摘译：王嘉璐 北京大学教育学院硕士研究生
文献来源：Benbow, C. P., & Arjmand, O. （1990）. Predictors of high academic achievement in mathematics and science by mathematically talented students: A longitudinal study. Journal of Educational Psychology, 82（3）, 430–441. https://doi.org/10.1037/0022-0663.82.3.430
摘要：研究对1247名数学天才少年（最初是在7年级或八年级通过“数学早熟少年研究”发现的）在高中毕业后和大学毕业后的教育经历进行了分析，以确定与这些学生在大学中学业成绩高低相关的因素。按照常规标准，几乎所有学生都取得了很高的成绩（例如，85%的学生获得了学士学位）。根据对大学学业成绩的量化定义，研究者发现有22%的学生的数学和科学成绩优秀，8%的学生数学和科学成绩较差。预测高学业成绩的变量（按强弱排序）是大学前的数学和科学课程或经历、家庭特征和教育支持变量、对数学和科学的态度以及能力差异。
一、问题的提出
最近，美国学生在数学和科学方面令人失望的平均成绩引起了广泛关注。与大多数其他国家的儿童相比，特别是与日本相比，美国儿童在标准化测试中的成绩很差。这促使一些全国性组织撰写报告，指出美国教育质量的缺陷。
库恩（Kuhn，1962）指出，绝大多数“科学革命”都可以归功于数学天才的工作；克鲁特茨基（Krutetskii，1976年）发现，“近来科学发展的特点是，它们趋向于更加数学化……数学方法和数学风格正在到处渗透”。
如果数学天才儿童的教育经历不能最大限度地发挥他们的潜能，美国将失去一项重要的资源。此外，科技日益发达的社会需要许多训练有素的科学家。然而，目前许多有潜质的科学家都流失到了商业领域，预计未来将出现严重的科学家短缺现象。有关影响科学成绩的因素的研究大多是针对能力一般的受试者进行的。这些因素可能不适用于数学天才学生。在这篇文章中，作者识别了数学天才在大学期间在科学学科取得高学业成绩的预测因素。
二、研究程序与研究对象
数学早熟青年研究（Study of Mathematically Precocious Youth, SMPY）开创性地对12至13岁的智力超常的学生使用大学委员会的学业能力测验（SAT）。在12年的时间里，10,000多名青春期前的少年参加了该项目。这些学生在初次参加SAT考试之前都填写了一份基本背景问卷，问卷涉及家庭背景、对STEM学科的态度等。第二次调查在这批学生高中毕业之后，91%的学生完成了这次调查。在第一次跟踪调查5年后，学生预计已经从大学毕业1年，研究者对他们进行了第二次跟踪调查，问卷共24页。初始回复率是65%。研究者对未回复者进行了电话回访，这使得回复率提高到了70%以上。样本最终包括786名男学生和461名女学生。研究者还检验了接受和没有接受回访的学生SAT分数、大学入学率、就读大学的质量、父母的教育水平等方面是否有差异，结果显示两类学生不存在统计学意义上的重大差异。
三、研究结果
研究主要使用了分布线性判别函数，研究过程主要包括分析一组独立的X变量，并将这些变量组合成一个方程，用于检验以下假设：基于X指标构建的特征分布更接近类别A成员的特征，而非类别B成员的特征。问题1：数学天才学生是否在大学中表现出高学业表现以及这种表现是否出现在科学领域。
1. 大学毕业
90%的学生进入了大学，通常还是比较好的大学。85%的人获得了学士学位，是当时普通人的三倍多。完成大学学业时成绩优异，41名男生和49名女生在毕业时成绩在班级前十。女生的GPA要显著高于男生（3.43＞3.32）。
2. 大学专业
59%的男生和37%的女生主修理工科。五年前分别有62%和50%的男生和女性希望主修理工科，女生的流失率很高。在具体学科上，男生比女生更多地选择工程学、计算机科学和物理，在数学和生物方面没有差异。
3. 研究生教育
47%的学生在毕业后继续深造。就读研究生院或医学院的男生人数多于女生（50.9%＞42.9%），但是男生的学业成绩比女生要差。女生在读博这件事情上也显示出很高的流失率，五年前，36%的女学生想要读博，五年后，仅有24%的学生在读。
4. 职业目标
40%的男学生和26%的女学生计划在科学领域工作，另有12%和18%的男性和女性希望在医学领域工作。从更宽泛的类别来看，60%的学生希望从事行政管理或专业技术工作。还有部分学生选择研究性工作，男性选择研究性工作的可能性是女性的1.6倍。
5. 特殊成就
近10%的学生曾经在期刊上发表过文章或章节，其中男性更高，为13.5%，20%的学生报告目前正有一篇文章或一个章节在准备中。除了在科学竞赛方面，女性比男性参与更多，其他所有特殊成就上，男性都显示出更高的参与度，尽管这种差异并不都是显著的。
问题2：学业成绩高低的预测因素有哪些？
对高学业成就者（HAA）和低学业成就者（LAA）的定义采用了如下标准：① 全日制数学或科学研究生院的学生或医学院的学生定义为数学和科学成绩优秀的学生。② 学习成绩差的学生仅指那些主修理科但GPA较低（毕业班倒数20%）、辍学从未上过大学或未完成高中学业的学生。对这一标准的反思：标准可能是武断的，只反映了学业成绩，可能会将一些进入非选拔性学校的成绩较差的学生视为高学业成就者。相反，一些在大学中学习成绩较差或一般的学生可能会在日后成为成绩优秀的学生。
最终共有261名学生（22.2%）符合研究者的高学业成绩量化标准。他们的平均大学平均学分绩点为3.52（4分制）。共有95名学生（8.1%）符合学习成绩差的标准。男生中有27%的学生属于高学业成就，9%属于低学业成就；女生中分别是14%和7%。在科学领域，获得高学业成就的男性比女性多得多。
因素1：为有数学天赋的学生提供的大学预科课程的差异会影响他们的理科成绩吗？
在所有的变量中都看到了高成就者和低成就者的差异，最明显的差异是在参加数学和科学考试的次数、参加数学和科学课程以及参加大学先修课程（advanced placement）。由于科学课程，尤其是数学课程，通常具有连续性。只有最优秀和最积极的学生才会参加这些课程和考试，也只有最优秀的高中才会在这些领域提供各种各样的高水平课程。
因素2：家庭背景变量是否能区分科学领域中的高成就者和低成就者？
研究的变量包括：父亲的教育水平、母亲的教育水平、兄弟姐妹的数量、兄弟姐妹的出生顺序，以及来自父母的鼓励（在大学后测量），例如鼓励学习数学、学习科学、上大学以及追求职业或教育目标。研究的所有变量中，HAA的平均得分均高于LAA。在判别功能中，最有力的预测变量是鼓励上大学和追求职业与教育目标以及父亲的教育水平。
因素3：态度变量与科学领域的高学业成绩相关吗?
