幾個世紀以來，男性一直主導著學術科學和工程領域。性別偏見曾經嚴重危害了任何傾向於追求科學、技術、工程或數學 (STEM) 的女性的進步。然而，在過去的 40 年裡，社會逐漸開始接受，即使不是擁抱女性生物學家、數學家或工程師的概念，並且各個層面科學領域的女性人數也顯著增加。在 1970 年代初期，女性獲得了 STEM 領域 29% 的學士學位和 10% 的博士學位。到 2011 年，女性持有 STEM 領域學士學位的人數略高於一半，與她們在高中畢業生中的比例大致相同，而博士學位則佔 41%。
然而，這些充滿希望的統計資料掩蓋了 STEM 領域女性停滯不前的兩個方面。首先，在某些學科中，女性仍然明顯不足：地球科學、工程學、經濟學、數學、計算機科學和物理科學。儘管女性在大學畢業生總數中超過男性，但她們目前僅佔這些數學密集型領域大學專業的 25%，而且自 2002 年以來，她們的人數一直在下降。然而，一旦女性進入這些領域之一，她在攻讀博士學位和獲得終身教職方面取得的進展與她的男性同行相似。在數學密集型領域獲得大學學位的男性和女性中，約有 10% 繼續攻讀博士學位，而在獲得博士學位的人中，有 35% 到 38% 獲得了助理教授職位。根據美國國家科學基金會 2010 年的博士學位獲得者調查，在這些學科中，女性在助理教授中佔 30% 或更少，在正教授中佔 7% 到 18%。
與此同時，在心理學、生命科學和社會科學領域，情況恰恰相反：女性在大學專業中的人數已經超過男性，但女性的比例在更高層次上卻在縮小。2008 年至 2010 年，心理學、生命科學和社會科學領域女性助理教授的比例為 31.6%，而相應的博士學位年份為 53.2%——差距為 22 個百分點。目前，女性僅佔心理學正教授的 40%，在生命科學和社會科學領域正教授中約佔四分之一。
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人們對這些現象提出了無數種解釋——從有偏見的面試、招聘和晉升，到數量能力和職業偏好方面的性別差異。我們的研究小組一直在努力剖析這些解釋，以確定每種差距的最有影響力的因素。
對於以數學為中心的學術領域，在這些領域中，女性在大學畢業時就已稀少，興趣差異比能力差異更重要。文化資訊（不正確地）暗示女孩不擅長數學。這種誤解，以及缺乏女性導師，可能會影響認真考慮這些領域的女孩人數。之後，追求生物學、心理學和其他社會科學的女性不太可能在職業階梯上受阻——例如，由於制度偏見——而是簡單地跳下來，選擇退出對教職職位的競爭，因為她們不相信這些工作與擁有家庭相容。解決女性離開學術科學領域的趨勢將意味著使這些領域更適合工作與生活的平衡。
數學差距
在某個領域獲得高階學位的女性比例與該領域的數學內容呈負相關。簡而言之，數學內容越多，女性就越少。許多人認為，數學才能的差異可能導致這種性別差距。
女孩和男孩的平均數學能力沒有差異。威斯康星大學麥迪遜分校的心理學家 Janet S. Hyde 和她的同事使用了涉及數百萬學齡兒童的全國機率樣本，反覆發現男孩在標準化數學測試中的平均表現幾乎完全與女孩重疊。研究人員對 100 項涉及 300 萬兒童的研究進行的 1990 年薈萃分析顯示，在任何年齡或任何複雜程度的問題上，性別都沒有差異，只是男孩在高階高中水平的數學問題上表現略好。然而，到 21 世紀初，女孩們甚至在高中生全國教育進步評估中最難的問題上扳回一城——這很可能是因為她們選修了更多的數學課程。
當然，進入數學密集型領域的個體並非平均數學能力，而且在數學量表的頂端，男孩確實比女孩多。例如，在 2009 年發表的一項研究中，愛荷華大學的教育心理學家 David F. Lohman 和現任奧本大學的 Joni M. Lakin 分析了 318,599 名美國三年級至十一年級的學生，發現排名前 4% 的高分學生中，三分之二是男孩，三分之一是女孩。同樣，在 2013 年，格拉斯哥大學的心理學家 Gijsbert Stoet 和密蘇里大學的 David C. Geary 發現，在 2000 年至 2009 年的國際學生評估專案 (PISA) 中，15 歲年齡組得分排名前 1% 的學生中，男孩人數略多於女孩的兩倍。
