學校優秀女生越來越多,是女生更聰明嗎?科學家從基因到大腦解讀

人們常說,女孩子通常是在小學和初中比男孩子成績好。但到了高中,女生就比不過男生。意思是說,小學、初中知識簡單,女生善於背記,學習成績往往超過男生。而到了高中,知識的理解性大大增強,而女生腦筋沒有男生靈活,學習成績就不如男生了。

事實是這樣嗎?

作為一個高中老師。親眼見證了高中階段,成績優秀的女生一點也不比男生少。首先,在文科生中優秀女生比男生多得多。其次,就理科生而言,女生也與男生旗鼓相當。

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下面是我今年帶的兩個班(高二理科班)的第一次月考和期中考試的前10名,男女人數情況(紅色為女生)。可以看出,女生和男生一樣多。然後,我又統計了全校27個班的前10名中男女生人數,理科班19個,文科班8個。

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01 成績優秀的女生越來越多

一、根據我國教育部官網數據:

1999年,專本科男生佔比60.3%, 女生佔比39.7%。碩士學位男生佔比64.1%,女生佔比35.9%。

2005年,專本科男生佔比52.92%, 女生佔比47.08%。碩士學位男生佔比56.61%,女生佔比43.39%。

2013年,專本科男生佔比48.26%, 女生佔比51.74%。 研究生男生佔比51.03%,研究生女生佔比48.97%。

2016年,專本科男生佔比47.47%, 女生佔比52.53%。 碩士學位男生佔比46.86%,女生佔比53.14%。博士生男生佔比61.37%,博士生女生佔比38.63%。

從上面數據明顯看出,我國大學校園中女生比例越來越高。而與此相反的是,我國人口結構中男性一直多於女性。根據國家統計局數據顯示,2015年出生人口中男女比為113.51:100。

這兩組數據結合,充分說明了在我國學校中,女生在學習知識的效率上高於男生。其實,國外也是如此。

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二、國外大學裡女生數量也在逐年增加

美國大學學費及效率研究中心(Center for College Affordability and Productivity)總監、俄亥俄大學教師和美國企業研究院(American Enterprise Institute)副學者(adjunct scholar)理查德·維德(Richard Vedder)調查了全美學生性別比例。如下圖所示,從1950年到1912年,女生比例逐年增加,到2012年女生比例已經達到57%。

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為什麼女生在學業上全面超越男生呢?是不是女生天生就比男生聰明呢?

不僅普通群眾好奇,科學家對男女之間的差異也很感興趣。他們對男女從基因到大腦結構再到行為心理進行了各種比較。

02 女生與男生的基因區別

人類的基因主要位於染色體上。對於人類來說,共有23對染色體,其中22對染色體男性與女性沒有區別,稱為常染色體。剩下的一對稱為性染色體,因為男性與女性不一樣:女性是兩條X染色體,男性是一條X和一條Y染色體。

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一、女生和男生的區別就是一條X和一條Y染色體的區別

X染色體比Y染色體大得多,Y染色體是人類23對染色體中最短小的染色體。

2003年6月,美國的研究人員在Nature雜誌上發表了已完成的對人類Y染色體的詳細分析。確定Y染色體上有78個基因。

2005年3月17日,在英國劍橋大學桑格研究院(Wellcome Trust Sanger),以及世界各地多所著名學院的250多位基因組研究人員,共同完成了對X染色體的詳細分析,結果發表在Nature雜誌上。確認X染色體上有1098個基因。

即,X染色體比Y染色體多了1020個基因。

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二、是不是因為女性X染色體比男性的Y染色體基因更多,而導致女性更聰明呢?

1948年加拿大學者穆雷·巴爾(Murray Llewellyn Barr)和研究生尤爾特·伯特倫(Ewart George Bertram)以貓腦組織為樣本,研究有關疲勞對大腦的影響。意外發現一些母貓神經元核膜內緣有一小團染色極深的鼓槌狀物質,而公貓則沒有。

正常情況下,這些神經元DNA應該是絲狀染色質形態,不應該成團塊狀。巴爾在觀察了其他動物的相關標本後,得出結論:這些DNA團塊只存在於雌性哺乳類細胞內。當時他將發現的小團鼓槌狀物質稱為“性染色質”(Sex chromatin),這就是後人所謂的“巴氏小體”。

1955年,巴爾和解剖學家穆爾(K.L.Moore)觀察到女性口腔上皮細胞核膜內緣有同樣的小體緊貼在核膜上,而男性卻沒有。進一步確認了,巴氏小體是區分性別的。

後來研究表明,巴氏小體就是女性細胞中一條X染色體固縮(高度螺旋化)的結果。

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女性的兩條X染色體怎麼會失活一條呢?

