大學生工程技術素養的性別差異研究
——以上海市9所高校為例

孫艷麗

（華東理工大學高等教育研究所，上海 200237）

科學與工程領域的性別差異研究由來已久，關注點一方面在于科學與工程職業領域的性別刻板印象，已有研究從生理結構、文化建構、社會制度等方面分析女性在這些領域數量少、占比小、成就地位低的原因；另一方面聚焦于中小學教育階段，通過對學生數學、化學、科學素養等的測量，分析中小學生科學相關課程學習中的性別差異。較少將大學生作為研究對象，分析大學生的工程技術素養性別差異。而進入新世紀，工業4.0、中國制造2025、互聯網、大數據、智能手機，無論是國家戰略層面，還是觸手可及的日常生活，作為普通人，我們無可選擇地被帶入了一個信息化、智能化、工程化社會。工程技術素養不僅僅是工程師、工科專業學生需要具備的基本能力，為了更好地融入社會，每一個公民都需要具有一定的工程技術素養。為此，2009年和2010年美國國家研究委員會先后公布了《K-12教育中的工程：理解現狀和提升未來》和《K-12年級工程教育標準》兩份研究報告，對中小學階段如何進行工程技術教育給出了指導性意見。工程技術素養究竟指什么，我國不同性別大學生工程技術素養如何，是否存在性別刻板印象，如何培育學生的工程技術素養，本研究對此進行了調查分析。

一、與工程技術素養相關的性別差異研究

2014年美國國家教育進步評估協會首次提出了“工程技術素養”概念，將其界定為“一個人理解、評價和運用技術與工程的能力，以及為了解決問題、達成目標所需要的工程技術原則與策略[1]。”同年構建了面向技術與社會、設計和系統、信息和通信技術三大領域的工程技術素養評價指標體系，并對美國大約21500名8年級學生進行了評估。2018年進行了第二次全國性的評價。兩次測量的結果都顯示：在技術與社會、設計和系統、信息和通信技術三大領域女生的工程技術素養均高于男生[2]。除了美國國家教育進步協會做的工程技術素養調查外，工程技術素養作為一個近幾年提出的新概念，已有文獻研究并不多，從性別視角進行的研究更少。但是，作為在科學素養、技術素養基礎上發展起來的一種評價模式，已有研究從性別角度對科學素養、技術素養的分析并不少。為了更科學、合理地構建本研究的理論框架，我們對科學素養、技術素養的性別差異及其影響因素進行了文獻綜述。

（一）關于科學素養的性別差異分析

其研究對象、研究內容、主要結論包括：一是，男女學生的科學素養沒有顯著差異，但在具體的維度上男女生各有優劣。如有研究用國際學生評估項目（The Program for International Student Assessment簡稱PISA）問卷對140所中國香港學校的2437名15-16歲學生科學素養的性別差異進行了研究認為，中國香港男孩和女孩的科學成績總體上沒有差別。只是男孩在有關地球和物理科學、科學知識理解和封閉項目的測試中得分更高。女孩在識別問題和識別證據項目上得分較高[3]。二是，女生的科學素養高于男生。如有研究從認識科學問題、識別證據、得出結論、傳達結論、展示對科學概念的理解五個方面，對283名來自印尼三所初中學校的學生科學素養情況進行了研究認為，女生的科學素養掌握率要高于男生，在五個預先設定的科學素養指標中，女生對四個指標的評價均占主導地位，而男生只在第三個指標上更占優勢[4]。也有研究用PISA問卷對包括34個經合組織國家，以及另外31個非經濟合作與發展組織國家共計48萬學生科學素養進行測量發現，在經合組織國家中，男女生的科學素養沒有性別差異，在非經濟合作與發展組織國家中，女孩在科學素養方面比男孩表現出顯著的優勢[5]。三是，男女學生在科學素養上確實存在性別刻板現象。如有研究發現PISA測量中，美國學生的科學素養存在顯著的性別差異。美國的男孩比國際上的男孩得分高，而女孩比他們的國際同齡人得分低[5]。國內的研究方面，唐一鵬等人用“青少年科技競賽活動項目評估及跟蹤管理”項目的調研數據，從識別科學問題、解釋科學現象和運用科學證據三個方面比較了高中學生科學素養的差異，認為總體上男生的科學素養總分略高于女生，但差異不顯著。男生僅僅在解釋科學現象上優勢顯著，女生在識別科學問題上優勢顯著[6]。因此，科學素養是一個跨文化差異較大的研究問題，有的國家不存在性別差異、有的國家顯示出女生優勢，也有的國家顯示出男生優勢[5]。

（二）關于技術素養的性別差異研究

已有研究中關于技術素養的評價主要集中于信息通信技術評價、與計算機應用相關的技術素養評價（簡稱ICT評價）等方面。在關于性別與技術素養的研究中，許多國家進行的大規模技術素養調查結果顯示，女生的技術素養普遍高于男生。如有研究對佛羅里達州13個不同學區的40所不同學校的1561名8年級學生的技術素養進行了調查，發現8年級女生的平均總得分高于男生。得分差別最大的項目在于瀏覽器的使用、電子郵件、電子表格、文字處理和流程圖，差別最小的是在圖像、演示和視頻編輯方面[7]。同樣，2011年澳大利亞在國家層面對全國11023名6年級和10年級學生的技術素養進行了評價，發現無論6年級還是10年級學生，女生的技術素養水平都顯著高于男生[8]。2013年國際教育成就評價協會對21個國家與地區的3300多所學校的6萬多名8年級學生的技術素養進行了評價，結果顯示女生的計算機和信息素養得分普遍高于男生[9-10]。也有研究不這樣認為，如有研究對尼日利亞高中三年級男生和女生的ICT水平進行了比較研究，發現男生在利用信息技術處理文字、訪問瀏覽網頁、管理網頁內容等方面的能力比女生更全面[11]。有研究對巴基斯坦一所大學657位新生的技術素養水平進行測量，發現女生的ICT讀寫水平、使用文件傳輸協議軟件、WinZip應用程序和網頁設計、音頻、電影和圖形程序的編輯軟件等方面均顯著低于男生[12]。在國內，南京師范大學王秀紅于2005年對海南省3所高中學生的技術素養進行了量化調查[13]。張沿沿對我國8省市義務教育階段學生的技術素養進行了調查與研究[14]，但并沒有從性別角度做太多的考量。

（三）關于科學素養、技術素養性別差異的影響因素研究

“生物決定論”與“文化決定論”是解釋科學素養、技術素養性別差異的兩種最主要的理論。前者認為，女性在科學、技術、工程領域的弱勢地位是由生理結構決定的，女性的生理結構（特別是雌性荷爾蒙，以及由此帶來的性格上的感性與保守）與科學的“探索精神”和“客觀精神”不相符合[15]。但是，近年來不斷有研究對這一理論提出了質疑。威斯康星大學麥迪遜分校的赫德教授提出了“性別相似假說”認為，男性和女性在大多數的心理變量上是相似的，夸大性別差異會在工作和人際關系等領域造成巨大損失[16]。“文化建構理論”認為“生物決定論”只是一種假象，性別本身不會引起男女在科學技術領域中的差異，根深蒂固的社會文化刻板印象認為女孩或婦女在科學工程方面不如男孩或男人，破壞女性在這些領域的自我效能感。當這些差異的程度大到足以對男孩和女孩的職業抱負產生實際影響時，人們就會認為性別差異是由生物學因素造成的[5]。文化建構論中的文化究竟包括哪些因素？已有研究認為宏觀層面包括國別差異、國家經濟繁榮程度、對男女平等的重視程度等。如PISA調查所顯示的，65個被調查國家中，多數經合組織國家不存在男女科學素養差異，多數非經合組織國家女生科學素養高于男生；經濟越繁榮用于教育的投資越多，對科技教育就越重視，性別差異越小；國家男女平等的意識越強，學生在科學、數學等學習領域性別差異越小[5]。微觀層面學校和家庭因素也會影響學生的科學技術素養，比如學生喜歡學校中科學、技術課程老師，學習的興趣就會增加，科學與技術素養高的概率就大，父母從事與技術相關的工作也會提升學生的科學技術素養[17]。

綜上，已有研究在研究對象上主要關注中小學學生的科學素養，技術素養研究，對大學生群體素養研究關注較少；在研究內容上，對科學素養、技術素養的關注較多，對學生工程技術素養評價較少，本研究認為在技術與工程日益影響我們日常生活中每一個人的當下，工程技術素養涉及每個公民具有某種程度的、從更廣泛角度看待技術與工程的性質、行為、力量和結果。大學生作為未來各行各業的生力軍，不僅應該成為各專業領域的人才，還需要具有良好的工程技術素養。因此，本研究以上海市高校為例，對大學生的工程技術素養性別差異現狀及影響因素進行了分析。

二、研究設計

研究借鑒已有的關于科學素養、技術素養的研究框架形成本研究的研究問題：第一，不同性別大學生的工程技術素養狀況如何，有哪些共性特征，是否存在顯著的性別差異？第二，不同性別大學生工程技術素養的影響因素有哪些？已有研究表明學生的興趣、職業期望、家庭所在地等對學生的科學素養、技術素養具有影響作用，這些變量在工程技術素養評價中是否也會發生作用。研究在借鑒已有的工程技術素養概念基礎上，參考PATT、PISA等量表，從認知層面（學生應該知道哪些工程技術知識、工程技術技能）和應用層面（學生能做什么，做了什么，有哪些態度與行為等）結合大學生的人口學特征進行了問卷設計與評價。特別說明的是，與科學素養、技術素養評價所不同的地方在于，本研究增加了學生對工程倫理的評價，工程倫理作為事關公眾健康、安全與福祉的工程行為準則，近年來各高校都開展了有關倫理課程的教育，對倫理教育越來越重視。

研究以上海市九所不同類型高校的在校大學生為研究對象，在盡量考慮各專業大類樣本數保持均衡的基礎上，共發放問卷1800份，回收問卷1720份，其中有效問卷1627份，問卷有效率為94.6%。調查對象中，男性占50.2%，女生占49.8%，理工農醫類專業占比59.8%，人文社科經管類專業占比40.2%。市屬高校學生占比34.1%，“211工程”高校學生占比22.6%，“985工程”高校學生占比43.3%。學生生源地為大城市的占比32.9%，中小城市占比40.2%，鄉鎮農村占比26.2%。問卷共設有48題，除了人口學變量，部分其他類別選擇題外，其余22題均采用李克特量表的方式進行計分，從“非常不同意（贊成）”到“非常同意（贊成）”共五個等級，分別計為1-5分。問卷整體的α 系數為0.740，說明問卷具有較好的穩定性與可靠性。問卷KMO值為0.803，Bartlett球形度檢驗P＜0.05，適合進行因子分析。21題的方差貢獻率為63%，通過因子分析去除效度不高的題目，本研究共提煉出6個因子分別命名為工程技術倫理、技能、知識、興趣、實踐、職業期望，其α 系數分別為0.797、0.810、0.717、0.788、0.717、0.573，信度可接受。具體的變量信息如表1。

表1 變量選擇及處理

三、研究過程與研究結果

（一）不同性別學生工程技術素養總體評價

研究依據因子分析的結果，將每個維度各題項的均值作為該維度的得分。總體而言，男女學生工程素養得分分別為3.99與3.82。獨立樣本T檢驗表明不同性別學生工程技術素養存在顯著差異，男大學生的工程技術素養顯著高于女大學生。具體維度方面，無論男生還是女生在倫理維度的得分都最高，男生在知識維度得分最低，女生則是實踐維度得分最低，說明男生更擅長實踐與動手。在倫理、知識、實踐維度男女生存在顯著差異，女生的倫理水平顯著高于男生，男生的知識水平、實踐水平均顯著高于女生，通過了顯著性水平為0.01的T檢驗。男女生在技能維度不存在顯著差異。

從表2可以看出倫理是4個維度中得分最高的維度，但是學生的倫理水平真的如李克特量表調查的那么高嗎？研究不僅從環境、安全、效率、風險四個方面設置了與倫理相關的調查題項，同時還設置了以下三題“如果因市政需要，距離您家100米的地方將要架設高壓線，您的態度是什么；如果因市民生活需要，距離您家1000米的地方將要建垃圾站，您的態度是什么；如果因產業布局需要，距離您家1000米的地方將要建化工廠，您的態度是什么”，只有17.5%的男生同意架設高壓線、18.3%的男生同意建垃圾場，12.7%的男生同意建化工廠，反對的比例分別為49.8%，51%，66.1%；女生中11.1%的學生同意架設高壓線、12%的學生同意建垃圾場，6.2%的學生同意建化工廠，反對的比例分別為54.5%，60%，77.6%；反對的理由普遍集中在危險、毒害、噪音、污染等方面，很少有理性的認識。正如李伯聰認為的，“大家都知道任何忽視倫理重要性的觀點都是錯誤的，但這是應然情況，實然情況是工程活動中忽視倫理的情況相當嚴重”[18]，對于大學生，無論男生還是女生，談到倫理的時候大家都知道工程技術倫理的重要性，但涉及自身實際情況很難落實到行動。因此，如何將倫理的應然轉化為實然、紙上的倫理規范轉化為倫理實踐仍然是需要努力的問題。

表2 不同性別學生工程素養總體情況

技能維度是4個維度中唯一男女生之間不存在顯著差異的維度。技能是一個范疇很廣的概念，現有研究主要從兩個方面對其進行界定“一是信息與計算機領域的技能使用情況，包括文字處理、數據庫、軟硬件使用技能等，涉及的領域包括通信與互聯網、建筑、醫療等方面；二是與解決問題相關的溝通交流技能[1，19]。”本研究主要關注了醫療與建筑方面的實際工具使用情況，諸如滅火器的使用、地震逃生技能、人工呼吸技能的掌握等，可能涉及的范圍不是很全面，但在這些方面，男女生的獨立樣本T檢驗確實不存在顯著差異。這一結論與前文技術素養文獻綜述中提到的美國、澳大利亞對中學生技術素養的研究結論一致，即無論是技術素養還是工程技術素養，無論中學生還是大學生，無論信息與計算機領域還是本研究中涉及的其他技術領域，男女生并不存在顯著的性別差異，某些領域女生甚至優于男生。女生更善于識別問題、識別證據、傳達結論以及對概念進行解讀等。

知識維度、實踐維度存在顯著的性別顯著，男生得分顯著高于女生。也就是說，男生在日常生活涉及的材料、航空、微波等方面的知識了解情況要顯著高于女生，對于日常生活相關的工程實踐的參與程度也顯著高于女生。這從男女生對關于知識、實踐問題的不同回答結果的占比中也可以發現，如在問題“您是否經常關注國內外工程技術發展相關知識”中，男生中關注、經常關注的占比為67.7%，女生的占比只有42.3%；在問題“電腦出現問題是否自己嘗試解決”中，男生的占比為78.7%，女生的占比為65.1%；在問題“小時候是否拆裝過玩具”中，男生中回答有、經常有的占比為86.6%，女生的占比為64.4%。這一結論如科學素養調查的發現相一致。尤其是實踐動手能力，無論是中小學階段，還是大學階段，各種素養調查中女生始終處于劣勢。

（二）不同性別學生工程技術素養影響因素分析

已有研究認為興趣、態度、職業期望以及各類人口學變量會對科學素養或者技術素養產生影響，這些因素會不會影響不同性別學生的工程技術素養？本文將工程知識、工程技能、工程實踐、工程倫理作為因變量，將工程興趣、職業期望以及學科、家庭所在地、父母職業、父母受教育程度、家庭年收入等人口學變量作為自變量做了多元線性回歸分析，通過回歸系數的比較一方面厘清不同自變量對學生工程技術素養影響程度，另一方面關注不同性別學生工程技術素養所受影響因素的異同，具體如表5。

