从历史上看，从事科学活动一向是男性的“专利”，女性很少涉足，虽然20世纪以来，西方妇女解放运动的两次浪潮促进了女性向公共社会领域的渗透和参与，但从各国科技领域的现状来看，性别差异至今仍现实存在，女性在这一领域仍然只有一片狭小的天地。
一、科学中性别差异的主要表现形式
性别差异（sex difference）在《心理学大辞典》中被表述为男女在个性、智能和成就方面的差异。差异具体表现在智力、个性行为、兴趣爱好、成就动机、社会关系、社会交往及交往互动中的语言、姿态等互动方式方面。[11]科技领域的性别差异突出表现在性别结构的分层上，包括男女科技人员所占比例的差别以及科学共同体中不同位置、不同层次上比例的变化。[5]首先，女性在科技领域的弱势地位表现为女性在科技领域的“低参与率”。女性科技人员相对于男性数量偏少，职位偏低。根据美国国家科学基金会的统计，1972年以前女性在物理学的各个专业中只占不到10％，在数学专业中占不到20％。到1973年，获得博士学位的自然科学家和工程师中只有8.7％是女性。虽然20世纪60年代和70年代美国修订了《教育法》，女性得以与男性平等地步入自然科学领域的大门。1973～1983年，获得自然科学和工程师学士学位的女性人数增加了1倍以上。即使如此，女性在自然科学领域仍然远未达到与男性平等的地位。1996年，女性占美国总人口的51％，占美国劳动力总数的46％，但在自然科学家和工程师中只占22％。[22]
在多数工业化国家，女性教授不足总数的15％，在一些自然科学领域，这个数字更少一些。[5]这可以从世界各国科技人员按照性别、职位的统计数字中得以证实。表1展示了近年来欧美部分国家包括所有学科在内的专业学术头衔中女性所占比例情况，其中女性科技人员比例明显低于男性，并且这种比例变化与职称变化的方向相反。即职称越高，女性所占比例越小，形成一个以男性为顶端、女性为底层的金字塔型结构。[1]
表1 所有学科的专业学术头衔中女性所占百分比（％）国家 年份 正教授 副教授 助理教授
爱尔兰 1992 3 10 20
联合王国 1987-1988 3 6 14
荷兰 1988 2.1 4.6 14.7
西德 1990 2.6 7.3 24.2
西班牙 1990 7.4 28.2 28.2
葡萄牙 1984-1985 8.2 26.5 36.2
土耳其 1989 20 23 27
美国 1992-1993 14.4 28.9 42.3
资料来源：Science，Vol.0263，11 March，1994，P1389
科学领域的性别差异还表现在两性在科学共同体中所获得的成果和声望的差别。一直以来，科学的历史完全是由男性科学家的成就所主导。女性科学家的历史与贡献，除了玛丽·居里等人，仍然不为公众甚至是科学专业工作者所了解。自从女性介入科技领域以来，虽然女科学家人数不断增加，科研成果和学术声望也在不断扩大，但与男性相比总体上仍处于劣势。在世界科学的最高荣誉诺贝尔奖的获得者中，男性科学家在300人以上，而女性科学家则只有9人。中国自1955年开始科学院院士的遴选，至2001年，所选出的969名院士中，仅有51名女性；在607名工程院院士中只有34名女性。从职务评定委员会到有声望的高级研究机构，掌握着政策和基金、对科学成就的评判与晋升起决定性作用的权威人士中，女性人数很少，因此女性在获得科学资助、成果认定以及职务晋升等方面面临“玻璃天花板”（glass ceiling），造成女性在科学领域中“向上流动”受阻。