後來研究發現,在X染色體上有Xist(X-inactive specific transcript)基因。Xist能轉錄成RNA分子,但不會進一步翻譯成蛋白質。Xist轉錄出的RNA會把這條X染色體包圍起來,這個動作稱為“基因沉默(gene silencing)”,而使該X染色體皺縮成巴氏小體。 如果敲除Xist基因就會直接導致X染色體沉默失敗,而將Xist基因轉移到其他染色體也可以導致該染色體沉默。

女性的X染色體為什麼會失活一條呢?科學家認為這個機制能降低女性X染色體上基因的過度表達,使之與只有一條X染色體的男性保持平衡。

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三、女性失活了一條X染色體,而男性的Y染色體並沒有失活。所以,男性是不是更有基因優勢,更聰明呢?

上世紀80年代末期研究人員發現巴氏小體並不是完全失活,部分基因依然是活躍的。

杜克(Duke)大學和賓夕法尼亞州立大學最新的研究進一步揭示了這種不完全的基因沉默——X-inactivation:Xi染色體上至少15%的基因依然在不同程度地表達蛋白,這使得女性體內的部分蛋白水平不同程度的高於男性。例如,現在已經查明在失活的X染色體上決定一種血型的Xg基因就仍然保持著活性。而且女性之間也有不同,一些女性還有另外10%的X連鎖基因表達,也就是說,這種兩性之間的差異可以高達25%。

杜克大學的亨廷頓·韋拉德(Huntington Willard)博士表示:“我們現在知道兩性之間有最多可達25%的X染色體基因的表達模式不同。這種表達模式的差異性可能是解釋性別差異性的潛在原因之一。”

女生有著比男生更復雜的基因作為編碼物質的基礎,是不是就可以證明女生比男生聰明呢?

目前,科學家對於基因的功能還沒研究清楚。男女生之間的這些基因差異究竟對男女生的智力水平以及心理意識有多大影響,也還不能肯定答覆。

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下面再來看女生與男生大腦結構有什麼區別。

03 女生與男生大腦結構的區別

人類的一切行為及意識都來源於大腦,對大腦的研究也是科學家堅持不懈的方向。大腦佔2%的人體質量,卻消耗了人體17%的能量,20%的氧氣。人體大腦中有超過100萬億個神經突觸。

一、腦容量與腦厚度差異

2017年4月,《科學》官網報道,愛丁堡大學的研究員斯圖爾特·裡奇(Stuart Ritchie)領導一個研究小組,對年齡為44歲~77歲的2750名女性和2466名男性進行了磁共振成像腦部掃描(MRI)研究。裡奇及其同事研究了大腦68個區域的容量以及大腦皮層的厚度。

他們發現,平均來看女性的大腦皮層往往比男性要厚得多。更厚的大腦皮層會讓人在許多認知和一般智力測試中有更好的表現。

但是所有皮層下區域中,男性的腦容量都多於女性,其中包括海馬區(在記憶和空間感知方面起著重要作用)、杏仁核(負責情緒、記憶和決策)、紋狀體(學習、抑制和獎勵機制)和丘腦(處理感覺信息並將其傳遞給大腦其他部分)。說明男生更適合冒險、決策和空間想象能力。

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二、大腦區域差異

美國哈佛大學醫學院的研究者們曾經也用功能性磁共振技術測量過大腦,其中發現,女性大腦內負責掌管很多高級認知功能的額葉皮層以及與情緒反應密切相關的邊緣皮層所佔比重都比男性大。

而男性頂葉皮層和杏仁核的比重比女性大,頂葉皮層是參與空間感知的腦區,可能男性比女性空間感強。

美國麥克馬斯特大學的研究者曾經發現,女性顳葉皮層某些區域的神經元密度大於男性,這些腦區與語言的加工和理解有關。說明女生在語言理解和談話能力上高於男生。

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三、左右腦聯結結構差異

左腦掌管語言能力,右腦負責處理空間視覺信息。

2015年,普林斯頓大學馬圖拉·因加哈利卡(Mathura ingaharica)領導的一項研究發現,女性大腦左右半球的連接網絡通常很密集,而男性大腦兩個半球間卻鮮能觀察到互聯互通。連接左右兩個腦半球的通路叫胼胝體。女性的胼胝體比男性大一些,這意味著在兩個腦半球之間傳輸數據更快,因此女人的兩側大腦溝通的更好(特別表現在語言方面)。更善於處理社交技能和記憶,更能同時做多件事情。

美國印第安納大學的實驗結果表明,多數男性的聽覺感知僅涉及與語言功能有關的左側顳葉,而多數女性在聆聽閱讀時會調動左右兩側的顳葉。女性大腦中的兩個語言區——布洛卡區和威爾尼克區比男性大20%-30%。

