女生數(shù)理化不如男？Nature子刊一周連發(fā)兩篇研究結果相反，我懵了

郭一璞 曉查 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

女生學數(shù)理化不如男？這種“認知”全球同此涼熱。

而且各種“依據(jù)”也是一抓一大把：

比如巴黎數(shù)學基金會旗下各機構的數(shù)學家里，女性只有不到20%；

清華2019新生中，理工類專業(yè)男生也比女生多得多，電氣、自動化能達到4：1左右，數(shù)理和計算機甚至能到7：1左右；

根據(jù)2017年底的數(shù)據(jù)，中科院院士中，女性也只有6%；

△ 圖片來自中科院網(wǎng)站

甚至，從高中到大學，絕大多數(shù)理科班、理工科專業(yè)里，都是男生比女生多。同時，相信“女生學理科沒有男生有優(yōu)勢”這種論調，幾乎每個人都聽過。

甚至還有過煞有介事的腦結構依據(jù)——男女腦回路有別，女生學數(shù)理化等重邏輯學科，對比男生沒有優(yōu)勢。

所以性別對于學數(shù)理化這件事，到底有沒有影響？

不少科學家還真的就這個問題展開了研究，甚至，他們的成果還成為了微博熱門話題。

可當我們追根溯源、仔細查看之后，發(fā)現(xiàn)事情并不簡單：

因為兩篇來自同一份期刊、發(fā)表僅相隔一周的科學研究，竟然得出完全不同的結果。

所以到底哪篇研究更科學？哪個結果才是科學結果？

我們具體把論文研究都看一看。

男女學數(shù)理化，腦回路不一樣？

第一篇，Nature子刊Science of Learning，11月1日發(fā)表，作者來自佛羅里達國際大學、特拉華大學、天普大學、卓克索大學。

他們找了101名物理專業(yè)的本科生參與到了一項測試中，其中男生55人，女生46人，測試他們在學物理學入門（牛頓力學）前后的焦慮程度，研究者們假設在學數(shù)理化課程方面，一個人越焦慮，成績就會越差，自然，TA就不擅長學習數(shù)理化。

實驗中，在教學開始前和結束后，學生們分別做一次靜息態(tài)功能磁共振成像（rs-fMRI），評估他們的STEM學習焦慮指標。

STEM，也就是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics），我們可以簡單的理解為數(shù)理化這類理科課程。

而這次實驗的結果，解決了三個問題：

問題一：學數(shù)理化課程的焦慮度，男女一樣嗎？

下面是四項焦慮評分的散點圖，紫色是女生，綠色是男生，每一項中左側是教學前，右側是教學后。

可以看出，不論是教學前還是教學后，女生的四項焦慮評分都高于男生，數(shù)理化焦慮和性別息息相關，而且教學之后，男生女生的焦慮科學評分都有所提高。

問題二：數(shù)理化焦慮和大腦的神經功能之間的關系，男女一樣嗎?

關于大腦的神經功能，研究者們鎖定在了網(wǎng)絡間連通性（inter-network connectivity）這一神經機制上。

所謂網(wǎng)絡間連通性，指的是下圖中粉色、綠色和黃色三個區(qū)域的連通性。

心理病理的研究證明，情緒障礙和這三個區(qū)域密切相關。

下面是數(shù)據(jù)結果，每個小格子左下角是男生，右上角是女生，五角星表示有相關性?？梢钥闯觯慕箲]評分與網(wǎng)絡間連通性沒有任何相關性，而在男生身上，兩者則息息相關。

如果把教學前和教學后的不同情況對比出來，男生的相關性就更為明顯了：

也就是說，數(shù)理化焦慮和大腦的神經功能之間的關系，男生女生是不同的，同樣面對數(shù)理化焦慮，男生女生的大腦神經功能會有不同的反應。

問題三：數(shù)理化焦慮和成績的關系，男女一樣嗎？

當把學生的焦慮評分和學生的年紀、學習成績放在一起之后，會發(fā)現(xiàn)女生的焦慮度和成績沒有關系，而男生的焦慮度和成績呈現(xiàn)負相關。

至于焦慮如何影響成績，研究者們給出了這樣一張原理圖，焦慮、網(wǎng)絡間連通性和成績三者之間是有數(shù)量級關系的，教學后焦慮每增加1.151單位，課程成績就會降低0.544單位。

總結：男女學習焦慮的確不同

把三個問題的答案放在一起，就會發(fā)現(xiàn)在學數(shù)理化課程時，女生更焦慮，而且這種焦慮沒有影響她們的大腦神經功能，而且她們焦不焦慮和成績沒關系。

而男生，學數(shù)理化課程的焦慮程度更低，這種焦慮影響了他們的大腦神經功能，而且焦慮更低成績更好。

那么，為什么兩個性別的人在學數(shù)理化課程的時候，會有這種差異呢？

研究者在最后提出了一種解釋說，當這場實驗中的學生們上物理課的時候，男生的大腦會主動適應數(shù)理化焦慮的增加，并主動做出平衡舉動。

而女生的大腦在數(shù)理化焦慮逐漸增加的時候，會更早的進入適應期，大腦啟動補償機制，重新分配神經資源，下調了焦慮和大腦的相關性。

聽起來，就是女生的大腦因為太焦慮了，所以干脆放棄治療的樣子。

而且，即使不是大學物理這樣高難度的科目，早在學齡前和小學階段的數(shù)學等課程也可能引發(fā)焦慮，因此研究者建議，教小孩子們數(shù)學類課程的老師，應該考慮如何平衡孩子們的學習焦慮。

