年代俄亥俄州立大学(Ohio State University)工程教育教授赫里尔·索比(heryl Sorby)过去总是得a。从她记事起，她就觉得学术轻而易举。她尤其擅长数学和科学，但“我从没想过有哪门学科我做不到，”她实事求是地说。
所以，当她进入工程学院学习时，她惊讶地发现，在大多数同行认为简单的课程——工程制图——上得很吃力。对于非工程师来说，这是一门第一年的课程，听起来有点像一门美化的绘画课。
最困难的部分是正交投影，这是一项基本的工程任务。给定一个物体的顶视图、正面视图和侧面视图，工程师必须能够在心里将二维表象合成为三维物体。这很容易——如果你擅长心理学家所说的心理旋转。
Sorby不是。令她惊讶和困惑的是，她发现自己不知所措。“这是我第一次不能在课堂上做任何事情，”她说。“我没有意识到自己的空间技能很差。”
不过，最近的研究已经澄清了空间能力方面的差距。科学家说，这种差异在很大程度上是由文化力量造成的，是可以克服的。索比说，大脑的可塑性允许女性改善和增强她们的空间能力，一旦她们得到了正确的工具。“这可能是让更多女性进入工程领域的一大难题，”她说。
男性在心理旋转方面明显优于女性，尤其是在三维空间方面。
长期以来，心理学家想当然地认为男性和女性的大脑是完全不同的。但在1974年出版的一本具有里程碑意义的书中，斯坦福大学发展心理学家埃莉诺·麦考比(Eleanor Maccoby)和卡罗尔·杰克林(Carol Jacklin)回顾了数千项研究，发现了相反的结果:总的来说，支持传统观点的数据不多。是的，人的大脑更大，但是他们的身体也更大;除了大小，没有确凿的证据表明大脑的生理特征是男性还是女性。2015年发表在美国国家科学院院刊他的结论是:“人类的大脑不属于两个截然不同的类别:男性的大脑/女性的大脑。”
然而，多年来，研究已经证明了男性和女性的认知能力存在差异，这是麦考比和杰克林在1974年指出的。犹他大学的人类学家伊丽莎白·卡什丹说，空间技能“是已知的最大的认知性别差异。”
以索比在工程制图课上遇到的投影问题为例。他们利用观察一个形状并从不同角度和角度想象它的能力。男性在心理旋转方面明显更好，尤其是在三维空间;它们在“瞄准”方面也有明显的优势，一位研究人员将其定义为“将投射物精确瞄准空间中特定点的能力”。
麦克比和杰克林还发现了数学和语言能力的差异。但此后的数据显示，空间认知能力或许可以解释心理学家在数学能力方面测量到的一些性别差距。在心理旋转测验中得分高的人在涉及几何或故事问题的数学问题上得分也高。例如，空间认知比SAT或GRE分数更能预测工程领域的成功。
那么，如何解释这种差距呢?值得注意的是，空间认知的差异是广泛存在的，而且在世界各地的测试中都有所体现。它们在许多文化中如此普遍，以至于它们不能被单纯地解释为西方育儿实践或教育的产物。
“如果只是文化差异，那么在某些文化中就应该有所不同。这一定是某种生物因素，无论是荷尔蒙还是进化，”索比说。“也许它开始时只是一个微小的生物差异，后来由于环境的影响而变得越来越大。”
心理学家研究了一些生来就患有先天性肾上腺增生症(CAH)的女孩，这些女孩混乱的肾上腺会产生高水平的激素，比如睾丸素。尽管睾丸激素通常在出生后治疗，但研究人员把在子宫中暴露于高水平睾丸激素的女性作为一种自然实验来研究激素是否可以解释认知能力方面的一些性别差异。结果表明，有CAH突变的女性在心理旋转测试中比没有CAH突变的姐妹表现更好，这表明即使你控制了抚养子女的因素，激素也可能是影响空间能力的一个因素。
然而，因果关系很难区分。这种差异可能意味着睾酮对海马体的发育有一定影响，而海马体是与空间能力联系最紧密的器官。但患有CAH的女孩也表现出对积木等“男性玩具”的偏爱。也许是荷尔蒙促使孩子们倾向于某些特定领域的技能，这是社会放大和鼓励的一种现象。
卡什丹说，性别差距可能有进化的基础。她观察了世界各地的文化，并考虑了对其他物种行为的研究，从燕八角鸟到墨鱼，得出的结论是，雄性的活动范围比雌性更远，一生中会旅行更远，进入不太熟悉的领域。
有力的教训是:尽管空间认知中的性别差距是真实存在的，但它们并不是固定的。
她的基本假设是，男人已经进化到四处游荡，寻找食物和更多的配偶。旅行越多、走得越远的男性更有生育优势，离家近的女性也一样，她们专注于保护和养育后代。对传统和现代人类社会的研究表明，更大的范围对应着更好的空间认知，包括心理旋转和寻路能力，导航和找到自己的路的能力。
目前还不清楚是偏爱漫游有助于男性发展更好的空间认知能力，还是更好的空间认知能力使他们的漫游成为可能。“我们不知道原因，也不知道后果，”卡什丹说。显然，文化偏见会产生影响。无论是有意还是无意，女孩几乎一出生就被推离有助于她们发展空间技能的活动。随着孩子的成长，父母会对孩子的兴趣做出反应，很快就会使原本可能非常轻微的偏见复杂化。
芝加哥医学院罗莎琳德·富兰克林医学与科学大学的神经学家莉斯·艾略特(Lise Eliot)说:“父母非常关注性别差异，而儿子和女儿之间的任何差异往往是由性别决定的。《粉红大脑，蓝色大脑:微小的差异如何演变成麻烦的差距，以及我们能做些什么》．
随着时间的推移，“男孩”玩具会增强那些被证明是大脑助推器的技能。研究表明，玩乐高积木、上高中的工场课以及玩3d电脑游戏都能提高智力旋转测试的分数。