人类社会进入信息时代，以计算机和网络为代表的信息新技术成为科学的新领域。在计算机专业中，男生明显多于女生。1996年，美国计算机科学家和系统分析家的女性只占28.1％。在计算机程序员中，女性仅占30.8％。[22]在美国著名的女子大学——威尔斯利大学，学习计算机专业的学生只占全学校学生总数的3％，而学习传统学科的女性学生人数则多得惊人。[23]根据美国计算机研究协会的一项调查显示，1997～1998学年，女性获得计算机专业学士学位的比例为15.8％。1998～1999学年为16.7％，1999～2000学年为16.86％，2000～2001学年为17.23％。[10]比例虽有小幅增长，但差距仍然很大。其结果是，女性将由于缺乏计算机知识而无力在技术职业市场上与男性竞争，从而造成“数字技术性别化”。
这种女性在科学中的“低参与”和科技领域女性的“高渗漏”现象已逐渐引起人们的广泛重视，促使人们对科学中性别差异现象和根源进行探讨与解释。由“女性与科学”这一命题引发了对一系列潜在现象的研究，其中包括科技领域中性别比例与男女受教育状况和水平差异，女性科技人员在就业中的性别歧视，科技领域中两性在职务晋升机会和竞争力上存在的差异等。女性主义者则开始对科学的价值中立和与性别无涉的客观性表示了质疑。科学中性别差异的理论研究主要包括生物学派观点、社会学派观点、女性主义观点。
二、科学中性别差异研究的主要理论
1.生物决定论
生物决定论者从男女先天的智力能力和生理特征上的差异解释他们在科研能力及社会承认方面的差异。他们认为，科学作为一种高级认知活动，在智力才能和思维方式上有特殊的要求，而女性在这方面的天然劣势使她们在科学研究的兴趣和能力上都与男性存在明显差距。生物决定论者常常运用社会生物学和脑科学的研究来证明这一结论。
20世纪70年代轰动一时的社会生物学声称为两性在角色分工和社会行为上的差别找到了遗传学基础。美国社会生物学家威尔逊（E.O.Wilson）、特利弗（R.L.Trivers）等人断言：正是男女两性的基因差异决定了两性的行为特征和在社会上的分工表现。他们认为，女性的生物规则是单配偶性，男性的生物规则是多配偶性，正常情况下养育、照顾孩子总是由女人来完成，男人则属于社会公共世界，并且这一分工习惯不会因社会价值的变迁而变化。这一理论在科学界引起了很大的争议。从根本上来看，它与传统文化中的性别观念是一致的，女性的生理特征决定了她们天生与科学无缘。生物决定论者认为，女性气质与科学追求之间是相互排斥的。成为科学家意味着必须摆脱主观情感，保持理性的头脑和客观的立场，而女性是情感型的，以主观感受作为观察和理解世界的出发点。科学家的另一个显著特点是理性思维和逻辑思维，而女性擅长直觉思维。威尔逊的结论是：“即使赋予同等的教育和平等进入所有职业的机会，男人也更可能在政治生活、商业和科学中起到不均衡的作用”。[1]
1974年美国心理学家麦克比（E.Maccoby）和杰克林（C.N.Jacklin）在对已有的性别差异的大量研究成果进行综合评价基础上，给出了广为人知的四项性别差异：女孩比男孩有更强的语言能力，男孩比女孩有更好的视空能力（visual-spatial），男孩的数学能力比女孩强且更富有攻击性。由于数学与视空能力是自然科学研究的重要基础，因此女性在智力能力、科学天赋上不如男性的说法在教育系统和科技领域中获得普遍认可，而脑科学的研究成果被视为这一说法的新根据。获得1981年诺贝尔生理学医学奖的美国神经生理学家斯贝称正是因对大脑单侧化（脑半球不对称现象）的研究而获此殊荣。他的研究表明，大脑的左右两半球分担着各自专门化的功能，代表着两种不同的信息处理方式。其中左脑活动与语言能力、理性的、线性的逻辑思维和数学能力相关联，右脑活动与情绪、直觉、音乐能力、思维的格式塔方式和某些空间能力相关联。[1]这一关于大脑功能特化的理论被后来的科学家们用于解释两性的认知模式和智力能力上的差异。在进一步深入研究的过程中，虽有不同的解释方式，但结论却极为一致，即说明女性在视空能力上有劣势，从而认为女性在抽象思维和科学认知能力上处于劣势。