2 比 1 的男孩學生比例可能在阻礙女性在數學密集型領域取得高成就方面發揮了作用。然而，最數學密集型領域的博士候選人的平均數量分數徘徊在 75% 左右，在這個水平上，性別差距遠小於 2 比 1。就此而言，數學分數中的性別差異並沒有轉化為數學課的成績（女性學生的成績略好），並且在過去的四十年裡，數學學士學位中有 40% 到 48% 是授予女性的。（儘管女性在數學專業的人數接近男性，但選擇大多數數學相關專業的女性人數較少。）
更重要的是，這種考試成績的差異並非在所有地方或所有種族群體中都存在，這表明它是可變的。在英國，排名前 4% 的男性與女性的比例較小：3 比 2，而美國為 2 比 1。在冰島、新加坡和印度尼西亞，在某些年齡段，得分排名前 1% 的女孩多於男孩。2009 年，Hyde 和威斯康星大學麥迪遜分校醫學院和公共衛生學院的腫瘤學家 Janet E. Mertz 在亞裔美國人中發現了類似的模式，在這個高分群體中，女性學生更多。因此，社會文化因素正在驅動年輕數學精英中的一些性別差異。
文化差距
在這些影響因素中，有一種稱為刻板印象威脅的現象。加州大學伯克利分校的社會心理學家 Claude M. Steele 等研究人員表明，意識到其他人期望某個社會群體在數學方面表現不佳，就足以在該群體成員中產生焦慮和更差的表現。即使是對性別的細微暗示也可能妨礙女性在數學方面的表現。例如，在完成 SAT 高階微積分考試後標記性別框的女性考生比在開始考試前勾選性別框的女性同齡人得分更高（儘管一些批評這項工作的人聲稱，這種效應不如聲稱的那樣穩健或那樣大）。
導致刻板印象威脅的一些態度也可能降低女孩對數學密集型領域的興趣。佛羅里達州立大學的社會學家 Lara Perez-Felkner 和她的同事在 2012 年對近期工作的一篇評論中揭示，到五歲時，女孩就收到了數學是男孩的學科的資訊。到初中時，9.5% 的男孩期望從事科學或工程領域的工作，而女孩的這一比例不到一半（4.1%）。
這些早期的偏好在個體中經常會發生變化。但在高中時，當這些偏好更加穩定時，性別傾斜仍然存在。密歇根大學的社會學家 Yu Xie 和加州大學戴維斯分校的 Kimberlee A. Shauman 在 2003 年出版的一本書中發現，在即將進入大學的高中生中，期望主修科學和工程專業的男生人數是女生的三倍多。2013 年，康奈爾大學的社會學家 Stephen L. Morgan 和他的同事報告說，男生高中生只列出 STEM 職業（不包括生命科學，以及醫學、生物、健康和臨床科學）作為其計劃的可能性是女生的四倍多。
這些發現與資料顯示女性傾向於喜歡以人為本的職業（如護理、諮詢和教學）相符。（關於參加科學 AP 考試的男生與女生的比例，請參見下一頁左上角的插圖。）總體而言，研究表明，高中生對其未來大學專業的期望解釋了科學和工程學士學位性別差距的 28.1%。
大學經歷對於招募女性進入數學密集型領域也很重要。與男性相比，主修科學和工程專業的女性更有可能在大學而不是高中開始走上這條道路。除了接觸這些領域外，女性還需要榜樣。根據加州大學戴維斯分校的經濟學家 Scott E. Carrell 在 2010 年領導的一項研究，空軍學院的女性學生在 STEM 入門課程中擁有女性教授（在學院中隨機分配）比分配給男性教授的同齡人更有可能攻讀 STEM 專業。
女性可能需要更多的學業支援才能堅持科學專業，因為與男性相比，她們更重視獲得高分，因此更可能放棄成績可能較低的課程——所謂的“害怕 B”。科羅拉多大學博爾德分校的社會學家 Elaine Seymour 和羅格斯大學的歷史學家 Nancy Hewitt 在 1997 年的一項研究中發現，在入門科學和數學課程中因成績低而導致的自尊心喪失與女性離開科學和工程專業有關。
挑戰偏見
然而，在數學密集型領域獲得學位的女性，她們在這些領域中的進步與男性一樣頻繁。2011 年，女性在這些領域獲得的博士學位佔 26.3%，這一數字反映了七年前她們在同一領域獲得學士學位的人數，高於 1994 年的 16.8%；她們在助理教授職位中的比例從 14.3% 上升到 22.7%，這些百分比與五到六年前在這些領域獲得博士學位的女性的百分比沒有顯著差異。
