Source: Arold, B. W. (2024). Evolution vs. Creationism in the Classroom: The Lasting Effects of Science Education. The Quarterly Journal of Economics, 139(4), 2331–2375. https://doi.org/10.1093/qje/qjae019
引言
反科学的态度导致公众健康、环境和经济付出了巨大的代价。大量文献表明人们广泛理解反科学的态度造成的社会成本，但是对反科学态度的决定因素却知之甚少。本文将高中科学教育作为影响反科学态度的决定因素之一，通过美国高中科学教育标准中对进化论覆盖范围的改革带来的外生冲击，研究了学校教育是否能够减轻反科学态度的传播。为了研究科学教育的内容是否对个人有超越态度结果的持久影响，该研究还分析了它如何影响科学知识和生活决策。
本文的主要结论是：第一，科学教育标准中的进化论教育标准影响了学生在学校学习进化论的内容。这一发现举例说明了教育标准的内容如何促进科学知识的发展。第二，进化论教育影响了学生成年后认可进化论概念的概率，并且对宗教虔诚度和政治态度没有影响。第三，本文表明科学教育标准的改革影响学生的职业选择。
1. 数据
1.1 科学教育标准
本文使用Lerner (2000a)和Mead and Mates(2009)使用的“进化评分”指标来衡量衡量进化论在科学教育标准中的覆盖程度。该指标通过评估“进化”一词是否出现在科学教育标准形成综合指数。进化得分在0到1之间，得分为0示没有接受进化论教育或采取神创论观点进行教育，得分为1表示进化论教育非常全面。Lerner (2000a)、Mead和Mates(2009)分别提供了2000年和2009年所有州的进化评分，还提供了2000年至2009年间每个州(如果有改革的话)改革年份的演变分数信息。如果某一州在2000年至2009年期间发生了多次改革，则采用最近一次改革的信息本文构建进化分数。
图1
为了说明识别性差异，图1描述了2000—2009年各州层面的进化得分差异，其中有15个州的进化得分下降(意味着进化得分差为负)，22个州的进化得分上升(意味着进化得分差为正)，在其余14个州保持不变。
1.2 微观数据
本文使用了三个微观层面的数据集，每个横截面数据集都经过标准化处理，因此可以在州（State）和队列（Cohort）之间进行比较,使其适用于州和队列固定效应的分析。
为了估计学生在高中阶段接触进化论教育对他们高中毕业前掌握进化相关知识的影响，作者将进化分数与个人层次的国家教育进展评估(NAEP)(美国教育部2020年)相结合。NAEP是一项标准化的学生成绩测试，用于衡量美国学生各种学科知识。主要样本包括14000多名公立学校学生，测试中他们至少被问及一个关于进化的问题。
为了估计学生在高中学习进化论对他们成年后对进化论信仰的影响，作者将进化论得分与个体水平综合社会调查(GSS)联系起来(Smith et al. 2017)。GSS是一个两年一次的横断面调查，自2006年以来，1800多个受访者被问及他们对进化论的信仰，其中58%的人相信进化论。
为了估计学生在高中接触进化论教学对他们成年后从事生命科学工作的概率的影响，作者将进化论得分与600多万份个人层面的IPUMS美国社区调查(ACS)联系起来(Ruggles et al. 2020)。ACS是一项大规模的人口调查，从美国人口中随机抽取样本，包含了受访者职业领域的详细信息，并记录了出生的状态和年份。鉴于进化论是生命科学的基础理论，因此本研究的主要兴趣领域是生命科学。如果被调查者在生命科学领域工作，包括生物学、农业和粮食、养护和林业、医学和其他子领域，则该变量为1，否则为0。
2. 模型选择
