The gender equality paradox in science, technology, engineering, and mathematics education: a focus on intraindividual academic strengths
Balducci, Marco (2025-06-17)
The gender equality paradox in science, technology, engineering, and mathematics education: a focus on intraindividual academic strengths
(17.06.2025)
Turun yliopisto
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0216-3
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0216-3
Tiivistelmä
ABSTRACT
Whether sex differences increase or decrease as more gender equality is achieved remains debatable. Some scholars argue that these differences result from socialization processes and, thus, should diminish when countries progress toward gender equality. Conversely, others predict the opposite pattern, which they refer to as the gender equality paradox. The debate has primarily focused on sex disparities in inorganic science, technology, engineering, and mathematics (STEM) educational fields due to their association with various long-term socioeconomic outcomes, such as the gender pay gap. In fact, despite numerous efforts, women remain underrepresented in these fields—a trend that seems particularly pronounced in more gender-equal countries.
Among the numerous STEM-related factors (e.g., academic skills and personality) proposed to influence this paradoxical trend, intraindividual strengths have recently emerged as a potential critical component. Intraindividual strengths refer to a student’s relative advantage in mathematics, reading, or science compared with their overall scores and independent of peers’ performance. Girls generally perform better in reading than in mathematics or science, while boys generally perform better in mathematics or science than in reading. Sex differences in intraindividual strengths have been linked to career choices in STEM and also appear to follow a pattern consistent with the gender equality paradox.
However, there has not yet been a comprehensive assessment of the gender equality paradox in STEM-related factors, and it remains unclear whether this phenomenon is widespread or specific to a few domains. Moreover, despite their potential relevance, sex differences in intraindividual academic strengths remain largely understudied.
This study aimed to synthesize the literature on the gender equality paradox in STEM-related factors, such as academic skills and personality, to develop a theoretical framework for future research addressing this phenomenon. Additionally, it sought to examine sex differences in intraindividual academic strengths to shed light on the underrepresentation of women in STEM fields.
The research comprised three studies. Following the PRISMA guidelines, Study I involved a systematic review of published scientific literature on STEM-related sex differences in academic skills (in mathematics, reading, and science), as well as personality models (Big Five, HEXACO, basic human values, and vocational interests), and their associations with gender equality indicators. Subsequently, employing data from five recent waves (2006−2018) of the Programme for International Student Assessment (PISA), along with Spearman correlation and ordinary least squares models, Studies II and III investigated how sex differences in intraindividual academic strengths vary with increases in the Global Gender Gap Index (GGGI) from the World Economic Forum—both overall (Study II) and at different levels of academic achievement (bottom 5%, top 5%, and average) (Study III).
The literature review indicates that the gender equality paradox has been extensively studied across many domains and is consistently observed, particularly in personality traits and reading skills. In contrast, sex differences in mathematics appear to emerge regardless of country-level gender equality. Additionally, the review highlighted the potential key role of intraindividual academic strengths in explaining the underrepresentation of women in STEM, although few studies have addressed them. Building on these findings, the results from Studies II and III align with previous research on sex differences in intraindividual strengths. A relative advantage for girls in reading was observed widely across countries and achievement levels, just as a relative advantage for boys was found in mathematics and science. Additionally, the gender equality paradox consistently emerged in sex differences in reading and science as intraindividual strengths, both across PISA waves and achievement levels. In contrast, sex differences in mathematics as intraindividual strengths do not appear to be related to the GGGI.
In the last part of this dissertation, the results are discussed in the context of expectancy-value theory, which posits that intraindividual strengths should influence future career choices. On this premise, limitations are addressed, and recommendations are proposed for future research as well as new policies aimed at reducing the underrepresentation of women in STEM.
