与现代的刻板印象相反，自然界的法则曾经被认为是年轻女性教育的基本组成部分。
一位母亲将一个橙子切成两半，向她的孩子展示半球的概念
有时候历史会让人大感意外。对过去的回顾可以迅速推翻我们以为始终正确的想法。例如，尽管如今的物理学界正在努力摆脱“物理学这一学科属于男生而不适合女生”这个观念，但这种刻板印象其实只有大约一百年的历史。曾几何时，物理学（它直到19世纪下半叶还被称为自然哲学）是属于女孩子的学科。
美国通过女子专科学院、私立女子学校和女子大学对妇女进行科学教育的历史由来已久。虽然19世纪的科学教育对于白人中上层阶级来说最为易得，但是天主教徒、新教徒，甚至是部分精英阶层中的黑人和美国原住民妇女都可以接受科学教育。历史学家金 · 托利（Kim Tolley）、玛格丽特 · 纳什（Margaret Nash）和杰西卡 · 林克尔（Jessica Linker）等人已经证明，在对年轻女孩和妇女的教育中，一个重要的部分就是自然哲学：它是对实在物质的科学研究，包括它们的构成、行为和背景。事实上，托利证实，自然哲学在女孩教育中的重要性被认为比在男孩的教育中更高。学校里，上自然哲学课的女生多于男生，并且许多有影响力的科普和教育文献都是由妇女撰写的。
然而，到了20世纪初，如今盛行的“物理是男孩的学科”这一观念已经占据了主导地位。那么，情况为何会出现变化——是什么发生了改变呢？
科学和上帝
在19世纪初，女子中学一词在一定程度上可以和“女子专科学院”“私立女子学校”互换，这类学校招收十几岁到二十出头的学生。1800年前后，它们通常宣传教授英语、算术和地理课程。但是，地理课涵盖的内容远远超出了各国国名及其首都。地理课的课程可能包括矿物质、气压、太阳系和其他物理科学方面的讨论。
到了19世纪20年代和30年代，科学课程进一步扩展。位于康涅狄格州的哈特福德私立女子学校于1823年开始招生，提供地理、自然哲学、化学、算术、代数和几何学课程。纳什在对91所女子专科学院的研究中发现，提供代数课程的学院数量从19世纪20年代的19%增加到了19世纪30年代的67%。此外，到了19世纪30年代，其中72%的学院教授植物学，77%教授化学，68%教授天文学。科学很好地融入了女性的基础和中等教育。
然而，在女子学校里，没有哪门科学课的普及程度比自然哲学更广泛。纳什的调查显示，在19世纪20年代和30年代，84%的女子专科学院提供自然哲学课程。此外，托利调查了北卡罗来纳州、弗吉尼亚州和一些北部州的学校，她发现自然哲学是女子学校中最常教授的科学课程——比天文学、化学、植物学、矿物学或博物学更为普遍。而女生们也学得很好：托利对1845年波士顿19所学校的竞争性考试进行了比较，结果显示，不仅女生参加自然哲学考试的人数超过了男生，她们的成绩也比男生更优异。
自然哲学的核心是研究地球和宇宙中的自然法则。一门自然哲学课程应该包括力学、机械学、光学、热学、基础天文学等等。但是19世纪早期的自然哲学教育与今天的物理教育在许多方面有所不同。例如，虽然教师可能会进行科学演示（尽管许多女子专科学院的预算较少，它们仍然购置了实验设备），但学生并不会亲自参与实验操作。实验室教育直到19世纪末才在美国发展起来。此外，基础和中等学校阶段的自然哲学教育主要是概念性的。对于现代的物理系学生来说，图2中的示意图看上去或许很眼熟，但是当时的物理学习中是不会出现数值计算的。数学与物理教育的交织发展于19世纪，它与实验室教育一样，最初也最快地在大学阶段扎了根。
图1一位父亲在起居室里向他的家人们展示空气泵。背景里，其他自然哲学仪器排列在置物架上。起居室往往是进行科学演示、讨论和幼儿教育的场所
