基于引文分析法的学科关联性实证研究——以H大学工程科学为例

周思佳

一、导言

学科是科学知识体系的及原结构层次，是具有特定研究对象的科学知识分支体系。一门成熟的学科对应一门“常规科学”，拥有其自身的研究范式。大学是由主体学科、主干学科、支撑学科和特色学科组成的体系［1］。长期以来，我国高等教育学科体系是由一级学科、二级学科等组成，根据《学位授予和人才培养学科目录（2018年版）》，目前国家共设置一级学科111个，人才培养、科学研究、学位授予等均基于此学科建设体系开展。然而随着社会的发展，所呈现的科学技术问题日益表现出巨型化和复杂化，问题解决的常常需要多个学科领域的知识融合、渗透。高校作为科研重镇，也是以科学研究、人才培养等形式服务社会的重要主体，面对问题的巨型化和复杂化，也需要对学科体系进行适当地优化整合以更好地实现“问题导向”。自2017年开始，国家部委相继颁布《新工科研究与实践项目指南》《关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知》《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》等文件。这一系列文件和举措，提出了“新工科”的概念，并从目标、理念、结构、模式、质量和成果等方面提出了“六个更加”，开拓了工程教育改革新路径，为新工科建设定下新的更高的目标和要求；正式确认公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单，要求高校要立足学校自身的办学定位和发展规律，优化学科布局，打破学科壁垒，整合学科资源，构建起“核心—主体—支撑”的层次关系，促进基础学科、应用学科交叉融合，以期在前沿和交叉学科领域培育新的学科生长点［2］。由此可见，学科的交叉往往是新科学的生长点和新的科学前沿，也最有可能产生新的科学突破［3］。学科交叉将是未来推动高校学科建设的重要路径之一。为此，近年来高校相继成立创新型研究机构，使之都具备以交叉学科研究为驱动的核心关键要素［4］。

美国国家科学院曾在2004年对交叉科学研究明确了定义：交叉科学研究是由团队或个人进行研究的一种模式，它们把来自两个以上的学科或者专业知识团体的信息、数据、方法、工具、观点、概念和理论融合起来，从根本上加深理解或解决那些超出单一学科范围或研究实践领域的问题［5］。

然而，不同学科之间是否具有交叉的潜力？哪些学科之间最具有交叉的可能性？同样几个学科，在不同的高校背景下，交叉潜力是否一样？高校作为学科建设主体，必须了解学校学科发展现状，分析学校学科之间的关联情况，得出某一学科与其他学科的紧密程度和亲缘关系，以推测学科间交叉、融合和发展的趋势。

目前，国内对于学科之间关联性的研究主要聚焦在不同的研究领域和不同的研究主体［6］。杨良斌［7］等人根据文献计量学的相关测度知识，提出了多学科度、专业度、学科交叉度和合作度四个指标作为跨学科的测度指标，并对Web Of Knowledge数据库中SCI中的8个研究领域内的文章、引文和作者机构进行实证研究，计算得出各研究领域的指标数据，并给出各研究领域的主学科和第一客学科的学科类别及引文类交叉度。许海云［8］等人对学科交叉研究进行了综述，他们提出学科交叉性测度属性有学科多样性和学科聚合性两大属性，又分为丰富度、平衡性、差异度、核心—边缘度、网络分派度、网络密度和网络中心势七个子属性。徐迎迎［9］基于AVMS模型对图书情报学有关学科交叉研究的文献进行可视化分析，得出学科交叉研究方法主要为引文分析、社会网络分析、共词分析。林原［10］等人基于引文分析的视角，分析了当代工程科学内部结构及外部关系，得出了工程科学16个子学科的文献互引状况。魏海燕［11］、徐迎迎［12］、蔡璐［13］使用引文分析法，分别开展了情报学、图书情报学、高等教育学与相关学科的关联性研究。综上，引文分析法已被广泛、成熟地运用于交叉学科关联性的研究。

引文分析法首次首次应用在1927年［14］，目前已被广泛应用于研究文献利用规律、科学评价、科学预测和研究科学与社会的关系等［15］。引文分析法可以通过多维角度来反映学科间的相互交叉、相互渗透，进而有助于研究者们和高等院校打破传统的学科分类界线，预测学科交叉方向、学科聚类群体和学科发展的趋势［2］227。

二、研究对象与研究方法

1.研究对象

H大学是一所拥有百余年办学历史，以水利为特色、工科为主、多学科协调发展的教育部直属高校。学校共有40个学位授权点，覆盖了哲学、经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、农学、管理学等9个学科门类，其中16个一级学科博士学位授权点、37个一级学科硕士学位授权点、19个硕士专业学位类别授权点、63个本科专业。水利工程、环境科学与工程2个学科入围一流学科建设名单，工程学、环境/生态学、计算机科学、材料科学、地球科学5个学科进入ESI世界排名前1%［16］。本研究拟以H大学工程科学为研究对象，分析工程科学与其他学科的关联现状，得出工程科学与其他学科发展的紧密程度和亲缘关系，以推测学科间交叉、渗透和衍生的趋势。

