本科毕业设计（论文）

外文翻译

STEM定义对女性大学学业成就研究的影响

作者：Catherine A. Manly, Ryan S. Wells and Suzan Kommers

国籍：美国

出处：International Journal of STEM Education

中文译文：

摘要

背景：

以往的研究不一致地在科学、技术、工程和数学(STEM)领域付诸实施，提出了解释上的挑战。对2010年1月至2018年7月期间，在Eric数据库上发表的51个定量的、注重性别的、面向高等教育的、与STEM相关的研究进行了分析，分析显示，只有13篇文章使用的是现有（目前）的STEM定义。在2015年，STEM没有明确系统的定义，其他的都是个人进行的独立的定义。这个广泛的定义范围可能导致对支持女性参与STEM活动的干预措施和做法的调查结果的混淆或歪曲。为了说明这个问题，并能为今后的研究迅速地提出建议，本研究利用美国国家教育统计中心的“教育纵向研究”(ELS：2002/12)的数据，研究STEM定义与完成大学学位的结果之间的关系，从性别方面来比较五种STEM领域操作方法的结果。

结果：

我们发现性别差异的大小、方向和意义取决于STEM的操作化过程。当STEM被定义为高范式领域时，女性获得非STEM学位的几率比其他的高。当社会科学领域被纳入STEM时，性别不同产生的差异没有统计学意义。当专门研究于被认为是与科学和工程相关的领域时，这种关系的方向发生了逆转。

结论：

虽然我们的发现遵循了对社会科学领域和性别的期望，但值得注意的是，在科学和工程相关领域与在高范式的STEM领域，按性别分列的STEM学士学位完成情况相反。这一结果突出表明，STEM问题的定义和文献中不一致的可操作性在解释上提出了挑战。我们认为，应努力查找该领域常见常用的STEM分类，在定义STEM时保留合法的变更，同时为前后一致的比较提供基础。我们建议研究人员和从业人员发展基于研究的实践：1）解释关于理解来自不同STEM运作方式的潜在不一致性的研究结果，2）明确描述STEM的操作定义，以便比较研究结果，3）经常分析对其他可替换的STEM定义的灵敏度，4）查找常见的STEM分类，保留合法的变化，同时为一致的比较提供基础。

关键词：STEM定义；女性；性别；大学学历

广泛认识到科学、技术、工程和数学(STEM)教育的重要性，需要通过STEM学位的途径支持学生，以满足国家劳动力的需求（国家科学委员会，2015），平等关心弱势群体，比如有色人种，残疾人，特别是女性，这代表着一个具有持续重要性的问题（国家科学基金会，国家科学和工程统计中心，2015）。对于这些群体来说，减少他们获得STEM学习或完成学业的机会，也就限制了他们获得高薪、高职的机会，可能会保持或者是加重社会不平等，特别是有限的、要求苛刻的、毕业后才能从事工作的机会。

过去，在STEM中以女性为关注点的研究已经审查了女性的STEM-主要选择（Davison等人，2014），让许多人从不同方面预测了一个STEM专业，如学业准备和（或）STEM态度（Riegle-Crumb ， King ，2010），以及STEM中女性的风气和归属感（Johnson，2012， Rincoacute;n，George-Jackson，2016）。然而，要想能理解为提高女性取得STEM成果的数量所作努力的有效性，学者们首先必须能够可靠地理解何谓STEM。学者们注意到，STEM区域的指定是一个不断更进的问题（Ackman等人，2013），直到现在也还没有达成一致认同的分类（Zhang，2011），但这个问题不常被阐明或理解。就高等教育机构在如何支持女性在攻读STEM学位的整个过程中以及完成甚至提前完成学业(例如，Gayles和Ampaw 2014)方面提出有效的要求，STEM的一致和透明的定义在对大学生的研究中至关重要。然而不幸的是，这些特征在现有数量的STEM教育研究中是难以捉摸的，包括对性别和STEM的研究。