這些結構差異說明女生在語言學習能力上強於男生。因此,女生的語文、英語成績普遍好於男生。

舊金山加利福尼亞大學神經精神病學醫生勞安.布里曾丹(Louann Brizendine)研究表明,女性大腦額前葉皮層發達並且成熟得早。額前時主要主管自我控制。因此,女生做事更有耐心,普遍比男生自律。在面對困難時,女生比男生意志力(Willpower)更強,也更勤奮(Industry),能夠堅持不懈(Persistence)。這些品質也是女生在學習上比男生優秀的保障。

男性大腦同一半球的前部和後部間存在一個密集的互聯網絡。男性大腦的結構更有利於促進協調。因此,男生空間感和運動感普遍較好。

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四、大腦物質的差異

美國加州大學神經科學家拉里.卡希爾(Larry Cahill)對受試男女進行了記憶測驗。結果發現男女對情緒圖片的記憶比中性圖片要記得好。在記憶過程中,男性受試者激活了右側杏仁核,女性受試者激活了左側杏仁核,但女性比男性記得更好。

Cahill和同事於是進行了進一步的研究。證實右側杏仁核通過β-腎上腺素受體的激活調節男性對情緒事件的關鍵信息的記憶,左側杏仁核通過β-腎上腺素受體的激活調節女性對情緒事件的局部信息的記憶。說明β-腎上腺素在情緒記憶中,對男性的右側杏仁核會起到很大的作用,而對女性的左側杏仁核起到的作用小。

女生在大腦結構上與男生有著較大的差異,決定了女生在學習方面比男生有著更大的優勢。

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04 女生的學習優勢

生命總是在一定的環境中才能成長起來的。女生的大腦結構也必須有適合她們的環境才能發揮出相應的優勢。

一、學校課程內容深度適合女生學習

研究發現,男女性在智商上的離散程度不同。在智商的鐘形曲線中,男性的分佈更分散,女性則相對集中。雖然智商平均分相同,但在智力超常和低常的人群中,男性所佔的比重比女性都要大,女性更集中於鐘形曲線的中間部分。也就是說,超級天才和嚴重智障的人中以男性居多。

但是,在整個學校教育階段,知識的學習難度並不是特別高。因此,女生整體優勢明顯。比如高中階段,相對較難的學科是數學和物理,在這兩科上男生略佔上風,但是差距並不明顯。而在語文、英語、化學、生物、歷史、地理、政治等學科上,則女生佔據很大的優勢。

綜合起來看,女生總成績比男生總體要好,差生中以男性居多。而隨著大學錄取率的提高,女性被錄取的比例出現增加的趨勢,更多的是分數較低的男生考不上大學。

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二、學校的教育模式更適合女生

1972年,約翰·霍普金斯大學(The Johns Hopkins University)開展了一項特長生的篩選,幾千名11-13歲的數學或IQ分數在前3%的學生參加了測試。調查報告顯示,影響男女學習能力的外來因素是具有模式角色、同輩的壓力集團、思考模式和通訊等方面的功能。 男生會常常以估計方式來馬上得出結論。而女生,會善於整理資料、仔細分析,以及作出合乎邏輯的結論。

女生的這種學習模式正好與學校教育模式相適應。學校往往要求學生遵守規矩,能夠聽老師的話。上課以老師講授為主,知識內容以背記為主。所以,女生有著先天的學習優勢。

男生一般都很活潑好動,願意自己去探索實踐,富有叛逆精神。這往往與學校教育模式的要求相偏離。

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三、學校教育環境男女相對公平

英國阿斯頓大學教授吉娜·裡彭(Gina Rippon)表示:“大腦發育在很大程度上和社會、經歷、成長緊密相關。”

不少的研究顯示,男女各項認知能力的差異往往取決於社會的性別平等程度。最近的一份涉及27個國家20萬人的研究顯示:在男女性別越是平等的國家,在情景記憶能力一項,女性比男性的優勢就越大。

當今世界,在男女都可以進入學校接受教育的社會環境下,女生的學習優勢逐漸顯現出來,從而優秀女生的比例越來越大。

儘管當前女生在接受學校教育的層面上與男生相差不大。但是,在社會地位上女生仍然低於男生。

根據世界經濟論壇發佈的《2017年全球性別差距報告》,我國目前的女性和男性的同工薪資比約為64%。女性的平均日工作時長也遠超男性。並且女性下班後還要做家務、照料小孩等,女性的這些無償工作時間約為男性的2.36倍。

報告顯示,女性晉升公司董事會的機會約為男性65%,而在上市公司中女性升遷進入董事會的幾率僅為男性的十分之一。我國女性人大代表的比例為32%,而部長級女性官員比例為11%(世界平均數值也只有20.9%)。

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女性社會地位的弱勢大大制約了女生優勢的發揮。如果實現男女性別平等,讓女性能更多地走出家庭,參與公共社會生活和領導職位。那麼,女生的特質優勢將會得到更大水平的展現,優秀的女生將會更多。


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