KEYWORDS: Science, technology, engineering, and mathematics; STEM; gender equality; intraindividual strengths; personality; sex differences; Programme for International Student Assessment TIIVISTELMÄ
On edelleen kiistanalaista, lisääntyvätkö vai vähenevätkö sukupuolierot sukupuolten tasa-arvon edistyessä. Osa tutkijoista väittää, että nämä erot johtuvat sosiaalis-tumisprosesseista ja siten niiden tulisi vähentyä maiden tasa-arvoistuessa. Toiset taas ennustavat päinvastaista ilmiötä, jota kutsutaan sukupuolten tasa-arvon paradok-siksi. Keskustelu on keskittynyt erityisesti sukupuolieroihin epäorgaanisilla STEM-aloilla (luonnontieteet, teknologia, insinööritieteet ja matematiikka), koska nämä alat ovat yhteydessä lukuisiin pitkäaikaisiin sosioekonomisiin lopputulemiin, kuten sukupuolten väliseen palkkaeroon. Lukuisista ponnisteluista huolimatta naiset ovat edelleen aliedustettuina näillä aloilla, ja tämä suuntaus näyttää olevan erityisen voimakas tasa-arvoisissa maissa
Monien STEM-alaan liittyvien tekijöiden (esim. akateemiset taidot ja persoonallisuuspiirteet) joukossa on viime aikoina noussut esiin uusi mahdollinen keskeinen selittävä tekijä: yksilönsisäiset vahvuudet. Näillä tarkoitetaan oppilaan suhteellista vahvuutta matematiikassa, lukemisessa tai luonnontieteissä hänen omiin kokonaispisteisiinsä verrattuna – siis riippumatta muiden suoriutumisesta. Tytöt suoriutuvat yleisesti paremmin lukemisessa kuin matematiikassa tai luonnon-tieteissä, kun taas pojat suoriutuvat keskimäärin paremmin matematiikassa ja luonnontieteissä kuin lukemisessa. Sukupuolierot näissä yksilönsisäisissä vahvuuk-sissa ovat yhteydessä uravalintoihin STEM-aloilla ja näyttävät seuraavan mallia, joka on yhdenmukainen sukupuolten tasa-arvon paradoksin kanssa.
Laaja-alaista arviota sukupuolten tasa-arvon paradoksista STEM-alaan liitty-vissä tekijöissä ei kuitenkaan ole vielä tehty, eikä ole selvää, onko ilmiö yleinen vai rajoittuuko se vain muutamiin osa-alueisiin. Lisäksi, vaikka näillä yksilönsisäisillä akateemisilla vahvuuksilla voi olla merkittävää selitysvoimaa, niitä ei ole juurikaan tutkittu sukupuolierojen näkökulmasta.
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli koota yhteen aiempi kirjallisuus sukupuolten tasa-arvon paradoksista STEM-alaan liittyvissä tekijöissä, kuten akateemisissa taidoissa ja persoonallisuuspiirteissä, ja kehittää teoreettinen viitekehys ilmiön tulevaa tutkimusta varten. Lisäksi tavoitteena oli tarkastella sukupuolieroja yksilönsisäisissä akateemisissa vahvuuksissa ja tuottaa uutta ymmärrystä siitä, miksi naiset ovat edelleen aliedustettuina STEM-aloilla.
Tutkimus koostui kolmesta osatutkimuksesta. Osatutkimus I oli PRISMA-ohjeistuksen mukaisesti tehty systemaattinen kirjallisuuskatsaus julkaistuihin tieteellisiin artikkeleihin, joissa käsitellään sukupuolieroja STEM-alaan liittyvissä akateemisissa taidoissa (matematiikassa, lukemisessa ja luonnontieteissä) sekä persoonallisuusmalleissa (Big Five, HEXACO, perustavanlaatuiset arvot ja ammatilliset kiinnostuksen kohteet) ja niiden yhteyttä sukupuolten tasa-arvoa mittaaviin indikaattoreihin. Tämän jälkeen osatutkimuksissa II ja III käytettiin viittä PISA-aineistonkeruuta (2006–2018) sekä Spearmanin korrelaatio- ja pienimmän neliösumman regressiomalleja sukupuolierojen tarkastelemiseksi yksilönsisäisissä akateemisissa vahvuuksissa suhteessa Maailman talousfoorumin globaaliin sukupuolten tasa-arvoindeksiin (Global Gender Gap Index, GGGI) – sekä yleisesti (osatutkimus II) että eri suoriutumistasoilla (alimmat 5 %, ylimmät 5 % ja keskiarvo) (osatutkimus III).
