《COMPUTERS and EDUCATION》：The Impact of the Testing Environment on Gender Differences in Mental Rotation Performance: Does Virtual Reality Make a Difference?
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空间旋转能力测试环境对性别差异的影响研究。通过虚拟现实、平板和纸笔三种条件，发现男性在所有条件下表现更优，但技术环境缩小了差距，认知努力可能部分介导性别差异。
Kozlova Zoya | Cera Raphael | Hoyer Christoph | Flegr Salome | Kuhn Jochen | Isabelle Hofer
德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学心理学系
摘要
心理旋转能力在STEM学科的学习成果中起着关键作用。目前仍有争议：男性是否在心理旋转任务中表现优于女性，如果确实如此，原因是什么？现有的心理旋转测试（MRTs）因其设计上的偏向性而受到批评。在我们的研究中，我们尝试通过将这种测试整合到沉浸式虚拟现实（iVR）环境中来克服潜在的设计偏见。在731名大学生的样本中，我们考察了iVR环境对男性和女性MRT表现的影响，将其与（a）纸笔测试条件和（b）平板电脑测试条件进行比较。研究结果表明，在所有三种条件下，男性的MRT表现始终优于女性。然而，在这两种技术支持的条件下，这种差异有所减弱。根据中介模型，认知努力在纸笔测试和平板电脑测试条件下部分解释了性别差异，但在iVR条件下则没有这种效应，这表明感知到的心理工作负荷在性别差异中的作用可能因测试环境的不同而有所变化。
部分内容摘录
心理旋转作为空间能力的一个方面
空间能力包含多个因素，但传统上被定义为五个方面的结构：空间可视化、空间关系、闭合速度、闭合灵活性以及感知速度（Carroll, 1993）。其中，空间可视化是空间能力最核心的组成部分（Carroll, 1993; Schneider & McGrew, 2012）。它指的是感知复杂模式并在心中模拟这些模式在变换后的样子。
样本与研究设计
共有731名医学生（234名男生和497名女生）参与了这项研究。参与者的平均年龄为21岁（M = 21.71，SD = 3.57）。他们被随机分配到三种测试条件之一：iVR（N = 243）、平板电脑（N = 246）或纸笔测试（N = 242；见图2）。
在平板电脑条件下，有74名男生和172名女生，平均年龄为21.35岁（SD = 2.88）。纸笔测试条件下有79名男生和163名女生。
描述性统计
表1展示了按性别和测试条件划分的MRT表现描述性统计结果。在所有条件下，男性参与者的表现始终优于女性参与者。在男性中，纸笔测试条件下的平均得分最高（M = 7.97，SD = 2.47），而平板电脑条件下的平均得分最低（M = 6.49，SD = 2.45）。相比之下，女性参与者的表现在不同条件下的稳定性较好，平均得分较为一致。
总体讨论与启示
本研究的目的是探讨心理旋转测试环境的变化（该测试常因性别偏见而受到批评）对男性和女性表现的影响。我们比较了三种测试格式下的MRT结果：纸笔测试、平板电脑测试和沉浸式虚拟现实（iVR）测试。我们假设（H1）性别差异在纸笔测试条件下最为明显，在平板电脑和iVR条件下会减弱，女性的表现会趋近于男性。
结论
本研究旨在探讨测试环境的变化（特别是将MRT从传统的纸笔格式转变为平板电脑和iVR格式）对男性和女性表现以及整体性别差距的影响。尽管测试题目在结构上保持不变，但数字环境的特点（例如iVR中的3D视角）改变了参与者与刺激物的互动方式及其感知方式。
我们的研究发现，尽管女性在某些方面表现不佳，但在整体上，技术支持的环境对两性的表现影响是相对平衡的。
作者贡献声明
Raphael Cera：撰写、审稿与编辑、软件开发、项目管理。
Zoya Kozlova：撰写初稿、数据可视化、项目管理、方法论设计、数据分析、概念构建。
Christoph Hoyer：撰写、审稿与编辑、研究指导、方法论设计、概念构建。
Jochen Kuhn：撰写、审稿与编辑、研究指导、概念构建。
Salome Flegr：撰写、审稿与编辑、项目管理、数据管理。
Sarah Isabelle Hofer：撰写……
未引用参考文献
Hoyer and Girwidz, 2020; Bartlett and Camba, 2022; Brooke, 1996; Cho and Suh, 2023; College Entrance Examination Board, 1939; Hayes, 2018; IBM Corp., 2023; Microsoft, 2024; Miller and Halpern, 2013; Nazareth et al., 2019; Unity Technologies, 2021.