图2尽管当时的自然哲学教学内容以定性为主，但简·马塞特的自然哲学著作中包含了许多当今的物理学生和教师也会觉得眼熟的示意图。此处的示意图选自介绍复合运动和确定物体质心的章节
但也许两个学科之间最大的区别在于宗教在其中的作用：自然哲学用物质世界来证明上帝创造万物的神奇和无所不包。自然哲学与宗教之间的联系是一场更大规模的自然神学运动的一部分，这场运动于18世纪初在英国流行起来，其支持者认为，自然的机制或设计证明了造物主的存在。整个18世纪，自然神学在美洲殖民地和美国都很流行，例如，著名的神学家乔纳森 · 爱德华兹（Jonathan Edwards）以对自然世界的研究来补充他的圣经论著和宗教祷文。在1795年至1837年的“第二次大觉醒”期间，美国许多新教教派复兴，宗教热情普遍高涨，信徒们也鼓励对自然世界的研究。林克尔提出，自然哲学被认为可以提高智力和道德的坚韧性，并成为反对非宗教和迷信的堡垒。
在一定程度上，自然哲学借助道德和宗教维度变得与女孩的教育密切相关。例如，1834年，牧师和神学家约翰 · 勒德洛（John Ludlow）在奥尔巴尼一所新建女子学院的开幕式上宣称，“对科学和对启示宗教的分析最终将收束于同一点。那一点，如果可以称为‘一点’的话，即看不见的上帝。祂同时是两者的基础。因此，不论你是研究科学还是研究启示，都只不过是在同一本伟大的书中细读不同的章节，这本书已由造物主在祂创造的智慧生灵面前摊开。”
有用的教育
只需看一眼当时的某些教育材料，就可以发现自然哲学是如何教授的，又为什么如此普遍地见于女孩子的学校教育。常用的部分书本包括简 · 马塞特（Jane Marcet）的《关于自然哲学的对话：学科要素详解》（1826），理查德 · 帕克（Richard Parker）的《自然哲学第一课——旨在教授科学要素》（1848）和《少年哲学：常见对话中的哲学——旨在教授幼童思考》（1851），以及玛丽 · 斯威夫特（Mary Swift）的《儿童自然哲学第一课》（1839年第三版）。斯威夫特是康涅狄格州利奇菲尔德私立女子学校的第二任校长，她著有两本亲子问答对话形式的自然哲学入门书。
图3自然哲学教育对男孩和女孩有不同的意义。罗洛是一系列著名儿童教育书籍中的虚构主人公，他的自然哲学研究得到了博学的母亲和姐姐的帮助，但他对学识的应用?如楔子和其他简单机器的使用?则以他的父亲和男性工人为榜样，将它们投入到工业用途中
虽然斯威夫特和帕克的书是为年幼孩童所写，但斯威夫特无疑会把同样的道德价值观植入她为中学生写的课程中。幼儿书籍的结构也可以模仿宗教教育文体，采用教义问答的形式：学生需要背出口头对话问答的答案。对于年纪较大的学生来说，马塞特的书采取了一种对谈的形式，交谈双方是老练而博学的B夫人与两位分别叫艾米丽和卡罗琳的年轻女性。虽然马塞特的书没有特定的目标读者，但是它们经常被用作中学的教科书，其中的对话体后来也被玛丽 · 汤森德（Mary Townsend）和伊丽莎白 · 卡里 · 阿加西（Elizabeth Cary Agassiz）这样的教科书作者模仿。
图4 图中有个女孩在撒盐，男孩在结冰的步道上滑倒了
自然哲学课不仅仅是为女学生准备的——斯威夫特、马塞特和帕克的书都是同时面向男女生的。但是，它们因学生的性别不同而有着不同的意涵。在男子大学，古典课程是高等教育的标志，科学被认为具有职业或低等的性质。相比之下，在女子学院，科学教育通常是上层阶级教育的标志。即使在同一所学校教授同样的材料，男女学生也会把它们用于不同的目的。例如，根据利奇菲尔德学院（当时是男女同校）一位教师的说法，给男学生上的天文学课教授实用的航海技能。对于女学生，同样的内容则被用来展示“上帝宇宙的奇迹”。