本文采用双向固定效应模型（Two-Way Fixed Effects, TWFE）来分析进化论教学覆盖范围的改革对学生结果的影响，形式如下：
其中为个体 i 在州 s 和年份 t 开始高中学习,并在年份 u 完成测试或调查的某项结果，用来衡量改革对学生的直接影响；为衡量州 s 在年份 t 科学标准中进化论涵盖的强度，用来衡量教育改革的影响力度；为个体层面控制变量（如性别、种族、经济地位等)； 分别代表州固定效应、出生队列固定效应和测试/调查年份固定效应；为误差项。该模型的设计利用了不同州在不同时间进行科学标准改革的时间差异作为外生冲击，通过比较同一州在改革前后不同毕业年份学生的表现，并以未改革州的学生作为控制组进行对比，从而识别出进化教育覆盖变化对学生结果的因果影响。
关键的识别假设是，如果没有进化教育覆盖改革，不同州高中生的学习结果应符合平行趋势，并且改革的处理效应在时间上是均质的。其中，州固定效应吸收了各州之间随时间固定的差异，队列固定效应消除了不同队列之间的全国性差异。此外，只要对相邻队列的影响相同，州固定效应排除了随时间变化的州特有冲击的影响。该实证设计利用了进化课程改革前后的短时间窗口内的跨队列变异，识别出改革对相邻队列的不同影响。作者通过测试进化分数与协变量之间的相关性来检验此假设的合理性。在稳健性分析中证明了将连续的进化分数变量转化为二元变量后，改革效应依然成立。
为进一步验证平行趋势假设的合理性，作者使用了事件研究法，将某一州在某一年实施的科学标准中进化论覆盖范围的改革视为“事件”。模型如下所示：
= 1( = + ) + + + + +
其中为指示函数,标识个体 i 是否在第 k 年接受改革。作者估计了在年改革时，学生在改革前后 k 年内入学对学习结果的影响用表示。由于并非每年都收集微观数据，所有事件研究回归都将两年作为一个分组单元。
该模型考察改革前结果变量的非线性趋势，并区分改革时立即产生的效应与改革后逐渐显现的效应。为了更清晰地分析改革对进化教育覆盖的不同影响，本文分别对减少和扩大进化教育覆盖的州进行独立建模。因为如果将这些州合并在一个事件研究模型中，不同方向的改革效果会相互抵消，导致无法准确评估各自的影响。这种分开建模的方法能更清晰地观察减少和扩大全覆盖所产生的不同结果。在每一组州内，回归系数可以解释为该组中平均进化覆盖改革引致的结果变化。
为了应对可能的异质处理效应，作者采用了 CS 估计量（Callaway 和 Sant'Anna, 2021），该方法排除已处理组作为对照组的情况，并在分别建模减少和扩大全覆盖的州时，将尚未接受处理的学生设为对照组。这一方法在避免“2×2”差分的偏差问题上较为稳健。为防止动态处理效应与时间固定效应之间存在多重共线，作者对区间端点进行分组，从而即使仅使用尚未处理的样本单元也能实现单独识别（Schmidheiny和Siegloch，2023）。在稳健性分析中，作者还在样本中加入了一组未处理的数据。
3. 实证结果
本节分三步说明《科学标准》中的进化论内容影响学生对进化论的认识、成年后对进化论的信仰以及在生命科学领域工作的可能性。每个小节均包含基准估计与事件研究结果。
3.1 学校教授进化论知识
为了评估改革对学生进化知识的影响，本文按照方程（1）的设定，将美国国家教育进步评估（NAEP）12年级科学测试中正确回答进化问题的比例，回归于科学标准中的进化教育覆盖程度及一系列控制变量。
表1
如表1的 A 部分第 (1) 列所示，原始相关性为正。为了识别改革效应，本文在第 (2)–(4) 列中添加了控制变量，其中第 (4) 列的完整模型控制了科学标准改革的偶然性带来的外生变异，同时包含了相关变量和固定效应的完整模型，是优先采纳的模型。结果显示，与进化分数为0（即没有进化内容或仅包含创世论内容）相比，进化分数为1（即进化内容全面覆盖）会使正确回答进化问题的比例提高6.5个百分点。鉴于学生平均正确回答32%的进化问题，这一效应相当于样本平均值的20%。为了检验平行趋势假设并研究处理效应的动态变化，本文根据方程（2）进行了事件研究回归。
