本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“我们何时才能知道何时可以宣布胜利？ 多年来，我一直假设胜利是男性和女性平等参与所有科学和工程领域。 今天，我不太确定...... 我们可能会逐渐认识到，女性在科学领域分布中的某些不对称性，例如女性在生命科学领域中的代表性远高于物理科学领域，是女性为了在她们自己判断中能够做出最大贡献的领域而选择的结果。 作为科学家，我们必须对这种可能性持开放态度。”- 雪莉·蒂尔曼，普林斯顿大学校长，在女王大学的演讲 [1]
科学领域中性别代表性的问题非常复杂。 总体而言，女性在科学领域中的代表性不足，尤其是在高级职位上，但是当我们将重点缩小到特定领域时，这种差距可能会更加显着，或者在某些情况下会消失。
在过去的半个世纪中，招募和鼓励女性从事科学事业的努力非常成功，但是这些努力的分布并不均衡。 例如，在1966年，女性仅获得了美国生物学本科生学位的四分之一。 但是，到2007年，女性人数超过男性，占这些相同学位的60％。 但是，在物理学领域，这些数字几乎没有变化，在同一时期，女性获得的本科学位百分比仅从14％上升到21％。 当然，问题是为什么？
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最近的大多数研究表明，男女之间在与物理相关的能力方面几乎没有差异——远不足以解释巨大的参与差距。[2] 那么是什么阻止了女性进入物理学领域？ 正如蒂尔曼博士所暗示的那样，是因为女性只是不选择将精力投入到物理学中，因为她们认为可以在其他地方做出更大的贡献吗？ 或者，也许女性不感兴趣是因为她们看不到科学如何与她们与人合作的愿望相符，正如西蒙弗雷泽大学理学院院长克莱尔·库普尔斯最近提出的那样。
这些似乎是令人欣慰的解释——没有歧视，没有刻板印象，只是选择——但它们也过于简单。
是什么影响了学生攻读物理学的决定？
早在八年级，学生对科学表现出的兴趣就是预测他们是否会继续获得科学学士学位的最佳方法之一，这种联系甚至比他们同年龄段的数学成绩更为重要。[3]
然而，个人兴趣并不是唯一的因素。 学生对自己能力的信念极其重要。 自我效能感高、对自己在特定任务中取得成功的能力充满信心的学生往往能更好地理解物理学并取得更好的成绩。 这很有道理：如果学生不相信自己有能力掌握新思想和解决问题，那么很容易理解为什么他们可能不会坚持不懈地尝试理解困难的概念。 这种关系对男女学生都适用，但是女学生往往对自己缺乏信心，这导致了她们在物理学中可能遇到的困难。[4]
父母、老师和同龄人也对学生对自己能力的看法产生强烈影响，从而影响学生的职业和学位选择。 在一项研究中，研究人员跟踪了学生从12岁到24岁的成长过程。 研究人员询问了学生及其父母关于学生对数学和科学的兴趣、能力和职业抱负。 他们发现，母亲在7年级时越相信孩子在科学和数学方面的能力，这些学生就越有可能在24岁时从事科学事业。[5] 同龄人也会产生类似的影响，支持或削弱学生对自己能力的信念。 在另一项研究中，被认为在科学方面有天赋的农村女孩深受同龄人的认可和支持的影响。[6] 这些社会影响可能令人担忧，因为父母、老师甚至同龄人通常对科学的兴趣和能力持有刻板印象，这些观点往往偏爱男学生。[7]
总而言之，这些研究表明，要找出女性在物理学领域代表性不足的单一原因是多么具有挑战性。 其中既有兴趣和自信的因素，也有困难的社会压力。 考虑到这些挑战，现在需要的不是默许，而是继续寻找解决方案。 我们仍然需要知道可以做些什么来支持和鼓励学生，尤其是女孩，去从事物理学事业和研究生学习。
在高中物理经验中寻找解决方案
其中一项努力是“科学与工程项目中的毅力研究”[8]，由哈佛-史密森天体物理中心的 researchers 领导，旨在确定教学环境和策略对学生决定注册并继续在大学学习物理学的影响。 作为项目的一部分，他们对3800名美国本科生进行了调查，询问了他们对物理学的兴趣、信心和职业规划，以及他们在高中物理课上的经历。
根据这项调查数据，我的同事Zahra Hazari、Gerhard Sonnert、Philip Sadler 和我创建了一个衡量每个学生“物理身份”的指标，即他们认为自己是适合物理学类型的人的程度。[9] 成为合适类型的人意味着，例如，对他们完成正确任务的能力（例如，理解和解决困难的物理问题）有信心，对物理学有浓厚的兴趣，让其他人认可他们是合适类型的人，在物理学方面取得成功，以及选择参与与物理相关的活动。 我们发现，我们对身份的衡量标准是预测学生继续留在物理学领域并将其作为职业愿望的非常好的方法。
一旦我们确信我们对物理身份的衡量标准是有效整合许多倾向于影响职业选择的社会和个人因素的方法，我们就想知道可以做些什么来改善它。 作为一名前高中物理老师，我特别有兴趣找出哪些教学策略或课堂活动可以有助于增强和改善物理身份，尤其是对于女学生而言。
