多年来，由专家组成的蓝带小组一直在就美国科学家、数学家和工程师即将面临短缺发出警报——对国民经济造成损害、威胁安全和丧失世界地位做出可怕的预测。似乎还有一个有吸引力的解决方案：劝说更多女性进入这些传统上由男性主导的领域。但在 2005 年之前，公众对更多女性没有在这些领域追求职业生涯的原因并没有太多讨论，当时时任哈佛大学校长劳伦斯·萨默斯提出了他的个人观点。
他在波士顿附近举行的一次小型经济学会议上向听众表示，女性在科学工作中不如男性达到最高水平的主要原因之一是，较少女性在这些领域具有“先天能力”。在对萨默斯挑衅性言论的反应之后，一场全国性辩论爆发了，讨论性别之间的内在差异是否是造成女性在数学和科学学科中代表性不足的原因。
作为一个在性别差异领域拥有不同背景的专家小组，我们欢迎这些正在进行的讨论，因为它们正在将公众的注意力吸引到这个重要问题上。在本文中，我们对大量关于女性参与这些领域的研究文献进行了分析，这些信息对于理解性别差异以及旨在吸引更多女性加入科学和数学工作队伍的任何提议至关重要。与从萨默斯言论中得出的推论相反，对于为什么在某些科学和数学领域女性明显少于男性，没有单一或简单的答案。相反，可以确定影响职业选择的各种因素，包括认知性别差异、教育、生物学影响、刻板印象、歧视和社会性别角色。
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不需要博士学位就能看出，更充分地利用女性人才将大大增加科学工作者的数量。例如，在美国，女性在 2003 年占劳动力的 46%，但在科学和工程领域就业的人员中仅占 27%。萨默斯的评论让许多人感到不安的原因之一是，他的言论暗示任何弥合这一差距的尝试都是徒劳的。如果大多数女性天生科学能力不足，那么还能做些什么呢？但是，这种看似简单的解释包含两个误解。
首先，没有一种可以称为“科学能力”的单一智力能力。（为简单起见，我们通常使用术语“科学”来指代在科学、技术、工程和数学领域工作所需的重要技能。）科学成就所需的工具包括语言能力，例如撰写复杂的期刊文章和与同事良好沟通所需的能力；记忆技能，例如理解和回忆事件和复杂信息的能力；以及定量能力，包括数学建模、统计学以及对象、数据和概念的可视化。
其次，如果女性和男性确实在这些才能方面表现出差异，那么这一事实并不意味着这些差异是不可改变的。事实上，如果培训和经验对我们学术技能的发展没有影响，那么哈佛大学等大学将以虚假的借口接受学生的学费。
关于性别差异领域，令人困惑的事情之一是，根据您决定如何评估能力，您可能会得出非常不同的结论。女性显然有能力在学术上取得成功。自 1982 年以来，女性在美国高校入学人数中一直占多数，此后每年入学差距都在扩大。许多其他国家也出现了类似的趋势。此外，女性在学校的每个科目（包括数学和科学）中都获得更高的平均成绩。
然而，尽管女性在课堂上取得了成功，但在许多用于大学和研究生院录取的标准化考试中，女性的得分明显较低。在教育系统的更高层级，科学和相关领域男女入学人数的差距越来越大。例如，在 20 世纪 90 年代后期，女性占麻省理工学院科学专业本科生的 40%，但仅占教员的 8%。
定义性别差异
由于成绩和总体考试分数取决于许多因素，心理学家已转向评估定义更明确的认知技能，以了解这些性别差异。学龄前儿童似乎开始时或多或少是平等的，因为平均而言，女孩和男孩在与定量思维和周围环境中的物体知识相关的早期认知技能方面表现同样出色。
然而，大约在学龄期开始时，性别开始分化。到小学毕业及以后，女性在大多数语言能力评估中表现更好。在 1995 年对大量写作技能文献的回顾中，芝加哥大学的研究人员拉里·海吉斯（现任西北大学）和艾米·诺威尔这样写道：“写作方面的巨大性别差异……令人震惊。数据表明，平均而言，男性在执行这项基本技能方面处于相当严重的劣势。” 女性在面部记忆和情景记忆方面也具有优势——情景记忆是指对个人经历的事件的记忆，并与每个事件的时间和地点信息一起回忆。
然而，还有另一种能力，男孩在这方面占上风，这种技能组合被称为视觉空间能力：一种在三维空间中进行心理导航和模拟物体运动的能力。在四岁到五岁之间，男孩在标准化考试中解决迷宫问题方面明显更胜一筹。男孩擅长的视觉空间技能的另一种表现形式涉及“心理旋转”，即在记忆中保持一个三维物体，同时对其进行变换 [见上图]。正如预期的那样，这些能力也使男孩在解决依赖于创建心理图像的数学问题方面具有优势。
