《Proceedings of the Design Society》：Design exercises as confidence equalizers: differences in confidence between male and female students
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简短的设计练习能否同等提升男性和女性学生的自信心？在一项为期7学期、包含426名学生（女201人，男225人）的研究中，女性学生报告了较低的初始自信心（p<.001, g=0.31），但在完成四项应用性设计练习（屈服与强度、蠕变、冲击、疲劳）后，其最终自信心及
简短的设计练习能否同等提升男性和女性学生的自信心？在一项为期7学期、包含426名学生（女201人，男225人）的研究中，女性学生报告了较低的初始自信心（p<.001, g=0.31），但在完成四项应用性设计练习（屈服与强度、蠕变、冲击、疲劳）后，其最终自信心及提升幅度与男性学生持平。回归分析显示，最终自信心和自信心变化量（Δ）在性别间无显著差异（p=.42, g=0.03）。将主动式设计整合融入工程科学课程可能有助于缩小工程领域自信心与自我效能感（self-efficacy）的性别差异。研究队列中的性别平衡可能抑制了典型的性别差距，这凸显了情境因素对于实现教育公平的关键作用。
该研究聚焦于工程教育中的核心议题：设计整合型学习体验对男女学生自信心发展的影响机制。在工程教育领域，基于性别的自信心差异长期被视为影响学生坚持学业、专业认同与学业表现的重要因素。既往文献多使用"gender"（社会性别）框架分析此类差异，而本研究采用机构注册数据中所记录的"sex"（生理性别）进行分类讨论。大量研究表明，工程领域中的女性即便在学业成绩相当或更优的情况下，其自信心水平仍普遍低于男性，这种差异与自我效能感及专业身份认同密切相关，进而影响学习动机与长期留任率。因此，深入理解设计导向学习体验中男女学生自信心的发展规律，对于构建包容且高效的工程教育项目至关重要。
研究人员 proposes to investigate whether short, integrated design exercises that had previously demonstrated overall confidence improvements produce equivalent effects for male and female students. 此项研究扩展了Krauss（2025）的前期工作——该研究证实嵌入材料工程课程的四项设计练习能显著提升学生自信心，但此前分析将学生群体视为同质群体而未区分性别。若自信心与自我效能感在男女学生中的发展轨迹存在差异，则前期研究的结论在未经性别校正的情况下难以直接推广。本研究通过纳入更多队列数据、引入性别分层假设并应用新的统计检验方法，系统检验了相同练习是否对两性产生等同影响，以及性别是否调节初始自信心、最终自信心或自信心变化。
在理论基础层面，自信心在学生将分析性知识转化为设计推理能力的过程中扮演核心角色。设计导论课程被广泛认为是培养该能力的关键环境，通过结构化的创造性问题解决与自我评估机会促进能力建构。然而，当设计教学与工程科学内容相分离时，学生往往难以将理论理解与实际设计问题相衔接，导致其感知胜任力下降。研究表明，包含迭代、反思与协作要素的真实应用体验能够有效强化技术能力与本研究中的自我效能感。本研究直接构建于这一理论基础之上，分析四项聚焦不同主题的设计练习中基于性别的自信心差异，并特别关注研究队列近乎平衡的性别构成——这一独特情境可能抑制或改变在性别比例失衡机构中常见的自信心差异。
研究样本涵盖七个学期（2021年秋季至2025年秋季）共426名本科二至四年级学生，其中女性201人、男性225人。参与者来自一所小型STEM导向的文理学院，均已完成材料工程课程中的相关理论与实验教学。四项设计练习分别为：（1）受拉杆件设计——在多变目标与约束条件下进行材料选择与几何优化；（2）高温压缩圆盘设计——涉及蠕变与应力松弛问题；（3）冲击载荷汽车保险杠设计——考虑温度影响的简化模型；（4）疲劳失效分析——循环载荷下杆件设计。每项练习均在对应理论授课结束后立即实施，时长为两个半课时（等效75分钟）。
研究采用 Nine-point Likert scale（9点李克特量表）测量自我报告的自信心水平，1分表示"完全没有信心"，9分表示"绝对有信心"。自我报告自信心作为自我效能感的有效代理变量，在工程设计教育研究中已得到广泛应用。每项练习前后分别采集初始与最终自信心评分，形成配对数据，并计算变化量（Δ = 最终值 ? 初始值）。应答数据按机构注册记录中的性别信息进行编码。