Kirjallisuuskatsaus osoitti, että sukupuolten tasa-arvon paradoksia on tutkittu laajasti eri osa-alueilla ja se toistuu johdonmukaisesti, erityisesti persoonallisuus-piirteissä ja lukutaidoissa. Sen sijaan erot matematiikan taidoissa näyttävät ilmenevän sukupuolten tasa-arvosta riippumatta. Katsauksessa korostui myös yksilönsisäisten akateemisten vahvuuksien mahdollisesti keskeinen rooli naisten aliedustuksen selittämisessä STEM-aloilla, vaikka niitä on tutkittu toistaiseksi vähän.
Näiden löydösten pohjalta osatutkimusten II ja III tulokset tukevat aiempaa tutkimusta sukupuolieroista yksilönsisäisissä vahvuuksissa. Tytöillä havaittiin olevan suhteellinen etu lukemisessa, ja pojilla vastaavasti matematiikassa ja luonnontieteissä – kaikissa maissa ja eri suoriutumistasoilla. Lisäksi sukupuolten tasa-arvon paradoksi ilmeni johdonmukaisesti sukupuolieroissa lukemisen ja luonnontieteiden yksilönsisäisissä vahvuuksissa sekä eri vuosina kerätyissä PISA-aineistoissa että eri suoriutumistasoilla. Sen sijaan sukupuolierot matematiikan yksilönsisäisissä vahvuuksissa eivät näytä olevan yhteydessä GGGI-indeksiin.
Väitöskirjan yhteenveto-osassa tuloksia tarkastellaan odotusarvoteorian (expectancy-value theory) näkökulmasta, jonka mukaan yksilön vahvuudet vaikuttavat uravalintoihin. Tämän pohjalta käsitellään tutkimuksen rajoitteita ja esitetään suosituksia jatkotutkimukselle sekä uusia politiikkatoimia, joiden tavoitteena on vähentää naisten aliedustusta STEM-aloilla.
ASIASANAT: Luonnontieteet, teknologia, insinööritieteet ja matematiikka; STEM; sukupuolten tasa-arvo; yksilönsisäiset vahvuudet; persoonallisuus; sukupuolierot; kansainvälinen oppimistulosten arviointiohjelma (PISA)
Whether sex differences increase or decrease as more gender equality is achieved remains debatable. Some scholars argue that these differences result from socialization processes and, thus, should diminish when countries progress toward gender equality. Conversely, others predict the opposite pattern, which they refer to as the gender equality paradox. The debate has primarily focused on sex disparities in inorganic science, technology, engineering, and mathematics (STEM) educational fields due to their association with various long-term socioeconomic outcomes, such as the gender pay gap. In fact, despite numerous efforts, women remain underrepresented in these fields—a trend that seems particularly pronounced in more gender-equal countries.
Among the numerous STEM-related factors (e.g., academic skills and personality) proposed to influence this paradoxical trend, intraindividual strengths have recently emerged as a potential critical component. Intraindividual strengths refer to a student’s relative advantage in mathematics, reading, or science compared with their overall scores and independent of peers’ performance. Girls generally perform better in reading than in mathematics or science, while boys generally perform better in mathematics or science than in reading. Sex differences in intraindividual strengths have been linked to career choices in STEM and also appear to follow a pattern consistent with the gender equality paradox.
However, there has not yet been a comprehensive assessment of the gender equality paradox in STEM-related factors, and it remains unclear whether this phenomenon is widespread or specific to a few domains. Moreover, despite their potential relevance, sex differences in intraindividual academic strengths remain largely understudied.
This study aimed to synthesize the literature on the gender equality paradox in STEM-related factors, such as academic skills and personality, to develop a theoretical framework for future research addressing this phenomenon. Additionally, it sought to examine sex differences in intraindividual academic strengths to shed light on the underrepresentation of women in STEM fields.
