郭一璞 曉查 發自 凹非寺
量子位 報導 | 公眾號 QbitAI
女生學數理化不如男？這種「認知」全球同此涼熱。
而且各種「依據」也是一抓一大把：
比如巴黎數學基金會旗下各機構的數學家裡，女性只有不到20%；
清華2019新生中，理工類專業男生也比女生多得多，電氣、自動化能達到4：1左右，數理和計算機甚至能到7：1左右；
根據2017年底的數據，中科院院士中，女性也只有6%；
△ 圖片來自中科院網站
甚至，從高中到大學，絕大多數理科班、理工科專業裡，都是男生比女生多。同時，相信「女生學理科沒有男生有優勢」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——男女腦迴路有別，女生學數理化等重邏輯學科，對比男生沒有優勢。
所以性別對於學數理化這件事，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、仔細查看之後，發現事情並不簡單：
因為兩篇來自同一份期刊、發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。
男女學數理化，腦迴路不一樣？
第一篇，Nature子刊Science of Learning，11月1日發表，作者來自佛羅裡達國際大學、德拉瓦大學、天普大學、卓克索大學。
他們找了101名物理專業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）前後的焦慮程度，研究者們假設在學數理化課程方面，一個人越焦慮，成績就會越差，自然，TA就不擅長學習數理化。
實驗中，在教學開始前和結束後，學生們分別做一次靜息態功能磁共振成像（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）和數學（Mathematics），我們可以簡單的理解為數理化這類理科課程。
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，右側是教學後。
可以看出，不論是教學前還是教學後，女生的四項焦慮評分都高於男生，數理化焦慮和性別息息相關，而且教學之後，男生女生的焦慮科學評分都有所提高。
問題二：數理化焦慮和大腦的神經功能之間的關係，男女一樣嗎?
關於大腦的神經功能，研究者們鎖定在了網絡間連通性（inter-network connectivity）這一神經機制上。
所謂網絡間連通性，指的是下圖中粉色、綠色和黃色三個區域的連通性。
心理病理的研究證明，情緒障礙和這三個區域密切相關。
下面是數據結果，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。可以看出，女生的焦慮評分與網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後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，數理化焦慮和大腦的神經功能之間的關係，男生女生是不同的，同樣面對數理化焦慮，男生女生的大腦神經功能會有不同的反應。
問題三：數理化焦慮和成績的關係，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後，會發現女生的焦慮度和成績沒有關係，而男生的焦慮度和成績呈現負相關。
至於焦慮如何影響成績，研究者們給出了這樣一張原理圖，焦慮、網絡間連通性和成績三者之間是有數量級關係的，教學後焦慮每增加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，就會發現在學數理化課程時，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係。
而男生，學數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。
那麼，為什麼兩個性別的人在學數理化課程的時候，會有這種差異呢？
研究者在最後提出了一種解釋說，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理化焦慮的增加，並主動做出平衡舉動。
而女生的大腦在數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，所以乾脆放棄治療的樣子。
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學等課程也可能引發焦慮，因此研究者建議，教小孩子們數學類課程的老師，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」的觀點灌輸的影響。畢竟，要是總有人在你耳邊說「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。
男女學數學，腦迴路都一樣？
但是，對上述結論，另一篇新的研究論文表示不服！
一周後，同樣發表在《Science of Learning》文章指出，男女在學習數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學遊戲
因為到了少年時期，周圍人關於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學的先天能力上沒有差別，性別差異更多是後天因素造成的。
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、加法的教學部分，對他們大腦的活躍部分進行統計。
進行認知測試並觀看有關數學課的視頻。這是第一項使用神經影像技術評估幼兒數學能力方面的生物學性別差異的研究。
Cantlon說：「與非數學內容（如閱讀）相比，我們研究了大腦的哪些區域對視頻和任務中的數學內容有更強的反應。」因此，可以查看響應更強烈的區域來定義負責數學部分的神經網絡。
如果男女方面存在顯著差異，則這些活躍區域的差別應該會很大。例如，男孩和女孩的錯誤反應可能源於不同的神經過程（例如，數學處理區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域的相互關係，而神經相似性是指兒童與兒童之間的相互關係。
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的體素百分比。其中，只有少於0.8％的體素表現出明顯或強烈的性別差異證據，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）區域大腦信號的變化情況。IPS負責處理符號數字信息。
結果也證明不存在性別差異。
並且隨著年齡增長，數學能力測試TEMA-3的結果也表明，10歲以前，男女生的數學能力不會隨著年齡增長出現顯著差異。
最後，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。
根據相同性別的孩子和不同性別的孩子的數據，可以看出的神經相似性區域是相同的。
最後，Cantlon團隊的得出結論，鑑於男孩和女孩之間的廣泛相似性，在青春期或成年期STEM表現中觀察到的性別差異不太可能源於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決賽中女生的數量多於男生的情況。
這似乎也證明了在發達國家，當男女之間的教育資源趨於平等時，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。
另一位來自密蘇裡大學的心理學教授David Geary表示，在這些數學任務上不存在性別差異的結果並不令人驚訝。
但是，有另外的證據表明，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，女生學數學並不比男生差。
所以對於男女學數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
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（責任編輯：何一華 HN110）