统计分析方法方面，研究构建了多组假设体系：H1-H3检验所有练习合并后性别对初始、最终及变化自信心无显著影响；H4-H6分别检验四项练习内部的性别效应；H7-H8则针对跨练习重复出现的通用性题目（Statement 3）进行检验。采用多元线性回归分析，以性别为二元变量（男性=1，女性=0），设计练习标识符（DE2-DE4）为分类预测变量，并纳入性别与练习的交互项以评估调节效应。效应量采用适用于不等组样本的Hedges' g（Hedges' g）进行小样本偏差校正。
研究结果显示，在合并分析所有设计练习的Statement 1、2、4、5时（排除重复出现的Statement 3），仅初始自信心存在统计显著的性别差异：男性学生报告了更高的初始自信心（β=0.30, p=0.008），效应量接近中等（g≈0.30），经Holm-Bonferroni校正后仍保持显著。然而，最终自信心（p=0.092）与自信心变化量（p=0.182）均无显著性别差异，效应量可忽略不计。分别考察四项练习时，初始、最终及变化自信心均未发现显著性别差异，各练习内效应量均较小（|g|<0.20），置信区间大幅重叠。对于跨练习重复的通用性题目Statement 3，初始自信心随练习推进显著提升（DE2: β=0.95, p=0.0003; DE3: β=1.46, p<.001; DE4: β=0.81, p=0.002），但性别主效应（β=0.30, p=0.10）及所有交互项（p>.25）均未达到显著水平，表明两性学生以相似速率提升。
关键发现可概括为：男性学生以略高的初始自信心进入设计练习，但该差异在练习结束后完全消除；女性学生的自信心增益与男性相当，最终实现同等水平的最终自信心。这一模式在四项独立练习中保持一致，且不受练习主题（屈服强度、蠕变、冲击、疲劳）的调节。
在讨论部分，研究人员深入阐释了上述发现的多重意涵。初始自信心的性别差距并非源于技术准备不足——所有参与者均已完成相应的理论与实验内容——而是反映了工程文化中的身份认同与归属感差异。这一解释与Bandura的社会认知理论中自我效能感的经典论述相契合：自信心作为动机、坚持度与表现的关键前置因素，在技术领域尤为重要。既往研究一致表明，男女自信心差异不能由学业成就解释，而更多关联于文化和身份相关因素。本研究中女性学生尽管掌握同等预备知识，仍以较低自信心进入设计情境，印证了"感知归属感"而非"技术就绪度"的主导作用。
设计练习消除初始差距却不损害男性学生自信心的"均衡化"模式具有重要教育学意义。这种收敛效应表明，以掌握为导向的真实设计体验能够作为"标准化"经历，使最初低估自身能力的学生达到与同伴同等的自我效能感水平。考虑到自信心、身份认同与工程教育坚持度之间的 established relationships，这种收敛可能通过增强学生的专业身份认同感知，进而促进长期留任与职业选择。
Statement 3的独特纵向模式值得特别关注：随着练习重复，学生在将设计目标、功能与约束转化为性能指标方面的通用设计推理自信心稳步提升，且该增长完全不依赖于性别。这一发现暗示，重复性设计活动的自信心累积效应具有普遍适用性，为课程设计中结构化重复策略的嵌入提供了依据。
研究人员同时审慎讨论了研究情境的特殊性。近乎平衡的性别构成（女性占47.2%）可能抑制了在男性主导环境中更为显著的自信心差距，这一"情境调节"假设与工程教育公平研究的最新进展相呼应。据此推测，在性别比例更为失衡的机构中，初始差距可能更大、收敛速度可能更慢，但这一推断有待跨情境验证。
研究结论部分明确指出：多项设计练习后学生表现出强劲且一致的自信心增益；尽管男性初始自信心较高，该差异在每次练习后均告消失；自信心的跨性别正常化未以牺牲男性学生利益或整体学习收益为代价。这些设计练习因而提供了公平的收益分配，同时支持技术能力与自我效能感的发展。研究人员特别强调，队列的性别平衡可能调节了差距幅度，未来研究应在不同性别比例的场所检验此"正常化效应"是否依赖于课堂人口统计学特征。此外，种族与族裔交叉性的考量、超出单门课程的纵向追踪、以及设计解的正确性分析，均被列为优先发展方向。
该论文发表于《Proceedings of the Design Society》，其学术贡献在于：以大规模纵向数据证实了嵌入工程科学课程的短结构化工设计练习可作为"自信心均衡器"，为工程教育公平提供了可扩展的干预路径；同时揭示了性别平衡情境下自信心差距的特殊表现形态，丰富了情境因素在工程教育研究中的理论认识。研究人员呼吁将设计中心方法不仅视为技术学习的载体，更作为增强自我效能感与归属感的机制性工具，从而在能力培养与情感发展之间实现关键平衡，塑造"既有能力又有信心"的未来工程师。
