Essais en économetrie et économie de l'éducation

Cette thèse est organisée en trois chapitres. Les deux premiers s'intéressent à l'évaluation, par des méthodes d'estimations, de l'effet causal ou de l'effet d'un traitement, dans un environnement riche en données. Le dernier chapitre se rapporte à l'économie de l'éducation. Plus précisément dans ce chapitre j'évalue l'effet de la spécialisation au secondaire sur le choix de filière à l'université et la performance. Dans le premier chapitre, j'étudie l'estimation efficace d'un paramètre de dimension finie dans un modèle linéaire où le nombre d'instruments peut être très grand ou infini. L'utilisation d'un grand nombre de conditions de moments améliore l'efficacité asymptotique des estimateurs par variables instrumentales, mais accroit le biais. Je propose une version régularisée de l'estimateur LIML basée sur trois méthodes de régularisations différentes, Tikhonov, Landweber Fridman, et composantes principales, qui réduisent le biais. Le deuxième chapitre étend les travaux précédents, en permettant la présence d'un grand nombre d'instruments faibles. Le problème des instruments faibles est la consequence d'un très faible paramètre de concentration. Afin d'augmenter la taille du paramètre de concentration, je propose d'augmenter le nombre d'instruments. Je montre par la suite que les estimateurs 2SLS et LIML régularisés sont convergents et asymptotiquement normaux. Le troisième chapitre de cette thèse analyse l'effet de la spécialisation au secondaire sur le choix de filière à l'université. En utilisant des données américaines, j'évalue la relation entre la performance à l'université et les différents types de cours suivis pendant les études secondaires. Les résultats suggèrent que les étudiants choisissent les filières dans lesquelles ils ont acquis plus de compétences au secondaire. Cependant, on a une relation en U entre la diversification et la performance à l'université, suggérant une tension entre la spécialisation et la diversification. Le compromis sous-jacent est évalué par l'estimation d'un modèle structurel de l'acquisition du capital humain au secondaire et de choix de filière. Des analyses contrefactuelles impliquent qu'un cours de plus en matière quantitative augmente les inscriptions dans les filières scientifiques et technologiques de 4 points de pourcentage.

Preschooler’s Comprehension of Spatial Terms

This study aims to understand individual differences in preschooler’s early comprehension of spatial language. Spatial language is defined as terms describing location, direction, shape, dimension, features, orientation, and quantity (e.g location, shape). Spatial language is considered to be one of the important factors in the development of spatial reasoning in the preschool years (Pruden, Levine, & Huttenlocher, 2011). In recent years, research has shown spatial reasoning is an important predictor of successes in STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) fields (e.g. Shea, Lubinski & Benbow, 2001; Wai, Lubinksi &Benbow, 2009). The current study focuses on when children begin to comprehend spatial terms, while previous work has mainly focused on production of spatial language. Identifying when children begin to comprehend spatial terms could lead to a better understanding of how spatial reasoning develops. We use the Intermodal Preferential Looking paradigm (IPLP) to examine three-year-old children’s ability to map spatial terms to visual representations. Fourteen spatial terms were used to test these abilities (e.g. bottom, diamond, longer). For each test trial children were presented with two different stimuli simultaneously on the left and right sides of a television screen. A female voice prompted the child to find the target spatial relation (e.g. “can you find the boy pointing to the bottom of the window”; Figure 1). A Tobii X60 eye-tracker was used to record the child’s eye gaze for each trial. For each child the proportion of looking to the target image divided by their total looking during the trial was calculated; this served as the dependent variable. Proportions above .50 indicated that the child had correctly mapped the spatial term to the target image. Preliminary data shows that the number of words comprehended in the IPLP task is correlated to parental report of the child’s comprehension of spatial terms (r[14]=.500, p<.05).