事实上，在所有认知能力方面的性别差异中，定量能力的变化受到了媒体最多的关注。这种普遍的迷恋部分是因为掌握这些技能是物理和工程等数学密集型学科的先决条件。而且，正如萨默斯所暗示的那样，如果女性在这些技能方面处于劣势，那么这将大大有助于解释为什么女性通常在这些领域中代表性不足。但数据远没有那么明确。
正如我们之前所说，女性在所有年级的数学课上都获得更高的成绩，并且在国际代数评估中也略胜一筹，这可能是因为代数具有类似语言的结构。但男孩在学术能力评估测试 (SAT) 的数学部分表现出色——导致大约 40 分的差异，并且这种差异已经保持了 35 年以上。然而，当综合评估所有关于定量能力的数据时，女孩和男孩之间平均定量能力的差异实际上非常小。使男孩脱颖而出的是，他们中有更多人具有数学天赋。
起初，这种说法似乎几乎是矛盾的。如果男孩和女孩的数学平均水平相当，那么怎么会有更多有天赋的男孩呢？出于尚未完全理解的原因，事实证明，男性在数学能力方面更具变异性，这意味着任何年龄段的女性都更集中在技能分布的中心，而男性则分散在两端。因此，在分布的非常高和非常低的两端，男性人数都超过女性。来自“数学早慧青年研究”的数据例证了这种现象。在 20 世纪 80 年代，我们中的一位（本博）与已故心理学家朱利安·C·斯坦利一起，在约翰·霍普金斯大学天才青少年中心创立了这项研究，观察了数万名智力超常的 12 至 14 岁青少年在典型年龄前几年参加 SAT 考试时，在数学推理能力方面的性别差异。
在这个精英群体中，在 SAT 的语言部分没有发现显着差异，但数学部分显示出有利于男孩的性别差异。数学成绩达到 500 分或以上的男孩是女孩的两倍（满分 800 分），成绩至少达到 600 分的男孩是女孩的四倍，成绩至少达到 700 分的男孩是女孩的 13 倍（这些考生在全国 12 至 14 岁年龄段的考生中排名前 0.01%）。
尽管媒体对此报道甚少，但在这些少年数学天才中，正在发生巨大的变化：其中女孩的相对数量正在飙升。在 20 世纪 80 年代首次观察到的男孩与女孩的比例为 13 比 1，但此后一直在稳步下降，现在仅为约 3 比 1。在同一时期，其他一些科学领域的女性人数激增。在美国，女性现在占新医学院毕业生的一半，占最近兽医学院毕业生的 75%。我们无法确定女性进入这些以前由男性主导的领域的数量增加的任何单一原因，因为在过去几十年中，社会发生了多重变化。
这一时期恰逢鼓励女孩选修更高水平的数学和科学课程的特殊项目和指导的趋势。并且有直接证据表明，有针对性的专门培训可以进一步提高女性的表现。例如，密歇根理工大学工程学教授谢丽尔·A·索比和数学教育专家贝弗利·J·巴特曼斯创建的特殊课程旨在提高视觉空间技能。所有在视觉空间能力测试中得分较低的一年级工程专业学生都被鼓励参加该课程。该课程的注册提高了这些学生在后续图形课程中的表现，并提高了工程专业的保留率，这表明这些效果持续存在，并且对女性和男性都具有至少一些实际意义。
生物学的作用
来自不同动物物种研究的数十年数据表明，激素可以在决定男性和女性发展的认知能力方面发挥作用。例如，在典型的产前男性发育过程中，睾酮等高水平激素会使发育中的大脑男性化，并导致男性典型的行为，可能还有男性认知表现模式。
最近的研究表明，激素在整个生命周期的认知发展中继续发挥作用。在接受大量男性或女性激素以准备变性手术的个体中观察到了这种变化。例如，研究人员发现，接受由女性到男性激素治疗的人表现出认知模式的“男性化”变化：视觉空间处理能力提高，语言技能下降。
人脑受这些激素以及我们的遗传和一生经历的影响而塑造，因此在女性和男性大脑中出现许多差异也就不足为奇了。一般来说，女性的灰质脑组织（神经元密集排列和血流速度快的区域）百分比较高，而男性的连接白质组织（被一种称为髓磷脂的白色脂肪蛋白绝缘的神经纤维）体积较高。此外，男性左半球的灰质百分比较高，而在女性中，这种不对称性并不显着。
评估大脑功能的影像学研究支持这样一种观点，即女性在语言处理等需要更对称地激活大脑半球的任务中表现更好，而男性在需要激活视觉皮层的任务中表现出色。即使男性和女性在执行相同的任务时表现同样出色，研究表明他们有时会使用大脑的不同部分来完成它。