最终，将先天与后天分离是不可能的。但索比和其他研究性别差异的人表示，这可能并不重要。坦普尔大学(Temple University)的认知与发展心理学家诺拉·s·纽科姆(Nora S. Newcombe)曾研究空间认知中的性别差异，她对科学领域女性匮乏是由于先天缺陷的观点感到愤怒。她说:“我认为这可能是一种生物学机制，但就人类潜能而言，它似乎不那么重要。”“这看起来像是一个借口。”一个不去努力改善我们可能缺乏的地方的借口。
此外，虽然比较男性和女性的认知表现可能会产生可衡量的差异，但平均水平并不能说明全部情况。普渡大学(Purdue University)化学教育教授乔治·m·博德纳(George M. Bodner)解释说:“许多女性的空间能力明显强于许多男性。”博德纳设计了一种通常用于测量空间认知能力的测试。博德纳强调，重要的是不要让性别差距意味着所有男性在空间认知任务上都优于所有女性的神话延续下去。关于空间能力的刻板印象有潜在的影响。博德纳说:“当女性听到诸如‘与男性相比，她们的空间能力较差’之类的谬论时，她们往往会相信这对自己来说是真的，但事实往往并非如此。”
如果索比不那么固执，她可能会完全离开工程界。相反，她继续在密歇根理工学院(Michigan Tech)获得了机械工程学士学位和博士学位，后来被聘为教员。随着索比学习了更多的工程学课程，她在空间认知任务方面变得越来越好，直到最终她发现自己开始教授工程学制图，这门课程几乎让她在本科阶段脱离了轨道。“在空间技能方面，大脑的可塑性很强，”索比说。“作为一个成年人，我的空间技能有了很大的提高。”
然而，最初的经历从未离开过她。作为一名教授，她注意到有才华的年轻女性和她一样挣扎。所以她开始寻找解决办法。她说:“性别差距的存在是一个挑战，但这并不是死刑判决。”“我知道这是我们能解决的问题。”
她和同事Beverly J. Baartmans一起开发了一门空间可视化课程，以帮助她的学生发展他们的空间认知技能。这个15个小时的项目——使用积木、素描、软件和充满练习的练习册——让参加这个项目的女性在基本空间认知测试中与男性的基准水平平起平坐，帮助工程学女学生提高了20%到30%的记忆力。索比说:“如果一开始有100名女性，那么有50人毕业后会成为工程师。”“如果我们给他们这种干预，80人将从工程专业毕业。”
把动作和手势与视觉化联系起来的练习——例如从不同角度操纵积木来画出它们——似乎有最大的影响，而单独的计算机练习根本不能改变指针。“素描似乎真的很有帮助，”索比说。“手势和用手可以帮助你想象。”
纽康比说，像索比这样的程序可能会改变我们大脑在亚细胞水平上的工作方式。她说:“可塑性是关于功能连接的，或者你对你的大脑做了什么。”“单个神经元可能生长或失去输入和输出，或在突触水平发生化学变化。”有力的教训是:尽管空间认知中的性别差距是真实存在的，但它们并不是固定的。纽康比说:“对于大多数认知能力来说，都有很长的可塑期——也许是无限的。”“每个人都可以变得更好。”
每个人也都指男人。例如，索比的项目也提高了工程学男学生的空间技能，提高了他们的考试成绩。因为她们开始时领先于女性同伴，她们的进步常常使她们在课程结束后的空间认知测试中领先。然而，索比表示，该课程对男性的留任率产生了很小的影响，“但我们看到了对女性的巨大影响。”
索比仍然不确定大脑中到底发生了什么。她刚刚开始了一项实验，通过功能性核磁共振成像(fMRI)扫描，看看她的程序是否会导致大脑变化。她承认:“知道原因很重要，而不仅仅是如何知道。”但就目前而言，她仍对自己所学到的东西感到满意。“我们有这种干预，我们知道它是有效的，”她说。“我们知道，15个小时的教学，女孩更有可能从工程专业毕业。”
Andrew Curry是德国柏林的一名记者。他为很多出版物撰稿，包括考古学，发现，国家地理，和《连线》杂志。你可以关注他的推特@ speak32
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空间能力对数学大学入学考试成绩性别差异的影响。发展心理学31, 697 - 705(1995)。
casdan, E. & Gaulin, s.j。为什么要去那里?女性和男性的移动性和空间认知的演变:特刊简介。必威网址吧人类的本性(2016)．检索自doi: 10.1007/s12110-015-9253-4
汉弗莱，l.g.， Lubinski, D， & Yao, G.预测群体成员和空间可视化在成为工程师、物理科学家或艺术家中的作用的效用。应用心理学杂志78, 250 - 161(1993)。
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空间能力与产前雄激素:CAH和手指比例研究的meta分析。性行为档案37, 100 - 111(2008)。
空间能力的性别差异的大小:元分析和关键变量的考虑。心理上的公告117, 250 - 270(1995)。
考试的答案
旋转:B。
立方体:1)极右方框;2)机顶盒;3)极右框;4)中间框;5)中间框;6)极左的盒子。