生物决定论者认为两性之间在天赋才能和认知能力上存在绝对的差异，这种差异对科学研究产生决定性的影响。
2.社会决定论
社会决定论者更关注男女社会化过程中形成的后天条件的差异，即从女科学家在成就动机、竞争力上的劣势来解释她们在科学产出和社会承认方面与男科学家的差距。他们的主要观点是：科学的性别分层的唯一依据就是男女科学家的产出率差异。
科尔兄弟（Jonathan R.Cole，Stephen Cole）通过对科学中的社会分层考察分析后发现，不同科学家由于资源占有、成果质量、奖励分配上的不同而显示出地位上的差别，科学共同体中存在着从“富有者”到“一无所有者”两个极端之间的不同层次，它们共同构成一个金字塔形的科学权威结构，其中处于顶端的是少数精英，他们因科学成就而被赋予知识权威。根据科尔兄弟的分析，科学的性别分层是科学以外的社会过程起作用的结果，包括社会选择和自我选择。这两种选择的作用是“鉴别出科学才能，把它分配到能最好的被利用的位置上，并且配置给它做出新发现所需要的资源”。[1]
社会决定论者强调科学是价值中立的，与性别无涉的。科学中的性别分层并非是科学中性别歧视的表现。科学界性别分层的唯一依据是男女科学家产出率的差异。“科学家的研究质量和在直接有助于促进科学目标的角色中的表现是评价科学家的唯一标准”。[1]在科学界，得到最高评价的工作就是促进科学知识进步的研究。根据科学家的不同贡献和角色表现给予不同程度的奖励，是激励科学家发挥才能，促进科学进步的合理方式。因此科学社会学家认为，科学领域的性别差异是两性在竞争力和产出率上的差异而被科学共同体合理筛选的结果。
3.女性主义理论
女性主义者主要从生物决定论和科学观念本身两个方面对科学性别差异理论提出质疑，在基于女性自身的立场上提供了完全不同的另一种视角。女性主义认为，科学与社会文化中的其他要素一样，是由社会构成的。正如巴伯在《科学与社会秩序》中强调应该从根本上把科学看作是社会活动，看作是发生在人类社会中的一系列行为。科学成果——科学的发明与发现是一种具有基本社会特征过程的产物。[24]女性主义者的主要观点认为，科学领域的性别差异是社会结构中性别不平等在科学领域的体现。女性主义者认为，科学性别分层理论中包含着两种偏见：一是性别偏见，即将性别归于天然的生理特征而看不到其社会文化内涵的生物决定论倾向。二是科学偏见，它一方面假定科学是客观的，独立于外在的社会文化因素而成为普遍真理的典范；另一方面又以男性气质特征来定义科学准则，将科学视为男性的特权，将科学思维视为男性的专利。正是这两种偏见导致科学与男性的天然联盟，也构成了科学与女性分离的渊源。因此，女性主义学者强调，男女两性在科学领域的性别差异并不完全是由男女两性的生理特征和科学产量所决定，而是社会建构的结果。不是女性不适合从事科学研究，而是科学从根本上看是一种男性事业，科学的所谓普遍性与客观性是以忽略与排斥女性为代价和标志的。
女性主义者认为，人类行为上的性别差异主要是由社会环境和生活经验造就的，自然科学并未提供造成这些差异的生物决定性因素的充分证据，认为两性的基因和荷尔蒙差异导致大脑结构和生理功能的差异，从而决定了男女性别角色和社会分工上的差异的生物决定主义，是简单化的、片面的理论。与其说生物学为性别观念提供了科学依据，不如说生物学本身建立在性别观念基础之上，又是促使性别观念进一步强化的有力工具。
女性主义者进一步对科学理论、观念和方法本身提出了质疑。他们认为，科学一方面以价值中立和与性别无涉自居，而另一方面却将男性规则规定为科学的普遍准则，主观上将女性被视为不具备同等条件，因此没有能力或兴趣从事科学研究。