Preschooler’s Comprehension of Spatial Terms

This study aims to understand individual differences in preschooler’s early comprehension of spatial language. Spatial language is defined as terms describing location, direction, shape, dimension, features, orientation, and quantity (e.g location, shape). Spatial language is considered to be one of the important factors in the development of spatial reasoning in the preschool years (Pruden, Levine, & Huttenlocher, 2011). In recent years, research has shown spatial reasoning is an important predictor of successes in STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) fields (e.g. Shea, Lubinski & Benbow, 2001; Wai, Lubinksi &Benbow, 2009). The current study focuses on when children begin to comprehend spatial terms, while previous work has mainly focused on production of spatial language. Identifying when children begin to comprehend spatial terms could lead to a better understanding of how spatial reasoning develops. We use the Intermodal Preferential Looking paradigm (IPLP) to examine three-year-old children’s ability to map spatial terms to visual representations. Fourteen spatial terms were used to test these abilities (e.g. bottom, diamond, longer). For each test trial children were presented with two different stimuli simultaneously on the left and right sides of a television screen. A female voice prompted the child to find the target spatial relation (e.g. “can you find the boy pointing to the bottom of the window”; Figure 1). A Tobii X60 eye-tracker was used to record the child’s eye gaze for each trial. For each child the proportion of looking to the target image divided by their total looking during the trial was calculated; this served as the dependent variable. Proportions above .50 indicated that the child had correctly mapped the spatial term to the target image. Preliminary data shows that the number of words comprehended in the IPLP task is correlated to parental report of the child’s comprehension of spatial terms (r[14]=.500, p<.05).

Rethinking the STEM fields: the importance of definitions in examining women's participation and success in the sciences

This study uses longitudinal data of undergraduate students from five public land-grant universities to better understand undergraduate students’ persistence in and switching of majors, with particular attention given to women’s participation in Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) fields. Specifically, the study examines patterns of behavior of women and minorities in relation to initial choice of college major and major field persistence, as well as what majors students switched to upon changing majors. Factors that impact major field persistence are also examined, as well as how switching majors affects students’ time-to-degree. Using a broad definition of STEM, data from nearly 17,000 undergraduate students was analyzed with descriptive statistics, cross tabulations, and binary logistic regressions. The results highlight women’s high levels of participation and success in the sciences, challenging common notions of underrepresentation in the STEM fields. The study calls for researchers to use a comprehensive definition of STEM and broad measurements of persistence when investigating students’ participation in the STEM fields.

Interregional migration 'wage premia': the case of creative and science and technology graduates in the UK

We analyze the migration behavior of graduates from UK universities with a focus on the salary benefits they receive from the migration process. We focus on sequential interregional migration and specifically examine the case of Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) and Creative subject graduates. Our analysis differs from previous studies in that it accounts explicitly for migrant selectivity through propensity score matching, and it also classifies graduates into different migration behavior categories. Graduates were classified according to their sequential migration behavior first from their pre-university domicile to university and then from university to first job post-graduation. Our results show that ‘repeat migration’, as expected, is associated with the highest wage premium (around 15%). Other migration behaviors are also advantageous although this varies across different types of graduates. Creative graduates, for instance, do not benefit much from migration behaviors other than repeat migration. STEM graduates, on the contrary, benefit from both late migration and staying in the university area to work.

Why so few students do maths and science. CEPS Policy Brief No. 313, 10 January 2014

Policy-makers often fret about the low number of university graduates in the fields of science, technology, engineering and mathematics (STEM). Proposed solutions often focus on providing better information for students and parents about the employability or average wages of different fields to emphasise that STEM professions pay. This paper argues that, from a personal point of view, students are actually making rational decisions, if all benefits and costs are factored into the equation. The authors conclude, therefore, that public policy needs to change the incentives to induce students to enter these fields and not just provide information about them.

Is Competition Making a Comeback? Discovering Methods to Keep Female Adolescents Engaged in STEM: A Phenomenological Approach