The research comprised three studies. Following the PRISMA guidelines, Study I involved a systematic review of published scientific literature on STEM-related sex differences in academic skills (in mathematics, reading, and science), as well as personality models (Big Five, HEXACO, basic human values, and vocational interests), and their associations with gender equality indicators. Subsequently, employing data from five recent waves (2006−2018) of the Programme for International Student Assessment (PISA), along with Spearman correlation and ordinary least squares models, Studies II and III investigated how sex differences in intraindividual academic strengths vary with increases in the Global Gender Gap Index (GGGI) from the World Economic Forum—both overall (Study II) and at different levels of academic achievement (bottom 5%, top 5%, and average) (Study III).
The literature review indicates that the gender equality paradox has been extensively studied across many domains and is consistently observed, particularly in personality traits and reading skills. In contrast, sex differences in mathematics appear to emerge regardless of country-level gender equality. Additionally, the review highlighted the potential key role of intraindividual academic strengths in explaining the underrepresentation of women in STEM, although few studies have addressed them. Building on these findings, the results from Studies II and III align with previous research on sex differences in intraindividual strengths. A relative advantage for girls in reading was observed widely across countries and achievement levels, just as a relative advantage for boys was found in mathematics and science. Additionally, the gender equality paradox consistently emerged in sex differences in reading and science as intraindividual strengths, both across PISA waves and achievement levels. In contrast, sex differences in mathematics as intraindividual strengths do not appear to be related to the GGGI.
In the last part of this dissertation, the results are discussed in the context of expectancy-value theory, which posits that intraindividual strengths should influence future career choices. On this premise, limitations are addressed, and recommendations are proposed for future research as well as new policies aimed at reducing the underrepresentation of women in STEM.
KEYWORDS: Science, technology, engineering, and mathematics; STEM; gender equality; intraindividual strengths; personality; sex differences; Programme for International Student Assessment
On edelleen kiistanalaista, lisääntyvätkö vai vähenevätkö sukupuolierot sukupuolten tasa-arvon edistyessä. Osa tutkijoista väittää, että nämä erot johtuvat sosiaalis-tumisprosesseista ja siten niiden tulisi vähentyä maiden tasa-arvoistuessa. Toiset taas ennustavat päinvastaista ilmiötä, jota kutsutaan sukupuolten tasa-arvon paradok-siksi. Keskustelu on keskittynyt erityisesti sukupuolieroihin epäorgaanisilla STEM-aloilla (luonnontieteet, teknologia, insinööritieteet ja matematiikka), koska nämä alat ovat yhteydessä lukuisiin pitkäaikaisiin sosioekonomisiin lopputulemiin, kuten sukupuolten väliseen palkkaeroon. Lukuisista ponnisteluista huolimatta naiset ovat edelleen aliedustettuina näillä aloilla, ja tämä suuntaus näyttää olevan erityisen voimakas tasa-arvoisissa maissa
Monien STEM-alaan liittyvien tekijöiden (esim. akateemiset taidot ja persoonallisuuspiirteet) joukossa on viime aikoina noussut esiin uusi mahdollinen keskeinen selittävä tekijä: yksilönsisäiset vahvuudet. Näillä tarkoitetaan oppilaan suhteellista vahvuutta matematiikassa, lukemisessa tai luonnontieteissä hänen omiin kokonaispisteisiinsä verrattuna – siis riippumatta muiden suoriutumisesta. Tytöt suoriutuvat yleisesti paremmin lukemisessa kuin matematiikassa tai luonnon-tieteissä, kun taas pojat suoriutuvat keskimäärin paremmin matematiikassa ja luonnontieteissä kuin lukemisessa. Sukupuolierot näissä yksilönsisäisissä vahvuuk-sissa ovat yhteydessä uravalintoihin STEM-aloilla ja näyttävät seuraavan mallia, joka on yhdenmukainen sukupuolten tasa-arvon paradoksin kanssa.
Laaja-alaista arviota sukupuolten tasa-arvon paradoksista STEM-alaan liitty-vissä tekijöissä ei kuitenkaan ole vielä tehty, eikä ole selvää, onko ilmiö yleinen vai rajoittuuko se vain muutamiin osa-alueisiin. Lisäksi, vaikka näillä yksilönsisäisillä akateemisilla vahvuuksilla voi olla merkittävää selitysvoimaa, niitä ei ole juurikaan tutkittu sukupuolierojen näkökulmasta.
