新兴领域学科会聚发展趋势的测度方法及应用

覃雪+单承伟+栾春娟+黄福

[摘要]探索新兴学科会聚发展趋势的测度方法与指标，有助于我们把握新兴领域的发展趋势，理解新兴学科形成与演进的机理，对国家前沿交叉学科发展的战略部署，具有重要的决策支撑作用。基于科学技术会聚发展的理论，提出新兴领域学科会聚发展趋势的测度指标与方法，并对纳米科技的学科会聚指数进行了实证分析。结果显示，纳米科技学科会聚指数远远高于SCI-E数据库中整体学科会聚指数，纳米科技发展过程中呈现出发散与收敛等特征。测度方法具有广泛的应用性，实证分析结果对纳米科技发展的决策具有重要的指导意义。

[关键词]新兴领域；学科会聚指数；测度方法；纳米科技；科技会聚；学科分类

探索新兴领域学科会聚发展趋势的测度方法与指标，有助于我们把握新兴领域的发展趋势，理解新兴学科形成与演进的机理，对国家前沿交叉学科发展的战略部署和科技人力资源配置等，具有重要的决策支撑作用。本文在研究新兴领域学科会聚发展趋势的测度方法与指标的基础上，以纳米科技为应用实例，分析纳米科技学科会聚发展趋势，并将其与SCI数据库所收录的整体学科会聚发展趋势进行比较，进而把握新兴学科会聚发展的特征，以期为新兴学科的发展决策提供支撑，促进和推动新兴领域的蓬勃发展。

在全球科学技术竞争日益激烈的当今时代，越来越多的国家将其科技发展的重点放在新兴的学科交叉领域。与此同时，新兴领域的发展也引起国内外学者们的广泛关注。学者们关注的重点主要集中于：医学领域的新兴发展趋势、大众媒介监测系统的新兴趋势、新兴研究领域的识别方法、科学技术新兴发展前沿的形成模式、新兴纳米生物技术领域的发展分析等。尤其是新兴纳米科学技术领域的发展，更是受到学术界的高度重视。但我们尚未发现关于新兴领域学科会聚发展趋势的测度方法与指标相关的研究成果。本文要解决的主要问题：

1）理论、方法与指标：新兴领域学科会聚发展趋势测度的理论、方法与指标；

2）实证分析：纳米科技学科会聚发展趋势测度；SCI数据库收录的整体学科会聚发展趋势分析；新兴纳米科技学科会聚发展的特征。

1数据来源和理论、方法与指标

1.1数据来源

本研究数据来源于美国汤姆森路透（Thomson Reuters）出版的、基于ISI Web of Knowledge检索平台的、科学引文索引数据库SCI-E（Science Citation Index-Expanded）。该数据库提供1900年以来6000多种期刊的题录、文摘、参考文献信息，涉及自然科学和工程技术的所有领域。数据库每周更新。我们检索了数据库收录的1900-2014年问全部纳米科技（nanoscience nanotechnology）论文（article）。结果发现纳米科技论文分布于1966-2014年间，于是我们利用SCI-E数据库自带的分析软件analyze，提取了该期间每一年度纳米科技论文的学科分布（web of science category）统计信息，以这些数据作为纳米科技会聚发展趋势测度的基本数据来源。同时，我们检索了SCI-E数据库收录的1966-2014年问全部论文，作为整体学科会聚发展趋势，将其与纳米科技的会聚发展趋势进行比较。本研究中数据检索的时间为2015年2月26-28日。

1.2理论、方法与指标

本研究所依据的主要理论，是科学技术会聚发展的理论。科学技术在会聚发展过程中，不断吸收、借鉴、移植其他学科领域的相关理论和方法，尤其是新兴领域与新兴学科，更是在已有学科发展的基础上产生和形成的。科学技术会聚发展的具体表现，即是一项研究成果往往跨越了多个学科领域，在SCI-E数据库中的表现具体为一篇论文涉及了多个学科领域。

研究中运用的主要方法，是借助SCI-E数据库中的学科分类（web of science category），对新兴领域的学科分布进行统计与计算。学科会聚发展的指标，我们提出学科会聚指数指标，该指标的界定是，一个学科的全部论文跨越的所有学科数量，与其全部论文数量之比，以公式（1）表示。新兴学科会聚指数

2实证分析与结果

2.1纳米科技学科会聚指数与SCI整体学科会聚指数发展趋势的比较

2.1.1纳米科技学科会聚指数的发展趋势

在SCI-E数据库中，纳米科技的论文分布于1966-2014年共计49年间。我们分别统计每个年度的纳米科技论文数量和这些论文跨越的全部学科数量；而后依据公式（1），計算得出这49年问每个年度的纳米科技学科会聚指数；最后绘制出纳米科技学科会聚指数发展趋势图（图1的主坐标轴）。为了便于解读纳米科技学科会聚发展趋势，我们同时在图1的次坐标轴绘制了纳米科技论文的发展趋势。

图1显示，纳米科技学科会聚发展指数介于3.00-3.81之间，整体呈现曲折上升的趋势。1966-1989年间，纳米科技学科会聚指数波动较大，在此期间，纳米科技论文的数量发展较慢，该阶段属于纳米科技学科发展的起步阶段；自1990年开始，纳米科技学科会聚指数开始明显比较平稳地增长，相应地，纳米科技论文自1991年开始进入比较快速的稳步增长阶段；纳米科技学科会聚指数在2005年达到49年间的最高值3.8 1，之后开始呈现缓慢下降的趋势，体现了新兴学科发展过程中的发散与收敛趋势。

