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郭一璞 曉查 發(fā)自 凹非寺

量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI

女生學(xué)數(shù)理化不如男？這種“認(rèn)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(xué)基金會旗下各機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)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(dá)到4：1左右，數(shù)理和計(jì)算機(jī)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(xué)，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(shí)，相信“女生學(xué)理科沒有男生有優(yōu)勢”這種論調(diào)，幾乎每個(gè)人都聽過。

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

所以性別對于學(xué)數(shù)理化這件事，到底有沒有影響？

不少科學(xué)家還真的就這個(gè)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(dāng)我們追根溯源、仔細(xì)查看之后，發(fā)現(xiàn)事情并不簡單：

因?yàn)閮善獊碜酝环萜诳?、發(fā)表僅相隔一周的科學(xué)研究，竟然得出完全不同的結(jié)果。

所以到底哪篇研究更科學(xué)？哪個(gè)結(jié)果才是科學(xué)結(jié)果？

我們具體把論文研究都看一看。

男女學(xué)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(dá)國際大學(xué)、特拉華大學(xué)、天普大學(xué)、卓克索大學(xué)。

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

實(shí)驗(yàn)中，在教學(xué)開始前和結(jié)束后，學(xué)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(xué)習(xí)焦慮指標(biāo)。

STEM，也就是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（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(shí)驗(yàn)的結(jié)果，解決了三個(gè)問題：

問題一：學(xué)數(shù)理化課程的焦慮度，男女一樣嗎？

下面是四項(xiàng)焦慮評分的散點(diǎn)圖，紫色是女生，綠色是男生，每一項(xiàng)中左側(cè)是教學(xué)前，右側(cè)是教學(xué)后。

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

問題二：數(shù)理化焦慮和大腦的神經(jīng)功能之間的關(guān)系，男女一樣嗎?

關(guān)于大腦的神經(jīng)功能，研究者們鎖定在了網(wǎng)絡(luò)間連通性（inter-network connectivity）這一神經(jīng)機(jī)制上。

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

心理病理的研究證明，情緒障礙和這三個(gè)區(qū)域密切相關(guān)。

下面是數(shù)據(jù)結(jié)果，每個(gè)小格子左下角是男生，右上角是女生，五角星表示有相關(guān)性?？梢钥闯?，女生的焦慮評分與網(wǎng)絡(luò)間連通性沒有任何相關(guān)性，而在男生身上，兩者則息息相關(guān)。

如果把教學(xué)前和教學(xué)后的不同情況對比出來，男生的相關(guān)性就更為明顯了：

也就是說，數(shù)理化焦慮和大腦的神經(jīng)功能之間的關(guān)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(jīng)功能會有不同的反應(yīng)。

問題三：數(shù)理化焦慮和成績的關(guān)系，男女一樣嗎？

當(dāng)把學(xué)生的焦慮評分和學(xué)生的年紀(jì)、學(xué)習(xí)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(guān)系，而男生的焦慮度和成績呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

至于焦慮如何影響成績，研究者們給出了這樣一張?jiān)韴D，焦慮、網(wǎng)絡(luò)間連通性和成績?nèi)咧g是有數(shù)量級關(guān)系的，教學(xué)后焦慮每增加1.151單位，課程成績就會降低0.544單位。

總結(jié)：男女學(xué)習(xí)焦慮的確不同

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

而男生，學(xué)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(jīng)功能，而且焦慮更低成績更好。

那么，為什么兩個(gè)性別的人在學(xué)數(shù)理化課程的時(shí)候，會有這種差異呢？

研究者在最后提出了一種解釋說，當(dāng)這場實(shí)驗(yàn)中的學(xué)生們上物理課的時(shí)候，男生的大腦會主動適應(yīng)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(shí)候，會更早的進(jìn)入適應(yīng)期，大腦啟動補(bǔ)償機(jī)制，重新分配神經(jīng)資源，下調(diào)了焦慮和大腦的相關(guān)性。