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli koota yhteen aiempi kirjallisuus sukupuolten tasa-arvon paradoksista STEM-alaan liittyvissä tekijöissä, kuten akateemisissa taidoissa ja persoonallisuuspiirteissä, ja kehittää teoreettinen viitekehys ilmiön tulevaa tutkimusta varten. Lisäksi tavoitteena oli tarkastella sukupuolieroja yksilönsisäisissä akateemisissa vahvuuksissa ja tuottaa uutta ymmärrystä siitä, miksi naiset ovat edelleen aliedustettuina STEM-aloilla.
Tutkimus koostui kolmesta osatutkimuksesta. Osatutkimus I oli PRISMA-ohjeistuksen mukaisesti tehty systemaattinen kirjallisuuskatsaus julkaistuihin tieteellisiin artikkeleihin, joissa käsitellään sukupuolieroja STEM-alaan liittyvissä akateemisissa taidoissa (matematiikassa, lukemisessa ja luonnontieteissä) sekä persoonallisuusmalleissa (Big Five, HEXACO, perustavanlaatuiset arvot ja ammatilliset kiinnostuksen kohteet) ja niiden yhteyttä sukupuolten tasa-arvoa mittaaviin indikaattoreihin. Tämän jälkeen osatutkimuksissa II ja III käytettiin viittä PISA-aineistonkeruuta (2006–2018) sekä Spearmanin korrelaatio- ja pienimmän neliösumman regressiomalleja sukupuolierojen tarkastelemiseksi yksilönsisäisissä akateemisissa vahvuuksissa suhteessa Maailman talousfoorumin globaaliin sukupuolten tasa-arvoindeksiin (Global Gender Gap Index, GGGI) – sekä yleisesti (osatutkimus II) että eri suoriutumistasoilla (alimmat 5 %, ylimmät 5 % ja keskiarvo) (osatutkimus III).
Kirjallisuuskatsaus osoitti, että sukupuolten tasa-arvon paradoksia on tutkittu laajasti eri osa-alueilla ja se toistuu johdonmukaisesti, erityisesti persoonallisuus-piirteissä ja lukutaidoissa. Sen sijaan erot matematiikan taidoissa näyttävät ilmenevän sukupuolten tasa-arvosta riippumatta. Katsauksessa korostui myös yksilönsisäisten akateemisten vahvuuksien mahdollisesti keskeinen rooli naisten aliedustuksen selittämisessä STEM-aloilla, vaikka niitä on tutkittu toistaiseksi vähän.
Näiden löydösten pohjalta osatutkimusten II ja III tulokset tukevat aiempaa tutkimusta sukupuolieroista yksilönsisäisissä vahvuuksissa. Tytöillä havaittiin olevan suhteellinen etu lukemisessa, ja pojilla vastaavasti matematiikassa ja luonnontieteissä – kaikissa maissa ja eri suoriutumistasoilla. Lisäksi sukupuolten tasa-arvon paradoksi ilmeni johdonmukaisesti sukupuolieroissa lukemisen ja luonnontieteiden yksilönsisäisissä vahvuuksissa sekä eri vuosina kerätyissä PISA-aineistoissa että eri suoriutumistasoilla. Sen sijaan sukupuolierot matematiikan yksilönsisäisissä vahvuuksissa eivät näytä olevan yhteydessä GGGI-indeksiin.
Väitöskirjan yhteenveto-osassa tuloksia tarkastellaan odotusarvoteorian (expectancy-value theory) näkökulmasta, jonka mukaan yksilön vahvuudet vaikuttavat uravalintoihin. Tämän pohjalta käsitellään tutkimuksen rajoitteita ja esitetään suosituksia jatkotutkimukselle sekä uusia politiikkatoimia, joiden tavoitteena on vähentää naisten aliedustusta STEM-aloilla.
ASIASANAT: Luonnontieteet, teknologia, insinööritieteet ja matematiikka; STEM; sukupuolten tasa-arvo; yksilönsisäiset vahvuudet; persoonallisuus; sukupuolierot; kansainvälinen oppimistulosten arviointiohjelma (PISA)
Kokoelmat
- Väitöskirjat [2947]