但重要的是要强调，尽管发现大脑结构和功能方面的性别差异，但这并不意味着这些是观察到的男性和女性之间认知差异的唯一原因。由于大脑反映了学习和其他经验，因此大脑中的性别差异可能受到女性和男性的典型生活经历差异的影响。
女士的选择
因此，似乎天赋异禀的孩子会问自己，“我更擅长什么？”，而不是“我是否足够聪明，可以在特定职业中取得成功？”。这一发现为性别差异提供了一些见解。在早慧儿童中，与语言能力相比，男孩更频繁地表现出有利于数学和相关能力的“倾斜”。鼓励更多均衡的天赋学生保持科学技术领域的开放选择，可能有助于为人才库补充更多高成就的女性和男性学生。
诚然，多种心理和社会因素在决定职业方向方面发挥着作用。人们对成功的个人期望受到他们对自己技能的看法的塑造。形成我们自我认知的一个因素是教师和家长等权威人物如何看待我们并对我们做出回应。罗格斯大学心理学教授李·朱西姆和密歇根大学安娜堡分校的杰奎琳·埃克尔斯在 1992 年进行的一项研究发现，教师在学年初对学生数学天赋的评分水平预示了后来的考试成绩——即使客观的能力衡量标准与教师的看法不一致时也是如此。这项研究和其他研究表明，科学作为男性化的刻板印象可能会从一开始就使教育工作者对女孩产生偏见。
持久的玻璃天花板
也许最令人不安的想法是，一位技术娴熟、自信的科学家可以攀登到顶峰，但在那里仍然面临歧视。然而，大量研究表明，人们对一份工作的看法是刻板印象中的男性化或女性化，这会导致在雇用和补偿男性和女性候选人或雇员时产生偏见。尽管社会心理学家一致认为，几十年前在美国和许多其他国家存在的公开性别歧视现在已经很少见，但他们表示，在某些情况下，它已被无意识的性别歧视所取代。
隐性偏见对女性在科学领域成就的现实世界影响尚未得到充分研究，因为同行评审过程笼罩着一层神秘面纱，科学家的职业生涯的许多方面——资助金的授予、学术论文被接受发表以及关于雇用的决定——都由一个由其他通常是匿名的科学家组成的小组来评判。
对现实世界同行评审过程进行过一项彻底的研究。哥德堡大学的生物学家克里斯汀·温纳拉斯和艾格尼丝·沃尔德在一场法庭斗争后才得以访问瑞典医学研究委员会关于博士后奖学金的数据。就在研究人员于 1997 年发表他们的研究报告前不久，联合国已将瑞典评为在男女机会均等方面世界领先的国家。即便如此，男性仍主导着瑞典科学界。当时，女性获得了瑞典生物医学博士学位的 44%，但仅占博士后职位的 25% 和专业职位的 7%。
温纳拉斯和沃尔德的发现令人震惊。女性申请人在他们被评估的所有领域都获得了较低的平均分：科学能力、拟议方法论的质量和研究提案的相关性。可能是女性申请人的资格较低。为了检验这种可能性，研究人员根据申请人的出版物总数、第一作者出版物数量、每篇出版物的质量以及其他科学论文引用其工作的次数计算了科学生产力。通过这些衡量标准，最多产的女性研究人员群体的能力被评为与最不高产的男性研究人员相当。所有其他女性的评分都低于所有男性。这项研究的作者得出结论，在可以说是世界上性别最平等的国家，同行评审过程也充斥着性别歧视。这些结果为使同行评审过程更加透明提供了强有力的理由。尽管这些发现发表在排名最高的国际科学期刊《自然》杂志上，但在使同行评审过程更加公开方面，没有任何进展。
最后，如果不考虑家庭运作和维持家庭所需的努力，我们就无法考虑工作上的成功。即使丈夫和妻子都全职工作，女性仍然承担大部分育儿责任，并承担照顾生病和年迈家庭成员的大部分责任。平均而言，女性每周工作时间较少，并且花费更多时间在家庭和家务劳动上，而受过类似教育的男性则不然。对于女性而言，生育孩子与收入降低和获得终身教职的可能性降低有关。相比之下，男性在成为父亲后，在职业上表现出略微受益的趋势。因此，女性和男性在家庭护理中扮演的不同角色也可以解释他们在要求苛刻的职业中的不同参与度。
我们从哪里开始
如果劳伦斯·萨默斯的评论有一个吸引人的特点，那就是它的简单性。如果科学领域女性的缺乏部分反映了能力的不足，那么可以得出的结论似乎是我们无能为力，只能接受事物的自然秩序。
然而，正如本文所示，事实并非如此简单。平均而言，男女都有自己的优点和缺点。尽管如此，研究表明，可以做很多事情来帮助更多女性——以及男性——在科学领域取得卓越成就，并劝说她们选择科学作为职业。挑战很多，需要教育创新、有针对性的指导和职业指导，以及致力于揭露和根除偏见、歧视和不平等。最终，解决这些问题将使女性、男性和科学本身受益。