在参加SMPY选拔之前，无论是男生还是女生，高分学生和低分学生对数学的态度基本上没有差异。到高中毕业时，学生的态度开始出现差异。当研究者用高中数据按性别进行判别分析时，得出的判别函数对女生有显著意义，对男生则没有。对女生而言，最有力的判别变量是是否考虑过从事数学/科学职业。在大学毕业时，男生和女生的判别函数结果都很显著，“科学对其未来职业的重要性”是最有力的变量。总体而言，对科学的态度与学生的高学业成绩密切相关，而不是对数学的态度。
因素4：七年级/八年级的测评结果是否是日后学业成绩的重要预测指标？
对于男生，在SMPY阶段，HAA比LAA高51分（效应量d=0.65），这一差异在高中期间保持稳定（d=0.78）。对于女生，在SMPY阶段，HAA比LAA高17 分，但到了高中，这一差异增加到39分（效应量d = 0.6）
因素5：早期教育关注是否是影响科学领域学术成功的重要因素？
研究的四个变量包括：数学方面的特殊学术培训，科学方面的特殊学术培训，对教育决策产生正面影响的个人或事件，对教育决策产生负面影响的个人或事件。由于所有变量都是二分变量，未计算判别函数。对男性学生而言，唯一显著的差异是报告有正面影响的个人或事件的百分比（p < .05）。对女性学生而言，除了“个人或事件的正面影响”这一变量外，其他所有变量均显示显著差异（p < .05）。总体来看，早期的教育关注对科学领域的学术成功有一定作用，但这种作用对男性较弱，对女性更显著。
四、一个识别高学业成就者和低学业成就者的模型
在按性别计算了四个判别函数后，研究者尝试进一步缩小预测科学领域高学术成就的最重要变量的范围。为确保样本量充足，研究者没有按性别分别计算判别函数，这一做法是合理的，因为对男女学生的分析结果相似，但女性学生的效果更显著。总计分析了18个变量，其中12个变量满足了进入判别函数的标准。这一判别函数能够将 83%的学生正确分类为HAA和LAA。数学和科学的高中课程相关变量在判别方程中占主导地位，尽管它们并不是首先进入判别分析的变量（最先进入的是“鼓励上大学”变量）。最终，所有与课程相关的变量都被纳入判别函数，占总变量的 50%。
五、讨论
本研究的数据有力地支持了研究者的工作假设，即通过特殊机会激发出来的“高能力”是与科学领域高学业成绩相关的唯一最重要的因素。二者相互作用，产生了后来在科学方面的高学业成绩。因此，研究者的数据支持干预的概念。如果不为有智力天赋的学生提供适当的教育机会他们就不会取得那么高的成就。这与传统观点相矛盾，即智力天才学生靠自己的努力就能取得成功。
第二，本文认为SAT考试作为一项预测指标是有效的。在美国，SAT考试 因其有效性、实用性和对不同种族和性别群体的公平性而广受批评。但本文的研究表明，学生在 12 岁时的SAT成绩能够相当成功地识别未来的科学家：10 年后，52% 的男性学生和 44% 的女性学生从事科学/医学职业。
其次，在大学科学成绩方面，性别差异始终存在。与高中相比，大学毕业后的性别差异似乎更大。所有的“环境”变量在区分女生的HAA和LAA方面都优于男生，研究者的数据表明，教育促进似乎对女学生的高成绩尤为重要。干预措施可能会改善成绩中的某些性别差异。此外，SMPY女性的教育愿望在大学期间明显下降。主修理科的人数也大幅减少。这意味着人力资源的流失，应引起国家的关注。
需要强调的是，研究者只研究了大学本科阶段的学业成绩。研究者不知道学业成就如何转化为成人的创造性成就。有智力天赋的儿童长大后不一定会成为有创造力的成年人，而有创造力的成年人也不一定是有智力天赋的儿童。SMPY纵向调查的设计时间跨度为50年，最终将为解决这些问题提供数据（Horowitz&O'Brien，1986）。