The decreasing number of women who are graduating in the Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) fields continues to be a major concern. Despite national support in the form of grants provided by National Science Foundation, National Center for Information and Technology and legislation passed such as the Deficit Reduction Act of 2005 that encourages women to enter the STEM fields, the number of women actually graduating in these fields is surprisingly low. This research study focuses on a robotics competition and its ability to engage female adolescents in STEM curricula. Data have been collected to help explain why young women are reticent to take technology or engineering type courses in high school and college. Factors that have been described include attitudes, parental support, social aspects, peer pressure, and lack of role models. Often these courses were thought to have masculine and “nerdy” overtones. The courses were usually majority male enrollments and appeared to be very competitive. With more female adolescents engaging in this type of competitive atmosphere, this study gathered information to discover what about the competition appealed to these young women. Focus groups were used to gather information from adolescent females who were participating in the First Lego League (FLL) and CEENBoT competitions. What enticed them to participate in a curriculum that data demonstrated many of their peers avoided? FLL and CEENBoT are robotics programs based on curricula that are taught in afterschool programs in non-formal environments. These programs culminate in a very large robotics competition. My research questions included: What are the factors that encouraged participants to participate in the robotics competition? What was the original enticement to the FLL and CEENBoT programs? What will make participants want to come back and what are the participants’ plans for the future? My research mirrored data of previous findings such as lack of role models, the need for parental support, social stigmatisms and peer pressure are still major factors that determine whether adolescent females seek out STEM activities. An interesting finding, which was an exception to previous findings, was these female adolescents enjoyed the challenge of the competition. The informal learning environments encouraged an atmosphere of social engagement and cooperative learning. Many volunteers that led the afterschool programs were women (role models) and a majority of parents showed support by accommodating an afterschool situation. The young women that were engaged in the competition noted it was a friendly competition, but they were all there to win. All who participated in the competition had a similar learning environment: competitive but cooperative. Further research is needed to determine if it is the learning environment that lures adolescent females to the program and entices them to continue in the STEM fields or if it is the competitive aspect of the culminating activity. Advisors: James King and Allen Steckelberg

Fidelity of Implementation of Research-Based Instructional Strategies (RBIS) in Engineering Science Courses

Background Increasing attention is being paid to improvement in undergraduate science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education through increased adoption of research-based instructional strategies (RBIS), but high-quality measures of faculty instructional practice do not exist to monitor progress. Purpose/Hypothesis The measure of how well an implemented intervention follows the original is called fidelity of implementation. This theory was used to address the research questions: What is the fidelity of implementation of selected RBIS in engineering science courses? That is, how closely does engineering science classroom practice reflect the intentions of the original developers? Do the critical components that characterize an RBIS discriminate between engineering science faculty members who claimed use of the RBIS and those who did not? Design/Method A survey of 387 U.S. faculty teaching engineering science courses (e.g., statics, circuits, thermodynamics) included questions about class time spent on 16 critical components and use of 11 corresponding RBIS. Fidelity was quantified as the percentage of RBIS users who also spent time on corresponding critical components. Discrimination between users and nonusers was tested using chi square. Results Overall fidelity of the 11 RBIS ranged from 11% to 80% of users spending time on all required components. Fidelity was highest for RBIS with one required component: case-based teaching, just-in-time teaching, and inquiry learning. Thirteen of 16 critical components discriminated between users and nonusers for all RBIS to which they were mapped. Conclusions Results were consistent with initial mapping of critical components to RBIS. Fidelity of implementation is a potentially useful framework for future work in STEM undergraduate education.

Acculturation and cultural identity of immigrant youth: The impact of courses in the language and culture of origin

Career choices in the fields of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) are favoured by men and often avoided by women; on the other hand, women tend to choose fields such as the social sciences. This not only leads to a shortage of employees with STEM degrees, but also reinforces the prejudice that certain (personality) characteristics are ‘typically female’ or ‘typically male’. Career orientation motives of young women and men can have important implications for gender (a-)typical career choices. However, there is little empirical research on the correlates of career orientation motives in young women in the field of STEM. This study seeks to address this gap by outlining the components of career orientation motives and showing relationships among them. Therefore, our results provide insight into the circumstances and conditions that are associated with academic and career choices.

The Opportunity Costs of STEM Degrees and the Unmet Needs of the Low-Skilled: Two labour market problems explained. CEPS Policy Brief No. 295, 26 June 2013

There is general consensus that to achieve employment growth, especially for vulnerable groups, it is not sufficient to simply kick-start economic growth: skills among both the high- and low-skilled population need to be improved. In particular, we argue that if the lack of graduates in science, technology, engineering and mathematics (STEM) is a true problem, it needs to be tackled via incentives and not simply via public campaigns: students are not enrolling in ‘hard-science’ subjects because the opportunity cost is very high. As far as the low-skilled population is concerned, we encourage EU and national policy-makers to invest in a more comprehensive view of this phenomenon. The ‘low-skilled’ label can hide a number of different scenarios: labour market detachment, migration, and obsolete skills that are the result of macroeconomic structural changes. For this reason lifelong learning is necessary to keep up with new technology and to shield workers from the risk of skills obsolescence and detachment from the labour market.

