng việc đóng cửa trường học hoặc lớp học sẽ là hiện thực đối với nhiều khu học chánh vào mùa thu này.Conversation

Về các tác giả

Chris Bauch, Giáo sư Toán học Ứng dụng, trường đại học Waterloo; Tiến sĩ Brendon Phillips sinh viên, Toán ứng dụng, trường đại học Waterloo; Dillon Thomas Browne, Trợ lý Giáo sư, Tâm lý học, trường đại học Waterloovà Madhur Anand, Giáo sư & Giám đốc, Phòng thí nghiệm Bền vững & Thay đổi Sinh thái Toàn cầu, Đại học Guelph

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

phá vỡ

Sách liên quan:

Dưới đây là 5 cuốn sách phi hư cấu về nuôi dạy con cái hiện đang là Best Sellers trên Amazon.com:

Trẻ toàn trí: 12 chiến lược cách mạng để nuôi dưỡng trí não phát triển của trẻ

của Daniel J. Siegel và Tina Payne Bryson

Cuốn sách này cung cấp các chiến lược thiết thực cho cha mẹ để giúp con cái họ phát triển trí tuệ cảm xúc, khả năng tự điều chỉnh và khả năng phục hồi bằng cách sử dụng những hiểu biết sâu sắc từ khoa học thần kinh.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Kỷ luật không kịch tính: Toàn bộ trí não để làm dịu sự hỗn loạn và nuôi dưỡng trí não phát triển của con bạn

của Daniel J. Siegel và Tina Payne Bryson

Các tác giả của The Whole-Brain Child đưa ra hướng dẫn cho cha mẹ để kỷ luật con cái của họ theo cách thúc đẩy sự điều chỉnh cảm xúc, giải quyết vấn đề và sự đồng cảm.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Làm thế nào để nói chuyện để trẻ sẽ lắng nghe và lắng nghe Vì vậy trẻ sẽ nói

bởi Adele Faber và Elaine Mazlish

Cuốn sách kinh điển này cung cấp các kỹ thuật giao tiếp thực tế để cha mẹ kết nối với con cái, thúc đẩy sự hợp tác và tôn trọng.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Montessori Toddler: Hướng dẫn dành cho cha mẹ để nuôi dạy một con người tò mò và có trách nhiệm

bởi Simone Davies

Hướng dẫn này cung cấp những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để cha mẹ thực hiện các nguyên tắc Montessori tại nhà và thúc đẩy sự tò mò tự nhiên, tính độc lập và niềm yêu thích học tập của trẻ mới biết đi.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Cha mẹ yên bình, con cái hạnh phúc: Cách ngừng la hét và bắt đầu kết nối

bởi Tiến sĩ Laura Markham

Cuốn sách này đưa ra những hướng dẫn thiết thực giúp cha mẹ thay đổi tư duy và phong cách giao tiếp để thúc đẩy sự kết nối, đồng cảm và hợp tác với con cái.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng