[论文解读] Gender gap and polarisation of physics on global courses

Allan L. Alinea, Wade Naylor|arXiv (Cornell University)|May 11, 2016

Innovative Teaching Methods参考文献 18被引用 4

一句话总结

本研究利用大阪大学全球物理课程四年的力概念测验（FCI）数据，调查了性别在物理概念掌握上的差异。尽管前测中男性表现略占优势，但后测成绩中未发现具有统计学意义的性别差距（p = 0.087 > 0.05），且极化效应在两性中同样普遍，随着学习过程而减弱。研究结果挑战了物理教育中性别差距普遍存在的观点，尤其是在多元化、国际化的学习群体中。

ABSTRACT

We extend on previous research on the Force Concept Inventory (FCI) given to first year classical mechanics students (N=66 students, over four years) pre and post score, for students on an international (global) course at Osaka University. In particular, we revisit the notion of "polarisation" in connection with the six polarisation-inducing questions in the FCI and examine its gender aspect. Our data suggest that this phenomenon is not unique to one gender. Furthermore, the extent by which it is exhibited by males may differ from that of females at the beginning (pretest) but the gap closes upon learning more about forces (posttest). These findings are for the most part, complemented by our result for the FCI as a whole. Although the differences in means for males and females suggest a gender gap, statistical analysis shows that there is no gender difference at the 95% confidence level.

研究动机与目标

• 调查在全球大学课程中，物理概念掌握的极化现象是否具有性别特异性。
• 评估在考虑诱发极化的问题影响后，FCI表现中的性别差距是否依然存在。
• 确定在教学前后，极化程度在男性与女性之间是否存在差异。
• 评估在多元化、国际化的学生群体中，观察到的FCI成绩性别差异是否具有统计学显著性。

提出的方法

• 在大阪大学一所国际英文授课项目中，对四年来共66名一年级物理专业学生实施了力概念测验（FCI）。
• 通过分析前测与后测的FCI成绩，评估牛顿力学概念理解及学习成效。
• 通过分析六道特定FCI题目（测试力识别，重点关注错误包含‘虚构力’的选项）来识别极化现象。
• 在95%置信水平下，对前测与后测成绩进行独立样本t检验，以评估性别差异。
• 使用效应量与标准差，评估基于性别的表现差异的变异性与统计显著性。
• 将六道诱发极化问题的结果与FCI整体结果进行比较，以评估子群体间的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 FCI中关于力识别的极化现象是否在某一性别中更为突出？
• RQ2 在教学开始时，极化程度在男性与女性之间是否存在差异？
• RQ3 在教学后，FCI表现中的性别差距是否依然存在（以后测成绩衡量）？
• RQ4 在考虑极化效应后，FCI成绩中是否存在具有统计学意义的性别差异？
• RQ5 学生群体构成（如国际化、女性主导）在多大程度上影响了观察到的性别表现模式？

主要发现

• 后测FCI成绩中未发现具有统计学意义的性别差异（p = 0.087 > 0.05），在95%置信水平下未能拒绝原假设。
• 男性前测平均分（67%）高于女性（58%），但由于分数变异性较高，该差异无统计学意义。
• 极化现象——即倾向于选择包含虚构力的错误力集合——在男性与女性学生中均有出现，表明其并非性别特异性。
• 教学后，男性与女性在极化水平上的初始差异减小，表明学习过程以相似程度降低了两性的极化效应。
• 尽管前测平均分存在9%的差异，但整体FCI表现未显示显著性别差距，原因在于标准差较大且差异无统计学显著性。
• 女性主导且国际化的学生群体可能缓解了性别刻板印象威胁，或可解释为何在此情境下未出现显著性别差距。