2.1.2SCI-E整体学科会聚指数的发展趋势

为了更好地理解纳米科技学科会聚指数的发展特征，我们选择了同一时间段（即1966-2014年问）的SCI-E整体学科论文，逐年统计和计算了其学科会聚指数后，绘制了SCI-E整体学科会聚指数发展趋势图（图2主坐标轴）。同样，为了更好地解读SCI-E整体学科会聚发展趋势，我们同时在图2的次坐标轴绘制了SCI-E全部论文的发展趋势。

图2显示，SCI-E整体学科会聚发展指数介于1.38-1.67之间，整体呈现明显的上升发展趋势。1966-1976年间，SCI-E整体学科会聚指数波动稍微大些；白1977年开始，SCI-E整体学科会聚指数开始比较平稳地随着SCI-E全部论文数量的增长而不断增长；自1988年开始，SCI-E整体学科会聚指数的发展速度更快了。

2.1.3二者的比较

从整体上说，纳米科技的学科会聚指数远远高于SCI-E数据库中的整体学科会聚指数：前者的学科会聚指数的平均值为3.30，而后者的学科会聚指数平均值为1.52；这充分揭示出纳米科技发展的多学科、跨学科特征。同时，图1和图2反映出纳米科技学科会聚指数的发展趋势波动比SCI-E数据库中整体学科会聚指数的发展趋势波动更大些，揭示了新兴学科发展过程中不断选择与融合其他学科的动态发展过程。

2.2纳米科技会聚其他学科发展的三阶段比较

在不同的发展阶段，纳米科技会聚的其他学科类别和指数是否不同呢？我们首先运用SPSS软件中的聚类分析方法，将纳米科技的发展过程分为3个阶段；而后采用纳米科技会聚其他学科指数的指标，对该问题进行实证分析。以期发现纳米科技在不同发展阶段会聚其他学科的不同特征。纳米科技会聚其他学科的指数，等于某个时间段纳米科技论文在某个学科的分布数量，与该时间段全部纳米科技论文数量之比。表1至表3分别列出了纳米科技发展的3个阶段中纳米科技会聚的前10位其他学科及其会聚指数。

表1显示，第一阶段，与纳米科技学科会聚程度最高的学科是应用物理学，会聚指数达到75.899%；排在第二位的是电气电子工程学，会聚指数达到75.545%；纳米科技会聚这两个学科的指数远远高于其他学科。对材料科学多学科的会聚指数为18.063%；对冶金与冶金工程学的会聚指数为17.142%；对仪器仪表学、工程多学科和制造业工程学3个学科的会聚指数皆为5.968%；另外3个学科物理化学、电化学和分析化学的会聚指数则低于1%。

表2显示，第二阶段，纳米科技会聚其他学科不如第一阶段那么集中，相对比较分散和均衡。会聚的前4位学科的指数分布于30%-50%之间。其中，与纳米科技学科会聚程度最高的学科是材料科学多学科，会聚指数为49.823%；排在第二位的是应用物理学，会聚指数为48.713%；排在第三位和第四位的分别是电气电子工程学和冶金与冶金工程学；会聚其他学科的指数明显低于前4位。

表3显示，第三阶段，纳米科技会聚其他学科指数最高的是材料科学多学科，指数高达77.05%。该阶段是纳米科技高速发展的阶段，跨学科的纳米材料研究成果大量涌现。会聚指数20%-50%的其他学科，还有应用物理学、物理化学、化学多学科和凝聚态物理学4个学科。10%-20%之间的有电气电子工程学和冶金与冶金工程学；不足10%的有生物技术与应用微生物学和生物物理学。

3结论与讨论

3.1主要结论

本文依据科学技术会聚发展的理论，提出新兴领域学科会聚发展趋势的测度指标与方法。借助SCI-E數据库中的学科分类数据，以学科会聚指数这个指标，对1966-2014年共计49年问的新兴领域纳米科技的学科会聚指数进行了实证分析，并将其与SCI-E数据库中整体学科的会聚发展指数进行了比较，主要得到如下结论。

纳米科技学科会聚发展指数平均为3.30，远远高于SCI-E数据库中整体学科会聚指数的平均值1.52，揭示了纳米科技作为新兴学科形成与发展的跨学科和多学科特征。就整体发展趋势而言，与SCI-E数据库中整体学科会聚发展的趋势相比较，纳米科技学科会聚发展的趋势波动较大，反映了新兴学科发展过程中的动态选择与融合的趋势。就纳米科技发展过程中3个不同阶段会聚的前10位其他学科来看，纳米科技的发展经历了集中——发散——集中的过程，类似于新兴技术发展过程中的发散与收敛趋势，揭示了新兴领域形成与演进的机理。

3.2讨论

本研究的创新之处在于：提出了基于科学技术会聚发展理论的新兴学科会聚发展趋势的测度指标与方法，并运用其对1966-2014年共计49年间的新兴领域纳米科技的学科会聚发展趋势进行了实证分析，揭示了新兴领域动态发展过程中的发散与收敛特征和形成与演化机理。

本研究中提出的新兴学科会聚指数测度的理论、方法和指标，具有比较广泛的应用性，不仅可以应用于自然科学新兴领域学科会聚发展趋势的测度，还可以应用于社会科学领域以及自然科学与社会科学交叉领域的学科会聚发展趋势测度。不仅能够应用于大科学时代宏观层面的研究，还能够应用于中观层面的机构之间会聚指数的分析与比较，以及微观层面的高产者会聚指数的分析与比较等。

本文关于纳米科技学科会聚发展趋势的测度结果，一方面，能够帮助我们正确理解和把握纳米科技发展的多学科特征；另一方面，纳米科技会聚其他学科的具体程度，对纳米科技发展过程中的科技人力资源配置、科技经费的分配和科学技术合作与交流等管理活动，具有重要的参考价值。