通过对在ERIC 教育数据库上发表的同行评审的期刊文章的内容分析，揭示了STEM操作定义的这种不一致性。回顾在2010年1月至2018年7月期间发表的51项以性别为重点、以高等教育为导向的STEM相关研究，结果显示，在13个案例中作者使用了STEM的现有定义，如美国国家科学基金会(NSF)或联合国教科文组织(UNESCO)的国际教育标准分类。在23项研究中，作者从操作上定义了STEM，但没有外部参考。在15篇文章中，STEM根本没有明确定义。然而，即使引用外部定义，有一些定义STEM的独特方法必须明确，以便在不同的研究中具有可比性。例如，国家教育统计中心(NCES；Chen，Weko ，2009)使用的一个定义，严格包括“数学；自然科学（包括物理科学和生物/农业科学）；工程/工程技术；以及计算机/信息科学”（p.2），而国家科学基金会（NSF）对STEM的定义更为宽泛，还包括了社会科学和行为科学。

考虑到目前普遍存在不一致的和（或）未报告的STEM定义，我们假定，目前关于性别和STEM的文献需要过多的假设和解释。特别是考虑到性别表征被普遍认为，即使在不同的领域中，也都是STEM的一部分，这就导致了在性别代表性不足上的调查结果是相互矛盾的(Cheryan 等人， 2017)，在定义STEM时的不一致很可能导致对文献最好的解释是混乱的。在最坏的情况下，有关女性平等含义的误导可能影响了支持她们在大学发展和取得成功的决定。本文旨在阐明不同的STEM定义如何可能会导致不同的结果和可能不一致的结论，并为这一领域提供建议以解决这个问题。

数据和方法

我们研究的对象是来自NCES教育纵向研究所的学生（ELS，2002/12；Ingels等人，2012）。这些数据是通过一个多阶段随机抽样的方法收集的，使得这些数据在美国12年级的全体学生中具有全国代表性。换句话说，这些调查结果适用于所有美国高中高年级学生，尤其是那些即将步入大学的人。我们研究了性别与STEM学士学位两者之间的关系。通过描述性和基于回归的分析，将STEM学位成就与获得非STEM学位或未获得学位所得成就进行比较。

因为因变量有多种类别，故采用了多项logistic回归分析方法（Long，1997）。在运行其他相同的模型时，我们比较了STEM专业的5个操作性定义。首先，我们根据Biglan(1973)定义的软硬范式区别定义了STEM字段(a)。硬范式领域对主流范式有高度的共识(如物理或化学)，而软范式领域的共识程度较低(如人类学或历史)。然后，我们列入了(b)NCES提供的操作定义，该定义改编自国家科学和数学获取保留人才(SMART)基金会。此外,我们使用了(c) NSF的广义STEM定义，即包括社会和行为科学的那个定义,并将这个定义，分解成两个相互排斥的组,包括(d)科学与工程领域与(e)科学和工程相关领域，由NCES在ELS资料组中运作。我们选择这些定义是因为它们要么被经常使用，要么，在我们使用Biglan类型定义STEM的情况下，常被用来区分高等教育研究中的主要类型和学科领域。我们承认这些定义都是基于美国的，其他国家可能会有不同的关于STEM定义的典例。虽然这是本研究的一个局限，但定义上的差异如何改变研究结论的主要问题在任何情况下都是有效的。

五种模型从以下方面来比较他们的STEM定义:性别控制、数学自我效能感、最高级的高中数学课程、数学考试分数、种族/民族、社会经济地位、延迟进入大学、参与高影响力的大学实践和大学GPA。额外方法的细节,包括使用的变量,教学计划分类(CIP)的代码，也就是我们基于Biglan硬范式的概念，用于STEM领域操作化的代码，我们如何使用多个归责处理缺失数据的描述,关于执行稳健性检查的信息,连同所有五STEM定义的全部结果一起，都可以在附加文件1中找到。

发现

图1显示，基于STEM不同的操作化，在学位成就方面，不同的性别有不同的表现。NSF给的广泛定义，是包括了社会科学和行为科学，这个定义显示出最小的性别差异。然而，如果将这一定义的科学和工程部分进行细分，就会发现女性的比例略低。NSF给出的定义中，只有科学和与工程相关的部分是女性表现得更好。SMART基金会提出的定义与Biglan的领域概念高度一致，范例一致性高，显示出女性在STEM中的最严重的代表名额不足问题。