然而，要真正理解这个时期，我们必须摒弃现代的偏见，即认为男生接受了有用的科学教育，而女生接受的科学教育短暂、不实际。正如林克尔所说，18、19世纪对于何为“有用”教育的理念与今天不同。课程不仅因其可以应用于实际劳动或职业劳动而被视作有用，也可出于文化或意识形态的原因而被认为有用。例如，马塞特和阿尔米拉 · 哈特 · 林肯 · 菲尔普斯（Almira Hart Lincoln Phelps）等教科书作者认为，妇女和女孩接受化学教育是合理的，因为化学既有家庭用途，也有宗教用途：烹饪、清洁和欣赏上帝的创造。这种理论所支持的科学教育水平远远超过了仅仅满足家庭或宗教需求所需的最低限度。
即使是所谓的装饰性学科，如缝纫、舞蹈和绘画，也往往与学术性学科紧密交织在一起。想想插图在植物学中的重要性吧，尤其是在摄影发明之前。另一个例子是，地理常常是在刺绣地图的过程中教授的。地理学被吹捧为有助于培养妇女和女孩的精神自律，同时也是通过描绘美国这一年轻国家的成功扩张来灌输民族主义的一种便捷方式。自然哲学教育的正当性通过它所传授的有关宇宙的一切知识来体现，包括宗教、伦理以及实践三个层面。
为妻、为母、为师
妇女在维护和传播价值观方面具有特殊的作用，因为幼儿的教育由她们负责。在儿童上小学之前，他们最初的教育往往是在家中由母亲或女性亲属提供的。对于许多贫困学生来说，这可能就是他们所接受的全部教育，尤其是在“普通”学校（也就是我们如今所说的公立学校）肆意发展起来之前。
1820年以后，美国社会经济的巨大变化加强了道德教育的必要性。西进运动、选举权范围扩大以及向城市的迁移都对传统社会秩序体系的力量提出了挑战。通过家庭和迅速扩大的正规学校系统，教育向学生灌输了社会规范，同时随着儿童迁离出生社群的可能性越发提高，教育也帮助他们为此做好了准备。随着越来越多的男性户主外出工作，母亲们在智力和道德教育方面发挥了更大的作用。人们对女教师的日益偏爱反映了这样一个观念：母亲是最伟大的道德榜样，具有最伟大的道德影响力。
历史学家琳达 · 科贝尔（Linda Kerber）创造了“共和母亲”一词来解释当时的普遍观点。理想的共和母亲是一位为了维护新生的共和国而将政治和家庭价值结合在一起的妇女。她向孩子们灌输价值，让丈夫走上正道，从而发挥引导这个年轻国家发展的作用。事实上，在美国独立后的数十年里，改革者们曾利用共和母亲这一形象为扩大女性教育的范围作辩护。启蒙思想和某些知识的实际必要性也对18、19世纪妇女受教育机会的增长作出了重大的贡献。
但是，共和母亲的概念仅仅适用于白人妇女，而且它只主张白人妇女接受教育。因此，尽管几十年来黑人男性和女性活动家始终在积极倡导，白人私立女子学校（包括北部各州的那些）仍基本禁止黑人妇女入学，这也就不奇怪了。一个例外是位于纽约克林顿的私立年轻女子家庭学校，这是一所由白人废奴主义者开办的以白人为主的私人女子学校，也是北方第一批混校的私立女子学校之一。参加私立女子学校的黑人妇女通常会进入由白人废奴主义者开办、男女同校的高等教育机构，例如俄亥俄州的奥伯林大学（后来的奥伯林学院）。
当时只有少数几所黑人私立女子学校，大多数非裔美国人开办的学校都是男女同校，要么是因为他们相信混校教育有好处，要么是出于对成本的实用主义考量。这些少见的面向黑人妇女和女孩的私立学校之一是莎拉 · 马普斯 · 道格拉斯（Sarah Mapps Douglass）在费城开办的学校，该校非常重视科学教育。道格拉斯的私立女校最终在19世纪50年代并入了有色人种青年学院，第一位获得物理学博士学位的非裔美国人爱德华 · 布歇（Edward Bouchet）也会在那里教书。