不過，這場實驗是針對已經上大學的學生的，很難說，這些女生的焦慮是不是受到“女孩子不擅長學理科”的觀點灌輸?shù)挠绊憽．吘梗强傆腥嗽谀愣呎f“你的性別不適合學物理”，很容易導致在開學前就會產生學習焦慮。

男女學數(shù)學，腦回路都一樣？

但是，對上述結論，另一篇新的研究論文表示不服！

一周后，同樣發(fā)表在《Science of Learning》文章指出，男女在學習數(shù)學這件事情上沒有差異，至少在兒童階段是這樣的。

這篇文章的作者，美國CMU神經科學教授Jessica Cantlon指出，過去有一些研究證明男女在學習理科的能力上存在差距，但這些研究都沒有將生物學差異和社會文化的影響分開。

△ 論文作者Jessica Cantlon正在向一名參與測試的兒童講解數(shù)學游戲

因為到了少年時期，周圍人關于女生不適合學理科的言論，可能就會潛移默化地影響一個人的選擇。

因此，作者選取了兒童作為研究對象，希望以此證明男女在學習數(shù)學的先天能力上沒有差別，性別差異更多是后天因素造成的。

為了解答這個問題，Cantlon和她的團隊讓104名3~10歲的孩子在核磁共振（MRI）儀器中觀看《芝麻街》中計數(shù)、加法的教學部分，對他們大腦的活躍部分進行統(tǒng)計。

進行認知測試并觀看有關數(shù)學課的視頻。這是第一項使用神經影像技術評估幼兒數(shù)學能力方面的生物學性別差異的研究。

Cantlon說：“與非數(shù)學內容（如閱讀）相比，我們研究了大腦的哪些區(qū)域對視頻和任務中的數(shù)學內容有更強的反應?！币虼?，可以查看響應更強烈的區(qū)域來定義負責數(shù)學部分的神經網(wǎng)絡。

如果男女方面存在顯著差異，則這些活躍區(qū)域的差別應該會很大。例如，男孩和女孩的錯誤反應可能源于不同的神經過程（例如，數(shù)學處理區(qū)域的效率低下而響應選擇機制效率低下）。

論文用兩組指標“神經成熟度”和“神經相似性”來對比。

神經成熟度是指兒童與成人之間的大腦活躍區(qū)域的相互關系，而神經相似性是指兒童與兒童之間的相互關系。

上圖b左側顯示了證明神經成熟度的性別差異性（橙色）和性別相似性（深紫色）的區(qū)域。

右圖列出了大腦中對相似性和差異性有實質性支持證據(jù)的體素百分比。其中，只有少于0.8％的體素表現(xiàn)出明顯或強烈的性別差異證據(jù)，而另外約75%的體素則證明了男女之間的相似性。

另外，研究者還測試了頂內溝（intraparietal sulci，IPS）區(qū)域大腦信號的變化情況。IPS負責處理符號數(shù)字信息。

結果也證明不存在性別差異。

并且隨著年齡增長，數(shù)學能力測試TEMA-3的結果也表明，10歲以前，男女生的數(shù)學能力不會隨著年齡增長出現(xiàn)顯著差異。

最后，他們測試了兒童與兒童之間的神經相似性。

上圖分別展示了相同性別的兒童（黃色）和不同性別的兒童（綠色）之間的平均神經相似度。第三列以淺綠色顯示前兩列的重疊部分。

根據(jù)相同性別的孩子和不同性別的孩子的數(shù)據(jù)，可以看出的神經相似性區(qū)域是相同的。

最后，Cantlon團隊的得出結論，鑒于男孩和女孩之間的廣泛相似性，在青春期或成年期STEM表現(xiàn)中觀察到的性別差異不太可能源于兒童早期的大腦或認知差異。

另外，前不久在美國國家STEM競賽中，女生包攬了獎金最高的前五名，顛覆了過去數(shù)理化競賽幾乎全是男性獲獎的認知。

△圖片來自Forbes

在STEM的4個分類獎項中，男女獲獎者一樣多，而且這也是歷史上第一次出現(xiàn)決賽中女生的數(shù)量多于男生的情況。

這似乎也證明了在發(fā)達國家，當男女之間的教育資源趨于平等時，女性在STEM上能力與男性的差距正在縮小。

我太難了

女生真的和男生一樣適合學理科嗎？Cantlon教授的單項研究結果也不能讓人完全信服。

另一位來自密蘇里大學的心理學教授David Geary表示，在這些數(shù)學任務上不存在性別差異的結果并不令人驚訝。

但是，有另外的證據(jù)表明，一些年齡稍長的學生確實存在著性別差異。在非常非常高階的數(shù)學內容上，男孩和女孩的成績對比是3比1。

畢竟小學加減法的難度和大學的微積分根本不是一個概念，在學高數(shù)的時候，男女之間真的沒有性別差異嗎？我到底該信誰？

Cantlon教授的論文無法給出答案，但至少她證明了，在10歲以前，女生學數(shù)學并不比男生差。

所以對于男女學數(shù)理化到底有沒有大腦差異，你更相信哪個研究結果？

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第一篇論文
Sex differences in brain correlates of STEM anxiety
https://www.nature.com/articles/s41539-019-0058-9

第二篇論文
Gender similarities in the brain during mathematics development
https://www.nature.com/articles/s41539-019-0057-x