如表1所示，即使控制了其他关于人口、学术和与大学相关的因素，这些性别差异仍然存在。再提一次，SMART提出的定义与Biglan的高范式概念相一致；作为一名女性，预测非STEM与STEM学士学位的完成率一样会更高。然而，NSF的“科学与工程”操作化具有一个较小但在统计上很显著的关系，而仅使用“科学与工程相关”领域揭示了作为一个女性，完成非STEM学位的几率相对于完成STEM学位来说，两者之间消极的关系。当使用带有控件的聚合NSF定义时，没有预测到性别差异。

影响

在得出有关性别和STEM学位完成情况的结论时，一个定义的选择很重要。我们的研究结果表明，教育工作者和研究人员必须意识到为了适当地应用实践结果和测试结果的有效性，STEM操作化的敏感性是必要的。变化在定义本质上并不坏,但这方面的研究缺乏透明度，这就很可能会导致混乱或错误。在我们调查学位完成情况时，教育工作者和研究人员需要意识到，当其他与STEM相关的结果在被调查时，不同STEM定义之间的差异可能会有所不同。例如，研究人员调查学生在大学里的第一个或最后一个主修科目可能会得出不同的结论(Baum 等. 2015)，部分原因在于学生离开了STEM领域，包括在减员方面的性别差异。这类不平等在完成学业之后还会继续存在，基于STEM定义也会产生类似的混淆。一些人声称，与拥有STEM学位的男性相比，毕业后实际从事STEM行业的女性更少(Beede et al. 2011)，而另一些人则持相反观点——拥有STEM学位的女性从事于那些大多基于在STEM的定义中包含了与健康相关内容的STEM职业——(Funk and Parker 2018)。缺乏清晰的文献可以导致对STEM不平等的原因和后果以及STEM学生的体验和参与的误解(例如，Riegle-Crumb和King， 2010)。反之，旨在解决STEM领域不公平问题所做的的努力有可能是建立在错误上的，或者至少是不确定的基础之上的。

我们发现，性别差异的大小取决于STEM的定义，这与现有的研究是一致的。例如，在一所大学，很少有女性想要成为工程师，而在其他的STEM领域和整个大学中，女性拥有平等的代表权(使用不包括社会科学的STEM定义[Kokkelenberg和Sinha ，2010])。这些结果可以与一个更具包容性的STEM定义进行比较，以确定这种差距的程度。即使是发现性别代表性不足的严谨的研究，也可以通过检查STEM定义的敏感性来进一步完善（例如，Riegle-Crumb和King， 2010）。

考虑到在我们的内容分析中，大约只有四分之一的研究使用了一种公共的、外部引用的定义，并且研究通常只使用一种定义，因此对于其他操作定义来说的结果是鲁棒性的程度仍不清楚。这表明在进行文献的比较时，谨慎是必要的。该领域应该努力找到STEM的共同分类，在STEM可以和应该被怎么定义时保留合理的变化，同时为一致的比较提供基础。例如，Baum等人(2015)提出了STEM-Core、STEM-SS(包括社会科学)和STEM-HealthTech(包括医疗卫生专业和科学与工程相关技术)。在一所社区大学背景下，Lundy-Wagner和Chan(2016)提出了一个STEM分类，同时也区分了与健康和技术/技师同属一系的领域，需要进一步的研究来确定一套最有用的定义，这些定义的所有细节应该直接提供给教育工作者和研究人员。比操作性定义的变化更成问题的是，这些研究根本没有清楚地阐明，除了明显而含糊的“科学、技术、工程和数学”这个定义，他们究竟是如何定义STEM的，这应该是STEM相关研究的基本期待。如果没有这样的明确性，解决STEM的教育不平等问题所做的努力可能会被关于特别支持计划的研究结果相关的错误的假设引导。

综上所述，我们建议STEM教育者和研究人员在解释研究结果时，也要理解在文献中有哪些STEM的领域被认为是不一致的。我们还建议那些研究STEM大学生的从业者和学者明确地描述他们关于STEM的定义，以使研究结果具有可比性，并对交替STEM定义的结果的敏感性进行定期分析。此外，我们建议该领域阐明通用的STEM分类，当为一致的比较提供基础时保留合理的变化。

参考文献

Ackerman, P. L., Kanfer, R., amp; Beier, M. E. (2013). Trait complex, cognitive ability,and domain knowledge predictors of baccalaureate

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