聽起來，就是女生的大腦因?yàn)樘箲]了，所以干脆放棄治療的樣子。

而且，即使不是大學(xué)物理這樣高難度的科目，早在學(xué)齡前和小學(xué)階段的數(shù)學(xué)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(xué)類課程的老師，應(yīng)該考慮如何平衡孩子們的學(xué)習(xí)焦慮。

不過，這場實(shí)驗(yàn)是針對已經(jīng)上大學(xué)的學(xué)生的，很難說，這些女生的焦慮是不是受到“女孩子不擅長學(xué)理科”的觀點(diǎn)灌輸?shù)挠绊?。畢竟，要是總有人在你耳邊說“你的性別不適合學(xué)物理”，很容易導(dǎo)致在開學(xué)前就會產(chǎn)生學(xué)習(xí)焦慮。

男女學(xué)數(shù)學(xué)，腦回路都一樣？

但是，對上述結(jié)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(xué)習(xí)數(shù)學(xué)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(jīng)科學(xué)教授Jessica Cantlon指出，過去有一些研究證明男女在學(xué)習(xí)理科的能力上存在差距，但這些研究都沒有將生物學(xué)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(xué)游戲

因?yàn)榈搅松倌陼r(shí)期，周圍人關(guān)于女生不適合學(xué)理科的言論，可能就會潛移默化地影響一個(gè)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(xué)習(xí)數(shù)學(xué)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(gè)問題，Cantlon和她的團(tuán)隊(duì)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(jì)數(shù)、加法的教學(xué)部分，對他們大腦的活躍部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

進(jìn)行認(rèn)知測試并觀看有關(guān)數(shù)學(xué)課的視頻。這是第一項(xiàng)使用神經(jīng)影像技術(shù)評估幼兒數(shù)學(xué)能力方面的生物學(xué)性別差異的研究。

Cantlon說：“與非數(shù)學(xué)內(nèi)容（如閱讀）相比，我們研究了大腦的哪些區(qū)域?qū)σ曨l和任務(wù)中的數(shù)學(xué)內(nèi)容有更強(qiáng)的反應(yīng)?！币虼耍梢圆榭错憫?yīng)更強(qiáng)烈的區(qū)域來定義負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)部分的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

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

論文用兩組指標(biāo)“神經(jīng)成熟度”和“神經(jīng)相似性”來對比。

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

上圖b左側(cè)顯示了證明神經(jīng)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(shí)質(zhì)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(qiáng)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(nèi)溝（intraparietal sulci，IPS）區(qū)域大腦信號的變化情況。IPS負(fù)責(zé)處理符號數(shù)字信息。

結(jié)果也證明不存在性別差異。

并且隨著年齡增長，數(shù)學(xué)能力測試TEMA-3的結(jié)果也表明，10歲以前，男女生的數(shù)學(xué)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(jīng)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(jīng)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(jīng)相似性區(qū)域是相同的。

最后，Cantlon團(tuán)隊(duì)的得出結(jié)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(rèn)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(rèn)知。

△圖片來自Forbes

在STEM的4個(gè)分類獎項(xiàng)中，男女獲獎?wù)咭粯佣啵疫@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(dá)國家，當(dāng)男女之間的教育資源趨于平等時(shí)，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(xué)理科嗎？Cantlon教授的單項(xiàng)研究結(jié)果也不能讓人完全信服。

另一位來自密蘇里大學(xué)的心理學(xué)教授David Geary表示，在這些數(shù)學(xué)任務(wù)上不存在性別差異的結(jié)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(xué)生確實(shí)存在著性別差異。在非常非常高階的數(shù)學(xué)內(nèi)容上，男孩和女孩的成績對比是3比1。

畢竟小學(xué)加減法的難度和大學(xué)的微積分根本不是一個(gè)概念，在學(xué)高數(shù)的時(shí)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(xué)數(shù)學(xué)并不比男生差。

所以對于男女學(xué)數(shù)理化到底有沒有大腦差異，你更相信哪個(gè)研究結(jié)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

— 完 —

原標(biāo)題：《女生數(shù)理化不如男？Nature子刊一周連發(fā)兩篇研究，我被相反的結(jié)果整懵了》

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