L’importance du rendement, du soutien des adultes, des attentes de réussite et de la valeur accordée aux mathématiques dans les choix de filières de formation préuniversitaire des étudiantes issues des séquences de mathématiques enrichies

La présente étude s’intéresse aux choix de filières de formation des filles comparées aux garçons. La présence des filles dans les filières de formation dans le domaine des sciences, de la technologie, du génie et de la mathématique (STGM) est moins importante que celle des garçons. Ce fait est documenté dans la plupart des pays industrialisés (OCDE, 2013). Les décideurs sont préoccupés par cette sous-représentation des filles et des femmes dans ces domaines et s’affairent à comprendre le phénomène, dans le but d’agir pour changer la situation (Drouin et al., 2008; MCCCF, 2011). Or, les facteurs d’influence pour expliquer cet écart entre les garçons et les filles sont nombreux et ne font pas l’objet d’un consensus dans la littérature (Ceci et al., 2009). Toutefois, plusieurs s’entendent pour dire que les mathématiques, importantes dans les profils de formation en STGM, et la façon dont les filles les perçoivent pourraient expliquer, en partie, leurs choix (Rowan-Kenyon et al., 2012 et Wang et al., 2013). Ces auteurs ont aussi suggéré que le contexte social et les croyances des filles au sujet des mathématiques seraient déterminants dans le processus de choix impliquant cette discipline. Un modèle théorique sociocognitif, inspiré par les travaux de Lent et al, (1994-2006), expliquant le processus de choix scolaires et professionnels a permis de conceptualiser les liens entre les déterminants socio-motivationnels spécifiques aux mathématiques. L’objectif général de la présente étude était de mieux documenter l’importance des mathématiques dans les choix de filières de formation menant aux carrières en STGM. Spécifiquement, nous avons examiné les relations entre le rendement en mathématiques, la perception des élèves quant au contexte social (soutien des parents et enseignants), leurs attentes de réussite, la valeur qu’ils accordent aux mathématiques (sentiment d’autoefficacité, anxiété, perception de l’utilité et intérêt) et les choix de filières de formation générale après leur secondaire (sciences humaines sans mathématiques, sciences humaines avec mathématiques, sciences de la santé et sciences pures). Nous avons exploré les distinctions entre les filles et les garçons. Pour ce faire, 1129 élèves finissants ont été questionnés au sujet de leurs motivations en mathématiques et de leurs intentions de formation post-secondaire. Par la suite, une comparaison entre les 583 filles et les 543 garçons a été réalisée par des analyses de régression logistiques multinomiales. Les résultats montrent que plusieurs déterminants permettent de dégager des similitudes et des différences quant aux choix de filières de formation des filles et des garçons. D’abord, il semble que pour la plupart des élèves, filles ou garçons, un rendement élevé et un important soutien des enseignants tel que perçu par les élèves à la fin du secondaire est davantage lié aux choix de filières en sciences pures et en sciences de la santé qu’en sciences humaines avec ou sans mathématiques. Toutefois, le soutien des parents perçu est plus déterminant pour les filles qui choisissent les sciences de la santé que pour les garçons. Le soutien des enseignants perçu est plus déterminant pour les garçons qui choisissent les sciences humaines que pour les filles. Aussi, un faible sentiment d’autoefficacité en mathématiques serait associé au choix de filières en sciences humaines, alors qu’une forte anxiété en mathématiques chez les filles serait associée aux filières en sciences de la santé. Pour les garçons, c’est davantage l’intérêt en mathématiques qui est déterminant pour choisir la filière des sciences pures. La perception de l’utilité des mathématiques est déterminante à la fois pour les garçons et pour les filles qui choisissent les filières de sciences les menant à des carrières en STGM. En somme, nos résultats suggèrent que le soutien en mathématiques de la part des adultes significatifs, tel que perçu par les élèves, est moins prépondérant que les attentes de réussite (sentiment d’autoefficacité et anxiété) et la valeur accordée aux mathématiques (intérêt et utilité perçue) pour comparer les garçons et les filles dans leurs choix de filières. À la lumière des résultats obtenus, il nous semble que l’implantation de mesures, dans les milieux scolaires, pour renforcer le sentiment d’autoefficacité des jeunes filles en mathématiques et surtout pour diminuer leur taux d’anxiété dans cette matière serait une voie prometteuse pour atteindre la parité entre les garçons et les filles dans les filières en STGM.