图2
图2的 A 部分展示了在科学标准改革减少进化教育覆盖的州中，学校进化知识的事件研究图。可见所有改革前系数在单独和联合层面上均不显著。这些结果与改革时间的偶然性和平行趋势假设一致。
为应对分阶段实施处理的异质性效应，本文使用 CS 估计量对 OLS 估计进行了补充。CS 估计的改革前和改革后系数在大小和显著性上与 OLS 估计类似，表明 OLS 结果没有受到时间变动处理效应的偏差影响。基于离散改革的相应简单汇总 CS 估计也大多显著。
图2的 B 部分展示了在科学标准改革扩大进化教育覆盖的州中，学校进化知识的事件研究图，可以正式拒绝改革前系数的显著性，并记录到一些改革后系数的显著性。然而，减少进化教育覆盖的州中改革效应更为显著（这一模式在对进化信仰和职业选择的分析中也一再出现）。
3.2 成年后进化信仰
第二部分分析表明，教授进化论对成年后的态度具有持久影响，揭示了科学教育内容的长期效应。同时，本部分考察了进化知识的影响是否延续到中立情境中（即未鼓励提供科学正确答案的场合）。接受过进化教育的学生可能在考试中愿意并能够回答科学问题以获得高分，但他们未必真正相信进化论的正确性。
表1的 B 部分展示了将成年后的进化信仰回归于高中阶段的进化分数的回归结果，并控制了不同组的控制变量。第 (4) 列展示的完整模型显示，与进化分数为0（未覆盖或创世论内容）相比，接触过进化分数为一（全面覆盖进化内容）的个体成年后相信进化论的概率增加了33.3个百分点。这一效应相当于样本均值的 57%，比进化知识的相应效应更大。
为将效应规模与其他影响态度的因素进行比较，本文计算了劝服率（persuasion rate）（DellaVigna 和 Gentzkow，2010）。劝服率的定义为改革将进化分数从0变为1时对进化信仰的平均处理效应除以整个样本中不相信进化论的学生比例。相应的劝服率为79%。
在效应的异质性方面，本文证明相比于非宗教家庭成长的个体，来自主流新教家庭的个体在成年后进化信仰的改革效应更大；黑人群体的改革效应更显著；城市成长的个体对进化信仰的改革效应也更强。
图3展示了改革对成年后进化信仰的事件研究图。对于减少进化教育覆盖的州（见图3的 A 部分），改革前的 TWFE OLS系数接近于零，且在单独和联合层面均不显著。改革后，进化信仰产生了立即的显著变化，第一个改革后系数最大。CS估计结果在系数大小和显著性上与OLS结果类似，表明OLS结果未受时间变动处理效应的偏差影响。这些结果与改革的偶然性和平行趋势假设一致。改革效应在减少进化教育覆盖的州（A部分）比在扩大进化教育覆盖的州（B部分）更为显著。
3.3 职业选择
第三部分分析表明，教授进化论不仅对态度产生影响，还会转化为现实中的职业选择。表I的C部分显示，更全面的进化论教学增加了个体成年后从事生命科学职业的概率。第(4)列的完整模型表明，与进化分数为零的个体相比，接触进化分数为一的个体成年后从事生命科学工作的概率增加了0.035个百分点。这一效应对应于超过9万名新增工人。子领域分析表明，生命科学领域的整体效应主要来自生物学，见图4。
图4
相较于其他子领域，生物学的效应在相对规模上非常大，显著高于农业和食品、保护与林业等领域的效应（这些非生物学子领域的改革效应均不显著）。这支持了进化教学确实是推动改革效果的主要因素，因为进化理论对生物学具有根本性意义，且进化内容正是在生物学课程中教授的。
图5展示了从事生命科学职业概率的事件研究图。对于减少进化教育覆盖的州（见图5的 A 部分），改革前的双重差分（TWFE）OLS 系数接近于零，且在单独和联合层面上均不显著。改革后，从事生命科学职业的概率发生了变化，在第二个改革后系数达到峰值。