女性主义者还强调，“女性对科学和科学对女性的双向选择的阻力主要来自社会的性别偏见和女性处于这种文化环境中竞争力和能力上的劣势”。[1]即女性与科学的分离来自于性别偏见与科学偏见二者的共同作用。因此，女性主义者一边要求揭示传统学术研究中包含的男性中心主义偏见，另一方面要求建构女性主义者自己的知识体系和学术传统，建议以女性经验为来源建构女性主义科学模式。
三、传统的性别角色——工具性男人与感情性女人
性别角色在心理学上被解释为“社会按照人的性别而分配给人的社会行为模式”。[11]早在远古时代，就形成了男耕女织、男主外女主内的社会分工。随着社会的发展，男女两性社会职能的差异被以伦理道德的形式进一步强化了。心理学认为，男女两性由遗传决定，但男女在家庭生活和社会生活中扮演什么样的角色，则是自儿童时期接受成人影响和教育的结果。即在性别角色形成的过程中，虽有生物遗传的作用，但起决定性作用的是以伦理、道德、风俗、传统等形式存在的社会文化。
美国20世纪70年代的女性主义者确定了性别和社会性别之间的区别，指出“社会性别”表现“男性气质”和“女性气质”代表了男性和女性的文化特征。社会性别是一种文化构造和社会建构，它与纯粹生理意义上的性别之间并不存在必然的关联。
传统文化里，男女性别特质有太多的不同。大体上来讲，男性应是进取的、独立的、少情感的、客观的、不易受他人意见左右的。他们知道自己的方向，能做抉择，并有自信心、有理解力、有竞争性、有野心。而女性则被认为是灵活的、富情感的、温和并善解人意的，女人极需安全感、不易隐藏其情绪，也不易分清感情与理想。她们难于做决定、不精于科学与数理、理解力差、不善经商……，不如男性有野心及竞争性。总之，传统上，男人被认为是主动的、积极的，而女性则是被动的、消极的。[8]
社会科学学者们用工具性和情感性（instrumental and expressive）这两个名词来区别这些传统的特质。传统性别定型观念中的这些对立和差别决定了男性与女性不同的角色分工及社会地位。男人被认为比女人更富有进取心，更易做出客观判断，因而适合各项社会公共活动（包括科学活动）并成为其中的开拓者、领导者和组织者；而女人被认为易受情绪左右而无法理性地思考和判断，因而适合于个人情感活动，她们更关注具体的家庭、孩子、自己的身体感受等属于私人世界的东西，从而成为男人世界的附属品。因此，传统的性别角色是同性别偏见密切相联的，是互为因果的。在传统社会文化中，以低估、轻视女性为基本内容的性别偏见的存在，正是传统性别角色形成的原因，反过来，性别角色的存在又加剧了性别偏见。
虽然现在对有关性别角色特质的观点已发生了一些改变，但这些传统观念在科学文化中仍有明显的表现（表2）。
表2 与科学有关的典型性别角色特质女性 男性
不进取 进取
不独立 独立
富感情，不隐藏感情 无感情，几乎永远隐藏感情
非常主观 非常客观
服从，易被影响 支配，不易被影响
被动 主动
无竞争性，无野心 有竞争性，有野心
不合逻辑 合逻辑
无冒险性，难下决心 有冒险性，有决心
对艺术、文学有兴趣 对科学、技术有兴趣
长期以来，人们一直努力设法了解自己周围的世界，其结果，产生了某些形式上的知识体系和追求知识的过程。20世纪末期，才称其为“科学”。传统性别观念在科学领域主要通过性别角色期待、性别角色扮演和性别刻板印象形成科学的性别差异。
首先性别刻板印象造成科学对女性的明显排斥。一些科学哲学家曾提出，某些学科不能吸引女性是因为男性与女性观察世界和积累知识的方式不同。现代科学始终被认为是致力于对自然界进行控制和主宰。崇尚主宰与控制自然是男性精神的内在特征，而女性更注重人际关系的和谐。不平等的社会性别意识确立了智慧与男性气质的关系，同时确立自然和女性气质的关系，这两种关系又服从于知识/权威之间的关系，从而确立了男性对自然的主导地位。在科学领域，突出表现出“客观性”=“男性”，客观性思维被表现为“男性思维”。