相比之下，在心理學以及生命科學和社會科學領域，大學畢業後女性的流失量相當大。自 1990 年代中期以來，女性在這些領域獲得的學士學位佔 60% 或更多；2011 年，她們獲得的博士學位佔 57.9%，高於 1994 年的 46.1%。然而，儘管女性仍然在心理學助理教授中佔據多數，但在生命科學領域，男性助理教授的人數明顯多於女性。
許多人認為，性別偏見仍然是這種下降的一個重要因素（儘管歧視為何會更多地影響生命科學和社會科學領域，而不是數學領域，這一點尚不清楚）。許多涉及假設申請人的小型實驗表明存在性別偏見。例如，心理學家 Corinne Moss-Racusin（現任斯基德莫爾學院）和她的同事在 2012 年報告說，當美國六所大學的 127 名科學教員評估具有學士學位的虛構申請人擔任實驗室管理員職位時，他們對男性的評價更高，並建議為他們提供比女性申請人更高的起薪和更多的指導，即使他們的申請之間沒有差異。
然而，真實的招聘資料與這些模擬情況的結果不一致。美國國家研究委員會 2010 年的一項調查調查了六個 STEM 學科（生物學加上五個數學密集型領域）的招聘情況，其中包括 1995 年至 2003 年期間全國 89 所著名大學的近 500 個系。申請終身教職助理教授職位的女性比申請人庫中的比例更頻繁地被邀請面試和提供職位。女性獲得更高級別、終身職位職位的比例也高於她們在申請人庫中的比例。2008 年和 2010 年進行的其他兩項大規模分析也類似地表明，女性的受聘率與男性相當或更高。更重要的是，沒有反證存在。簡而言之，沒有現實世界的招聘資料表明存在歧視女性的偏見。
當然，如果女性申請人的平均水平高於男性競爭對手，那麼偏見仍然可能是一個因素。在這種情況下，僱用了高比例的女性博士學位可能掩蓋了偏見，這種偏見阻止了更高比例的女性獲得工作。然而，沒有證據表明女性候選人具有這種優勢。在 2014 年提交發表的一項研究中，我們中的兩位（Ceci 和 Williams）從美國 347 所大學和學院抽樣調查了教員，以尋找 STEM 領域終身教職助理教授招聘中的偏見，但未能表明女性在招聘結果方面的優勢與客觀上更高質量的女性申請人有關。此外，出版物等客觀生產力指標並未表明申請人庫中的女性比男性更強。
現實世界的資料可能與虛構招聘情況的資料相沖突，部分原因是委員會或部門（而非個人）通常會做出真實的學術招聘決定。考慮到人們不願公開表達偏見，這個過程可能會減輕偏見的影響。此外，許多顯示偏見的最突出研究，包括 Moss-Racusin 領導的研究，並未涉及學術終身教職，而是較低級別的職位。此類研究還將候選人描述為具有模糊的學術資歷，這可能比候選人顯然有能力（就像真實學術招聘情況中的候選人通常那樣）時產生更多的偏見空間。
選擇退出
科學領域的性別偏見很可能仍然存在。但資料並不能使我們相信，偏見事件對心理學以及生命科學和社會科學領域女性助理教授人數不斷減少做出了有意義的貢獻。女性不是被學術科學領域拒絕工作，而是自己離開。
目前，至少在統計意義上，女性在 STEM 領域取得進步的最重要障礙是女性博士學位獲得者和博士後研究員認為學術職位與家庭不相容。加州大學伯克利分校的法學學者 Mary Ann Mason 和她的同事在 2011 年發表的著作中發現，沒有孩子且不打算生育孩子的女性博士在申請和獲得 STEM 終身教職方面與男性一樣出色。相比之下，那些計劃生育孩子的人選擇退出研究型大學的終身教職渠道，而選擇他們認為與自己的計劃更相容的職業，例如在教學密集型學院或兼職職位。在調查中，計劃組建家庭的女性博士後中有 28% 選擇退出，而預期生育孩子的男性為 17%；對於那些在擔任博士後職位之前已經有孩子的人，女性的流失率為 32%，男性為 19%。
2007 年，德克薩斯大學西南醫學中心的藥理學家 Elisabeth Martinez 和她的同事在美國國立衛生研究院對 1,300 名博士後進行的一項調查中報告了類似的與兒童相關的流失情況。對兒童的擔憂可能對在生命科學領域獲得終身教職產生特別強烈的影響，因為這些領域的博士後職位需要長時間工作，而且在工作時間方面幾乎沒有自主權。此外，生命科學領域的女性在非學術機構中有很多從事科學工作的機會。截至 2008 年，生物醫學博士職位的 55% 在學術界以外。在回顧 2010 年博士學位獲得者調查的統計資料時，我們中的兩位（Ginther 和 Kahn）發現，心理學以及生命科學和社會科學領域的女性博士最不願意追求終身教職，並且她們在非學術工作中的工作時間最有可能比教授更短。