尽管共和母亲这一典范并不完全适合非裔美国妇女和儿童，历史学家卡布里亚 · 鲍姆加特纳（Kabria Baumgartner）指出，公民素质教育同样是19世纪早期非裔美国人教育的重要组成部分。特别是，许多非裔美国妇女主张基督教家庭观念，这一观念认为妇女具有独特的资格，可以在其家庭领域提供道德和教育权威。虽然像凯瑟琳 · 比彻（Catherine Beecher）这样的白人女性教育倡导者支持同样的意识形态，但在非裔美国妇女中，基督教家庭观念可以成为提升团体内地位的有力工具。
变化的时代
直到19世纪后期，妇女作为儿童第一位老师的角色仍然证明教女孩物理是件合理的事。1887年，物理学家威廉 · 安东尼（William Anthony）在向美国科学进步协会发表讲话时表示：
“不仅是男孩，女孩也应该接受（物理科学）训练，以便自然的伟大真理能够成为后代的遗产，从孩子的婴儿时期起就教授给他们……此刻，我想起了一个五岁的小男孩，我是在今年夏天遇到他的，他的父亲拥有一座磨坊和许多机器，他的母亲是少数几个对物理法则有着天然洞察力的女性之一。这个男孩学到了许多……一部分是因为磨坊的环境，但主要是因为他母亲的教导……”
但变化正在发生。20世纪初，超过一半的中学物理学生是女性，但到1950年只剩下20%～30%是女生。作为工业和高等教育格局变化的一部分，许多学校不再要求毕业生上物理课，物理日益被视为一门男性化的学科。
造成这种转变的原因有很多，包括更广泛的文化规范的变化和科学的专业化，但其中一些原因直接源于中学和大学。首先，在19世纪，越来越多的大学向女性敞开大门，越来越多的女性开始追求高等教育。名牌大学教育的标志是古典课程，因此女子大学越来越多地采用古典教育的要求来提高自身的地位，而中学则增设了古典课程以跟上潮流。一些学校甚至鼓励女生放弃理科课程，转而学习拉丁语或希腊语。因此，即使科学课逐渐转由男生主导，人文学科却经历了相反的趋势。古典学在大学教育中的首要地位自此减弱，但其早期重要性所带来的影响至今仍未断绝。
其次，20世纪初，随着各州政府通过了教育法令，上中学的工薪阶层儿童比以往任何时候都要多。许多州和学校随即重新调整了课程设置，使之对工薪阶层的学生而言更有价值，因为这些学生可能永远不会上大学，也不需要知道任何深奥的知识。女学生被指导去上打字课和家政课，远离那些不那么直接有用的科目，比如物理。
根据学生的需要调整教育的过程也受到更广泛、更普遍的性别差异讨论的影响。教育工作者和学校管理人员担心，科学研究可能会使女生变得男性化——当时的科学研究已经完全脱离了宗教和情操，如今的物理学是物理学而非自然哲学了。他们认为，如果女孩要接受科学教育，那最好是家政学这一“家庭科学”。一些女科学家甚至将家庭科学作为职业生涯规划。在大学及以上的层次，家政学往往是女性在科学领域工作、进行适合女性的研究的一种方式。然而，在中学阶段，家政课的主要目的是帮助女孩（尤其是工薪阶层和非裔美国女孩）为她们可能的未来职业做准备，比如家政劳动者、妻子和母亲，而不是科学家。
为什么现在会与过去如此不同？我们对其他领域快速发生的文化变革并不陌生，例如，服装流行的变化极其迅速。但是说到谁更擅长科学、谁对科学更感兴趣，相关观念似乎更为长久难变。即使是人们刻意地努力使物理课堂更具包容性，也不得不与女孩并不真正属于这里、不想来这里的刻板印象做斗争。那么，当你想到曾几何时，科学教育中的性别期望曾与今日截然相反，就能从中受到很大的启发。它展示了文化实际上极为无常易变，在很大程度上取决于它所属的时间和地点。
假如文化可以随着时间的推移而改变，那么就让我们努力把它变得更好吧。
资料来源Physics Today
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本文作者乔安娜·贝尔曼（Joanna Behrman）是美国物理研究所物理历史中心公共历史学家