凯勒（Evelyn Fox Keller）指出，科学、客观性与男性化之间的普遍联系被看作一种世界观。它不仅反映了男女个人的生理和智力能力，而且反映了一种集体意识；这种普遍联系实际上是由一组身体和语言创造的信念，这一信念在语言的帮助下获得一种力量，这种力量制约着男女个人的选择。[6]主流社会科学的规范模式是由男性创造和规定的，从其研究领域和对象、主题和内容、方法与结论等各方面来看，都是符合男性中心的价值体系。科学的“男性气质”过于注重男性所关注的领域和议题，忽略和排斥女性的认知和情感，使女性和女性世界成为科学中无形的、看不见的东西。[21]女性主义社会学家多萝西·史密斯（Dorothy Smith）认为，社会科学之所以无视女性和女性的经验，就因为女性被认为是情绪化的、非理性的，女性的经验被视为主观的、不真实的，因而不能作为构成知识的基础。[21]甚至时至今日，女性仍然被以种种不同的借口和微妙的方式劝阻着不要涉足数学和自然科学领域。研究表明，问题并不在于女性对计算机没有兴趣，或是天生能力不足，而在于她们从很小的时候起，接触计算机的机会就受到了多种限制。[23]性别刻板印象的“滞后反应”表现为当女性在科学学习上遇到困难时，男女两性的失败归因就变成了影响女性进步的致命因素。大量研究表明，男性往往比女性更容易夸大自己的成就，也更愿意以一种自我肯定的方式来总结自己的成功或失败。女性则往往对自己的能力缺乏信心，认为学习成绩不佳是自己智力不如男生。家长、教师和社会舆论也助长女性的科学自卑和男性的科学优势。用欧文·戈夫曼（Erving Goffman）的话来说，人们对自我意识的评价是与他人有关的。[19]性别刻板印象强化男性是科学的主体，女性与科学则是两个互不包含的范畴。这种科学的“男性气质化”反过来又使许多女性将科学视为男性“特权领地”，而对科学敬畏有加。
性别角色扮演的差异使男性有充足的时间和特权从事科学研究。科学或者是他们的现有职业，或是他们闲暇时的爱好。科学的专门化要求精力专一集中。而女性特别是已婚女性很少有时间专门从事科学研究，并且很少受过与科学相关的高级智力才能的培养。首先，主持家务和照料家庭被认为是每一个家庭女性的责任。如果她有学习和研究科学的需要，只能抓住点滴可以利用的短暂时间。一些女性科学家强调来自其自身文化教育的影响，在她们成长的过程中，家庭和社会对她们的教诲是，在成为专业人士之前，应该先做好妻子和母亲。[20]正如穆勒的质疑：“妇女做的每一件事都是在剩余时间干的。在需要不断注意并需要把生活的主要兴趣集中在上面的一些事情上，如果妇女未获得最高的盛名，又有何奇怪的呢？”。[7]
性别角色期待阻碍女性对科学成就的追求。从事科学研究需要两个重要的条件：高度的训练和对成功（名声）的热切渴望。男性热爱名声是被教育和社会舆论鼓励的，为了名声而“轻视娱乐去做长期耐心的苦工”，被视为“崇高理想”的一部分。而对女性来说，这些野心的目标都是关闭的。很少女性有追求功名的渴望，她们的雄心一般局限于较狭小的范围。她们寻求的成功是对周围人际关系的影响，她们希望被他人喜欢、爱慕和敬佩。而追求科学名声被认为是“非女性化”和“去女性化”行为。女性普遍存在“惧怕成功”的心理特征。玛蒂娜·霍妮发现女性惧怕成功，而这种惧怕来自女性特征与成功之间的冲突。女性对成功的惧怕源于“跟随女性成功而来的一系列消极舆论和歧视，因为人们认为女性的成功是对男性的威胁，是女性气质沦丧的表现”。[6]
传统性别观念和文化在科学领域以性别角色期待、性别角色扮演以及性别刻板印象的形式表现出科学性别差异，而科学与女性的分离反过来又强化了传统性别观念，造成科学性别化和女性在科学与现代数字技术领域的边缘地位，对女性涉足科学和技术领域产生了不利影响。
要消除科学的性别鸿沟，克服女性的科学自卑和低参与，提高女性的科学技术成就和地位，就必须消除传统性别观念的消极影响，建构新的性别观念与科学观念。重要的是在教育和文化两个方面做出努力。