本文的多个分析中均表明，改革效应并非在改革实施后立即达到峰值（图3的 A 部分中减少进化覆盖的州在进化信仰事件研究中的 OLS 结果是这一模式的例外）。这一总体模式与关于改革执行的轻微滞后的报告一致，滞后可能归因于对教学计划、课程设置、教材和标准化考试的调整（详见第二部分的讨论）。
需要注意的是，在图5的 A 部分中，CS 估计结果在大小和显著性上与 OLS 结果类似。如前所述，改革效应在减少进化教育覆盖的州（A 部分）比在扩大进化教育覆盖的州（B 部分）更为显著。
4. 稳健性检验
4.1 安慰剂检验
本文对不同改革州的改革年份进行随机重新排列。在进化知识的分析中，基于 1,000 次置换的基准双重差分（TWFE）OLS 安慰剂系数密度图显示，基准估计的进化知识改革效应大于 1,000 次安慰剂效应分布的第 95 个百分位（详见在线附录图 A.IV）。同样，基准的进化信仰效应也大于安慰剂效应分布的第 95 个百分位（见图 A.V），而从事生命科学职业的概率效应大于第 90 个百分位（见图 A.VI）。这些结果表明，本文的三个主要效应不太可能是伪效应。
5.2 其他结果变量
除了进化知识和信仰，本文还估计了改革对高中阶段其他非进化科学知识以及成年后非进化科学、宗教和政治态度的影响。这些变量之间可能会相互作用并对改革产生反应。
表A.VI
在线附录表 A.VI 第 (2) 列显示，科学标准中的进化教育覆盖对非进化科学知识平均水平没有显著影响。改革对非进化科学、宗教和政治结果没有显著影响。
5.3 事件研究
本文评估了事件研究法的估计结果对违反平行趋势假设的敏感性。本文将图2、3 和 5 中的主要事件研究估计的置信区间与允许每期偏离线性趋势的置信区间进行了比较，如果预趋势估计不够精确，则零预趋势更难被拒绝（Roth，2022；Roth 等，2023）。
对于减少进化覆盖的州，在假设线性趋势（M = 0）时，95% 置信区间缩小并排除零。随着偏离线性的增大，置信区间逐渐增大，但在 M 值达到 0.002、0.11 和 0.005 前仍排除零。上述阈值分别占相关系数标准误的 8%、94% 和 33%。这表明，有关进化信念的发现在低统计检验功效的前趋势以及平行趋势的非线性偏差方面表现出最强的稳健性，其次是关于生命科学就业概率的结果；相比之下，有关进化知识的发现仅在相对平滑的非线性趋势下展示出稳健性。对于扩大进化覆盖的州，改革效应在非线性平行趋势的情况下不再稳健。
结论
本文表明，学校对进化论知识的教学通过影响学生的知识、态度和选择，对其产生持久影响。通过利用科学教育标准中进化教育覆盖改革时间安排的制度偶然性，本文展示了进化教学如何影响：(i) 学生对进化的知识；(ii) 学生成年后的进化信仰；(iii) 从事生命科学相关职业的概率。基于简单线性外推的估计结果表明，美国人口的进化信仰将增加相当于样本均值的 20%；同样，成年后从事生命科学（或生物学）职业的人数将增加相当于样本均值的 8%（或 13%）。
这三组结果为关于进化教学的政策辩论中提出的重要观点提供了实证支持。研究结果显示，进化教学具有广泛的经济和社会效益，主要体现在科学知识（Hanushek 和 Woessmann，2008）、科学态度（Brzezinski 等，2021）以及 STEM 职业的参与（Peri、Shih 和 Sparber，2015）对个人及社会产生的积极影响。同时，进化教学对学生的宗教信仰并无削弱作用(Barro 和 McCleary，2003；McCleary 和 Barro，2019），对学生的政治态度也未有显著影响。整体而言，本研究对教育标准内容在个人短期与长期发展中的重要性及其对学习内容的影响提供了实证证据。
The End
编辑：杨颜泽, 溜达旗
审稿：Yan Andong