L’importance du rendement, du soutien des adultes, des attentes de réussite et de la valeur accordée aux mathématiques dans les choix de filières de formation préuniversitaire des étudiantes issues des séquences de mathématiques enrichies

La présente étude s’intéresse aux choix de filières de formation des filles comparées aux garçons. La présence des filles dans les filières de formation dans le domaine des sciences, de la technologie, du génie et de la mathématique (STGM) est moins importante que celle des garçons. Ce fait est documenté dans la plupart des pays industrialisés (OCDE, 2013). Les décideurs sont préoccupés par cette sous-représentation des filles et des femmes dans ces domaines et s’affairent à comprendre le phénomène, dans le but d’agir pour changer la situation (Drouin et al., 2008; MCCCF, 2011). Or, les facteurs d’influence pour expliquer cet écart entre les garçons et les filles sont nombreux et ne font pas l’objet d’un consensus dans la littérature (Ceci et al., 2009). Toutefois, plusieurs s’entendent pour dire que les mathématiques, importantes dans les profils de formation en STGM, et la façon dont les filles les perçoivent pourraient expliquer, en partie, leurs choix (Rowan-Kenyon et al., 2012 et Wang et al., 2013). Ces auteurs ont aussi suggéré que le contexte social et les croyances des filles au sujet des mathématiques seraient déterminants dans le processus de choix impliquant cette discipline. Un modèle théorique sociocognitif, inspiré par les travaux de Lent et al, (1994-2006), expliquant le processus de choix scolaires et professionnels a permis de conceptualiser les liens entre les déterminants socio-motivationnels spécifiques aux mathématiques. L’objectif général de la présente étude était de mieux documenter l’importance des mathématiques dans les choix de filières de formation menant aux carrières en STGM. Spécifiquement, nous avons examiné les relations entre le rendement en mathématiques, la perception des élèves quant au contexte social (soutien des parents et enseignants), leurs attentes de réussite, la valeur qu’ils accordent aux mathématiques (sentiment d’autoefficacité, anxiété, perception de l’utilité et intérêt) et les choix de filières de formation générale après leur secondaire (sciences humaines sans mathématiques, sciences humaines avec mathématiques, sciences de la santé et sciences pures). Nous avons exploré les distinctions entre les filles et les garçons. Pour ce faire, 1129 élèves finissants ont été questionnés au sujet de leurs motivations en mathématiques et de leurs intentions de formation post-secondaire. Par la suite, une comparaison entre les 583 filles et les 543 garçons a été réalisée par des analyses de régression logistiques multinomiales. Les résultats montrent que plusieurs déterminants permettent de dégager des similitudes et des différences quant aux choix de filières de formation des filles et des garçons. D’abord, il semble que pour la plupart des élèves, filles ou garçons, un rendement élevé et un important soutien des enseignants tel que perçu par les élèves à la fin du secondaire est davantage lié aux choix de filières en sciences pures et en sciences de la santé qu’en sciences humaines avec ou sans mathématiques. Toutefois, le soutien des parents perçu est plus déterminant pour les filles qui choisissent les sciences de la santé que pour les garçons. Le soutien des enseignants perçu est plus déterminant pour les garçons qui choisissent les sciences humaines que pour les filles. Aussi, un faible sentiment d’autoefficacité en mathématiques serait associé au choix de filières en sciences humaines, alors qu’une forte anxiété en mathématiques chez les filles serait associée aux filières en sciences de la santé. Pour les garçons, c’est davantage l’intérêt en mathématiques qui est déterminant pour choisir la filière des sciences pures. La perception de l’utilité des mathématiques est déterminante à la fois pour les garçons et pour les filles qui choisissent les filières de sciences les menant à des carrières en STGM. En somme, nos résultats suggèrent que le soutien en mathématiques de la part des adultes significatifs, tel que perçu par les élèves, est moins prépondérant que les attentes de réussite (sentiment d’autoefficacité et anxiété) et la valeur accordée aux mathématiques (intérêt et utilité perçue) pour comparer les garçons et les filles dans leurs choix de filières. À la lumière des résultats obtenus, il nous semble que l’implantation de mesures, dans les milieux scolaires, pour renforcer le sentiment d’autoefficacité des jeunes filles en mathématiques et surtout pour diminuer leur taux d’anxiété dans cette matière serait une voie prometteuse pour atteindre la parité entre les garçons et les filles dans les filières en STGM.