（1）加强女性科学教育
科学技术领域的性别差异与男女受教育的状况和水平的差异直接相关。一直以来，女性的教育处于变化之中，19世纪及之前，女性被拒于正规教育之外，妇女运动的兴起，才逐渐使女性获得了受教育的权利。到近代，随着教育民主化思潮和女权主义运动的蓬勃开展，女性受教育的规模和层次不断提高。尽管女性在争取受教育权利和参与到社会公共领域方面取得了巨大的成就，但她们仍被排斥在科学之外，在科学研究中处于弱势地位。女性接受高等教育并获得学位的人数通常低于男性，并且从专业选择上，女性更多地集中于人文、社会科学领域，而较少选择理工科专业。同时这种反差还随学历层次的升高而增大。女性高等教育状况限制了她们参与科学研究的条件、资格和能力。作为群体，参与科学研究队伍数量的不足限制了科学研究成果的竞争力。因此，教育，特别是高等教育必须将科学大门向女性开放，提升女性学生的科学意识和科学水平，激发她们的科学研究动机和抱负水平。
传统性别角色理论认为，女性心理成长过程与男性不同，女性在讲述其成长经历时，更多的是强调责任和义务，而不是像男性一样强调冒险与成功，这是女性从其少年期就逐渐形成的母性角色所决定的。这种强调关爱与和平的责任道德观影响着女性科学事业的发展，导致了现代科学理论中的若干偏见，如女性更容易学习人文和社会科学而不是自然科学。所以高等教育体系要有针对性的改变传统性别专业选择模式，制定有利于女性选择传统男性专业的措施，打破专业选择的性别隔离，培养大量的女性高科技人才。
（2）文化因素
在现代科学界，许多女性科学家仍然感到她们没有得到业已确定的科学组织或许多她们的男性同事的认真对待。“女性与科学的分离”并非只是女性本身问题，而更多的在于社会环境加诸其身的有形的、无形的影响力。女性在当前尽管有平等的机会来从事科研工作，但女性从事科学研究的历史较短，高层次的科学人才中女性数量较少，她们在科研系统中还未得到真正平等的对待。
首先，观念上的转变。必须唤醒社会对女性的尊重，对女性价值的肯定，对女性从事科研工作的信任。平等界定男女双方在家庭中的责任和义务，使优秀的女性人才不会因家庭干扰而影响科学研究。但同时应认识到这种观念上的转变是十分缓慢和长期的过程。
其次，制订有利于女性科学研究的政策。欧洲的学者对此提出综合性的政策建议，其中包括：采取合理且有效的岗位招聘方式，对一些职业中断的女性科研工作者提供知识更新和子女照料的项目，提供专门针对女性的研究席位和研究资助，支持建立女性科研者的研究网络等。[5]积极行动政策的制订是尽快改善女性科技人员境遇的有效手段。
第三，树立成功的科学女性典型。有一些所有希望进入科学领域的女性都会面临的障碍，其中最主要的包括：自我评价较低，缺乏可以效仿的角色榜样。不少调查显示：相对于男性而言，女性普遍存在自我评价较低，自信心差的问题，自我评价较低必然导致女性在科学职业选择上谨小慎微，总觉得自己不具备足够的资质。角色模式对于女性也是十分重要的，一个成功的角色模式可以使女性认识到，女性在专业技术领域中取得成功不仅是可能的，也是正常的。最具特色的例子就是细胞遗传学家巴巴拉·麦克林道克。她指出，科学不仅取决于自然，而且取决于“对生物体的感受”。她还认为，“对生物体的感受”同时又是一种思维状态，是一种知识的源泉，是日常试验、观察、解释结果的源泉以及研究的源泉。麦克林道克的所作所为提供了一个多样化、完全不同的事实：一位女性打破了科学常规和性别常规。麦克林道克以其独特的方式重新确立了“科学”“自然”“女性”的内涵，融入了认知和情感的内容，使重新考察“女性”“科学”“智慧”与“自然”的范畴成为必要。形成女性科学角色模式的最根本途径是吸收更多女性进入科学技术领域。在教育体制中增加女性的入学人数。