女性也比男性更頻繁地退出勞動力市場。對 2010 年博士學位調查的分析表明，女性退出勞動力市場的可能性是男性的兩倍多——無論是從工作中退出還是在獲得博士學位後立即退出。大多數非退休人員退出是因為家庭考慮，而少數非退休男性中只有三分之一是因為家庭考慮。將從學術職位轉到另一份工作的人與不再受僱或正在找工作（但未退休）的人結合起來，女性確實比男性更有可能離開科學領域：12.5% 對 9.6%。
晉升
國家科學基金會 2012 年的一項研究發現，在 STEM 學科中，女性晉升為正教授的可能性低於男性同事。儘管在大多數數學密集型領域，晉升為終身教職和正教授方面沒有顯著的性別差異，但根據對博士學位獲得者調查的兩項分析，女性在生命科學、心理學和經濟學領域的晉升頻率明顯較低。
造成這種差距的一個可能原因是，作為助理教授，女性的生產力低於男性。2008 年的博士學位獲得者調查表明，她們五年出版物數量的平均差異——同行評審期刊接受的文章數量——女性學者少 2.1 篇文章，這代表 19.6% 的生產力差距。造成這種差距的原因尚不清楚。女性似乎並沒有比男性工作時間少：2010 年的博士學位獲得者調查顯示，終身教職 STEM 教員在家外每週工作的小時數方面，性別差異出奇地小。
兒童也不是主要原因。我們使用 2008 年博士學位獲得者調查的資料發現，只有在地球科學和心理學領域，沒有孩子的女性的出版物數量明顯多於有孩子的女性。因此，除了這兩個領域外，兒童的存在並不能解釋特定於性別的出版物差異。（其他調查表明，生育孩子確實會減少學者的工作時間，但這種影響對於兩性來說是相似的。）
然而，女性教員在教學或服務方面花費的時間需求可能更高，這可能很重要。Xie 和 Shauman 在他們 2003 年出版的書中發現，每週教學 11 小時或以上的教員的研究生產力要低得多。一些資料表明，女性教員在教學上花費的時間相對多於男性教員。在我們 2010 年對博士學位獲得者調查中終身教職和終身軌道科學家的分析中，37% 的男性將研究列為他們的主要工作活動，而只有 31.5% 的女性這樣做；相比之下，53% 的女性與 47% 的男性將教學列為他們的主要工作活動。
當然，許多女性學者可能喜歡擔任導師和教師，這種模式與女性對以人為本的領域的總體偏好是一致的。然而，如果我們真的想鼓勵女性進入數學密集型領域，並使她們能夠在心理學以及生命科學和社會科學領域取得進步，我們就需要處理阻礙她們前進的最重要因素。
女孩在數學密集型學科中的不足在大學階段就很明顯了。由於文化或其他原因，女孩傾向於選擇涉及生物而不是物體的領域，這種傾向在初中階段就很明顯。從小時候起，女學生就聲稱對醫學、生物學、法律、心理學和獸醫學更感興趣，而男生則傾向於工程學和計算機科學。儘管不同的興趣可能是可以接受的，但如果我們想鼓勵女孩追求數學密集型學習領域，我們應該找到方法來指導和支援高中和初中女孩學習數學和科學。我們還應該敦促所有入學大學生儘早選修科學和數學課程，因為女性通常在進入大學後才轉向以數學為中心的 STEM 領域。女性榜樣對於招募女孩和女性進入科學領域並讓她們留在那裡非常重要。
大學畢業後，女性在人才管道中保留下來的問題主要發生在心理學以及生命科學和社會科學領域。我們的分析表明，問題的根源不在於有偏見的招聘決策，而更多在於女性為保持工作與生活平衡而做出的選擇。在學術界，實現這種平衡尤其困難。即便如此，女性教員可以並且確實會成為母親，而大學政策，例如暫停終身教職考核時鐘和帶薪育兒假，是朝著使終身教職與許多女性想要的生活相容邁出的一步。
然而，可能需要進行更多調整。例如，兼職終身教職的選擇，即擁有學術職位的女性減少工作時間，可能有助於提高女性教員的數量。一種更接受家庭責任的文化——例如，圍繞家庭責任安排教員會議的文化——對於鼓勵更多有才華的女性為科學領域的重大進步做出貢獻可能是必要的。