4個維度的回歸模型中，雖然表示模型擬合度的R方取值不高，但除男生工程倫理的回歸模型不具有統計學意義外，其余模型均通過了顯著性水平為0.05的F檢驗，說明回歸模型中至少有一個自變量對因變量有顯著影響。且殘差獨立性檢驗DW值接近于2，說明模型不存在一階序列相關，通常也不會存在高階序列相關。方差膨脹因子VIF的值都小于3，說明各自變量不存在多重共線性。

知識維度的回歸模型中，無論男生還是女生，其工程技術知識都顯著受到學校類別的影響，且女生受到學校類別的影響比男生大。“985工程”高校男生比市屬高校男生得分高0.265個標準量，“211工程”高校男生比市屬高校男生得分高0.133個標準量；“985工程”高校女生比市屬高校女生得分高0.305個標準量，“211工程”高校女生比市屬高校女生得分高0.243個標準量，女生的工程技術知識除了受到學校類別的顯著影響外，還受到其所在專業所屬學科類別的顯著影響，人文社科類專業女生比理工農醫類專業女生工程知識得分低0.106個標準量。在問題“您對中國航天工程方面知識的了解程度（如火箭為什么能升上天等）”中，理工農醫類專業的女生“完全不了解”的占比為22%，而人文社科類專業的占比為32%。

技能維度的回歸模型中，無論男生還是女生，其工程技術技能均受到學科、學校類別、家庭所在地、工程技術興趣、職業期望等因素的顯著影響，但各因素的影響程度不同，對于男生而言，對技能得分影響最大的是興趣，學生對工程技術興趣越大技能水平越高；其次是家庭所在地，大城市男生與鄉鎮農村的男生技能差異顯著，得分高0.146個標準量，大城市男生與中小城市男生技能得分沒有顯著差異；院校、學科與職業期望依次隨后，“211工程”高校男生技能得分高于市屬高校0.105個標準量，“985工程”高校男生與市屬高校男生得分沒有顯著差異；理工科類男生技能得分高于人文社科類男生得分。對于女生而言，對技能得分影響最大的是家庭所在地，即來自大城市女生比來自鄉鎮農村女生的技能得分高0.412個標準量，比來自中小城市的女生技能得分高0.089個標準量；其次是院校類別，“211工程”高校的女生技能得分最高，比市屬高校女生得分高0.183個標準量；之后依次為興趣、職業期望與學科，興趣、職業期望越大得分越高，理工科類女生技能得分高于人文社科類女生得分。

表5 不同性別學生工程技術素養回歸模型

實踐維度的回歸模型中，無論男生還是女生其工程實踐能力都受到工程興趣、職業期望等自變量的影響，且工程技術興趣對實踐的影響程度最大，男生中工程興趣對工程實踐的標準化回歸系數為0.320，女生中工程興趣對工程實踐的標準化回歸系數更是達到了0.334，說明工程興趣對男女生實踐能力的影響基本相同；其次是職業期望，男生中職業期望對工程實踐的標準化回歸系數為0.105，女生中職業期望對工程實踐的標準化回歸系數更是達到了0.203，說明在其他變量相同的情況下，提高女生對工程技術的職業期望更能顯著提高實踐得分。另外，男生的工程技術實踐還受到學科類別的影響，理工農醫類專業男生比人文社科類專業男生的工程技術實踐得分高0.097個標準量。工程倫理模型中，男生的工程倫理模型不顯著，女生的工程倫理模型受院校類別的顯著影響。“985工程”高校女生的工程倫理水平比市屬高校學生高0.125個標準量，“211工程”高校女生的工程倫理水平比市屬高校女生高0.114個標準量。