为了回答这些问题，PRiSE 问卷调查了学生们对他们高中物理经历的记忆：他们在课堂上做了什么，他们是如何被教导的，以及他们可以使用的资源类型。 除了关于实验室时间与讲座时间、强调的主题以及老师使用的教学策略等严格的教学问题外，我们还对学生是否记得他们的老师花时间讨论通常不属于通常物理概念的主题感兴趣，例如讨论从事物理学事业的好处和所需步骤、科学中的伦理考虑以及女性代表性不足的问题。
通过认识到代表性不足来支持女性
纵观所有学生，无论男女，都有几个与更强的身份相关的课堂因素。 从学生兴趣的角度来看，引入当前和前沿物理学主题的老师有助于增强身份，这并不令人惊讶。 经常进行的实验室解决学生对世界的信念、同伴教学的机会以及鼓励学生提问也与更强的物理身份有关。 具有更强身份的学生也记得受到老师的鼓励去从事物理学，并在课堂上讨论成为科学家的好处。
但是女性呢？
通常，鼓励女学生的策略包括提供积极的女性科学榜样，创造合作小组工作的机会以及讨论女科学家的生活。 然而，令我们非常惊讶的是，这些通常的解决方案对我们研究中的学生的物理身份没有任何影响。 经历过这些的女学生并不比其他人更有可能拥有强大或弱小的物理身份。
只有一种课堂经历对女学生产生了独特的强烈影响：明确讨论女性在科学领域代表性不足的问题。 这不仅仅是强调像玛丽·居里这样的女科学家，而是直接谈论物理学领域的女性很少这一事实。 在高中课堂上经历过这些讨论的女学生的物理身份明显更强。 而且，这些讨论对男学生没有影响。 换句话说，对于经历过明确讨论物理学领域女性代表性不足问题的学生来说，潜在的物理学职业差距缩小了。
蒂尔曼博士在女王大学向听众发表演讲时表示，我们可能会达到这样一个地步，即某些科学领域中女性人数与想从事该领域的女性人数一样多，任何剩余的性别差距都是女性自己做出选择的结果。 我们的分析表明，我们尚未达到这一步； 社会影响对于确定学生是否会从事物理学事业仍然非常重要。 学生的观点远非一成不变，优秀的科学老师可以对学生的物理身份产生重要影响。 最重要的是，承认物理学领域性别失衡的老师所做的简单事情可能足以帮助鼓励女学生从事物理学事业。
尾注
[1] 她的演讲作为 CBC 广播节目 Ideas 的一集 的一部分播出。
[2] Hyde, J.S., & Linn, M.C. (2006). 数学和科学领域的性别相似性. 科学, 314, 599–600. [doi: 10.1126/science.1132154]
[3] Tai, R.H., Liu, C.Q., Maltese, A.V., & Fan, X. (2006). 尽早规划科学职业. 科学, 312, 1143–1144. [doi: 10.1126/science.1128690]
[4] Cavallo, A.M.L., Potter, W.H., & Rozman, M. (2004). 面向生命科学专业的结构化探究式大学物理学课程中学习结构、学习结构转变及其与课程成绩的关系中的性别差异。 学校科学与数学, 104, 288–300.
[5] Bleeker, M.M., & Jacobs, J.E. (2004). 数学和科学方面的成就：母亲的信念在12年后仍然重要吗？教育心理学杂志, 96(1), 97–109.
[6] Jacobs, J.E., Finken, L.L., Griffin, N.L., & Wright, J.D. (1998). 有科学天赋的农村少女的职业规划. 美国教育研究杂志, 35, 681–704.
[7] Kessels, U. (2005). 符合刻板印象：原型同伴的性别刻板印象认知如何与对学校科目的喜爱相关. 欧洲教育心理学杂志, 20, 309–323. [doi: 10.1007/BF03173559]
[8] 由美国国家科学基金会 (NSF) 资助的 PRiSE 在 2007 年秋季对全国具有代表性的大学/大学生样本进行了调查，询问了他们对科学的兴趣和经验。 该调查可以在线查看：www.cfa.harvard.edu/sed/projects/PRiSE_survey_proof.pdf
[9] 这篇文章基于我们在论文中发表的发现：Hazari, Z., Sadler, P. M., Sonnert, G., & Shanahan, M.-C. (2010). 连接高中物理经验、结果预期、物理身份和物理职业选择：一项性别研究. 科学教学研究杂志, 47, 978–1003. [doi: 10.1002/tea.20363]
关于作者： Marie-Claire Shanahan 是阿尔伯塔大学埃德蒙顿分校的科学教育助理教授，她在那里研究人们在科学领域（在教室、会议室和在线）相互之间的互动。 她是加拿大科学教育研究小组的主席，也是数学、科学和技术教育中心的成员。 她的博客是 Boundary Vision，推特是 @mcshanahan。 当她不教书、访问研究地点或写作时，她会和她的狗一起探索埃德蒙顿河谷，尽管她尽了最大努力，但她的狗还没有培养出提出科学问题的能力。
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