四、結論與啟示

上海9所高校學生工程技術素養問卷調查表明：（1）大學生工程技術素養存在著性別刻板印象，男生的工程技術素養顯著高于女生，這一結論與美國國家教育進步評估協會得出的“女生的工程技術素養均高于男生”正好相反。（2）在具體維度中，男女生各有優劣。知識、實踐、倫理維度性別差異顯著，且男生的優勢在于知識與實踐，女生的優勢在于倫理；工程技術技能維度不存在顯著的性別差異。（3）學生的工程實踐能力主要受工程技術興趣、職業期望的影響；工程技能得分除了受到工程興趣、職業期望的影響外，還受到院校類別和學科的影響；工程知識得分則主要受院校類別、學科的影響；在影響因素的性別差異方面，工程技術興趣、職業期望、生源地的城鄉差別、學校類別對女生工程技術知識、技能、實踐的影響要大于男生。女生的工程倫理主要受院校類別的影響。如何提高不同性別學生的工程技術素養，研究認為：

（一）培養女大學生對于工程技術的興趣，增強其自我效能感，從社會層面構建男女平等的文化氛圍，克服工程技術素養中的性別差異。

研究表明男女生的工程技術素養存在性別刻板印象，尤其是在知識與實踐維度，女生顯著弱于男生。而興趣與職業期望對學生工程技術實踐能力的影響最大；因此，培養女大學生的工程技術興趣是降低性別刻板印象的有效途徑。如何培養女大學生的工程技術素養？已有的科學素養、技術素養的研究表明，學生的自我效能感至關重要，“自我效能感是人們對自己是否能夠成功地進行某一成就行為的主觀判斷，女生對于自己科學課程的學習往往缺乏信心。心理學的研究表明，較強的自我效能感能夠激發學生的學習動機[20]。”自我效能感的提升除了學生自身的主觀因素外，還需要更多的社會支持，比如改變媒體對于傳統女性的刻板印象。有研究表明，看電視多的女孩更認同女性的性別刻板印象，認為女性對做家務及照顧孩子更感興趣[21]。社會大眾傳媒總是把女性和家庭生活聯系在一起，而男性多是事業有成的領導者或者高科技人員，這在一定程度上強化了個體的性別刻板印象[22]。

（二）開設工程技術類通識課程，提升人文社科類專業學生的工程技術素養。

回歸模型分析表明，學生的工程技術技能、知識、實踐均與專業有著顯著的相關性，理工農醫類專業無論男生還是女生其工程技術素養均顯著高于人文社科類女生。因此，當我們在呼吁理工科專業應該加強人文社科類通識教育的同時，不能忽視對人文社科類專業學生的工程技術素養教育。尤其是在信息化、網絡化日益影響我們日常生活的當下，工程技術素養的知識不僅僅是工程師或者技術員所應該知道的知識，而是所有學生作為工程與技術社會的公民所應該知道的知識[23]。非工程類學生一定要對工程方法有基本了解，運用多學科、多角度的方法才能看清世界的本來面目，處理各種復雜問題[24]。”

（三）培養有德性的工程師、營造良好的制度環境，克服倫理知識與實踐兩張皮現象。

研究表明，雖然不同性別學生倫理維度得分較高，但具體到倫理實踐存在著“學一套、做一套”的現象。如何把理念性的倫理教育貫徹到實際行動中始終是一個問題。技術哲學家恩格爾（Stephen H.Unger）從操作層面給出了倫理規范實施的步驟，包括“共享標準的表達，支持與鼓勵倫理行為，引導倫理決策，制止和懲罰不道德行為，提升職業理想”[25]等方面。誰能承擔倫理實施的重任，王大洲指出，鑒于工程倫理的模糊性，首先需要對倫理標準進行解釋，而有德性的工程師是工程倫理解釋的主體。其德性主要體現在兩個方面，一方面具備高超的專業能力；另一方面工程師應該有內在的倫理關切，對工程風險的敏感性、對工程與社會之間關系的敏感性及相應的責任意識。除此之外，倫理行為、倫理決策、制止和懲罰不道德行為還需要有一定的制度環境，包括通過制度維護工程師在特定范圍內決策的自主性，通過制度捍衛工程師履行倫理準則的道德勇氣[26]。使工程師在面對有損公眾健康、安全與福祉的工程行為決策時能夠有知識、有勇氣做出正確的選擇，為學生、普通大眾樹立榜樣，經過長期的積累，營造良好的工程倫理實施環境。