2.研究方法

2001年，汤森路透发布基本科学指标数据库（ESI），它作为衡量科学研究绩效、跟踪科学发展趋势的基本分析评价工具，是当今普遍用以评价大学和科研机构国际学术水平及影响力的重要指标，也是全球公认的判断学科发展水平的重要参照之一。ESI将其收录的期刊按学科归属划分为了包括工学（3）、生命科学（4）、社会科学（2）、理学（5）、农学（2）、医学（5）、其他（1）在内的22种。本研究基于ESI分类方法展开研究，采用引文分析法，以H大学首先进入ESI前1%的工程科学为研究对象，选取近五年来（2014—2018年）以H大学为第一作者单位发表在ESI工程科学期刊上的文章，整理文章的所引论文、被引论文和论文所属期刊归属的学科，引入学科影响度公式进行分析。

三、数据采集、处理与分析

1.数据的采集

本研究选取2014—2018年美国科学信息研究所的基本科学指标数据库（ESI）中工程科学分类下的所有期刊中，以H大学为第一作者单位发表的所有文章（剔除非学术性文章等）；统计这些文章的参考文献与引证文献，剔除会议论文、书籍、年鉴、网页链接、规范标准等无法对其进行学科分类的文献资料，然后根据参考文献和引证文献所刊登的期刊，归类到某一学科目录下，整理分析H大学工程科学与其他学科的互引数据。

截止2018年底，ESI数据库共收录期刊11 727本，其中工程科学所属期刊有856本。在ESI数据库中，按照公式“so=（期刊名称）and ad=hohai and py=2014-2018”，可以检索得出发文单位为H大学的所有文章，再逐一剔除非学术性文章和非一作的文章，并整理出所有参考文献和引证文献，剔除会议论文、书籍、年鉴、网页链接、规范标准等资料后，根据资料所刊登的期刊，归类到ESI所属学科目录下。

2.数据的处理

根据前文所述的数据采集方法，对ESI数据库中所有归属于工程科学的期刊逐一进行检索，共检索得到以H大学为作者单位的发文量为2 227篇，在剔除非学术性文章和非一作的文章后，以H大学为第一单位的文章有1 671篇。在856本期刊中，其中有484本期刊，H大学无一篇论文刊登。1 671篇论文共有参考文献54 186篇，经过数据清洗（剔除会议论文、书籍、年鉴、网页链接、规范标准等），得到有效参考文献35 445篇；引证文献共有16 142篇，经过数据清洗（剔除会议论文、书籍、年鉴、网页链接、规范标准等），得到有效引证文献14 443篇。发文量、参考文献与引证文献数量详见表1，参考文献、引证文献对应学科情况如表2、表3所示。

表1 2014—2018年期间工程科学期刊刊载论文、参考文献及引证文献数量

表2 2014—2018年期间工程科学期刊刊载论文参考文献对应学科情况一览（篇）

表3 2014—2018年期间工程科学期刊刊载论文引证文献对应学科情况一览（篇）

续表

3.数据的分析

对数据的分析引入基于学科引用的学科交叉测度指标——学科影响度［12］。学科影响度是表征不同引用学科对种子学科的影响程度。在本研究中，工程科学即为种子学科。该指标可以测量学科间的影响程度，进而反映学科的交叉程度。学科影响度的测度公式为：

其中，Ai表示相关学科i对学科A的影响程度，τi表示学科i被学科A引用的知识量。本文用学科A引用相关学科的参考文献数表示，∑τi表示学科A引用相关学科i的总知识量，即学科A引用的参考文献数量总数。

（1）引文网络分析。根据学科影响度公式进行计算，得到引文网络中各学科对工程科学的影响度，详见表4。

表4 2014—2018年期间引文网络中各学科对工程科学影响度（%）

续表

本研究根据学科影响度数值，将22种学科分为3类：学科影响度≥50%的为一级相关学科，1%＜学科影响度＜50%的为二级相关学科，1%≤学科影响度的为三级相关学科，学科影响度为0的不参与分类。则引文网络中，根据学科影响度数值划分的工程科学与包括自身在内的22种学科类别的情况，详见表5。

（2）被引网络分析。根据学科影响度公式进行计算，得到被引网络中工程科学对各学科的影响度，详见表6。

表6 2014—2018年期间被引网络中工程科学对各学科影响度（%）

表5 2014—2018年期间引文网络中与工程科学的相关学科

续表

本研究根据学科影响度数值，将22种学科分为三类：学科影响度≥50%的为一级相关学科，1%＜学科影响度＜50%的为二级相关学科，1%≤学科影响度的为三级相关学科，学科影响度为0的不参与分类。则被引网络中，根据学科影响度数值划分的工程科学与包括自身在内的22种学科类别的情况，详见表7。

表7 2014—2018年期间被引网络中与工程科学的相关学科

续表

四、结论与讨论

根据表4和表5的数据分析结果，2014—2018年期间，在引文网络中：（1）工程科学的自引率几乎稳定在50%以上，工程科学是支撑其发展的主要学科；（2）不同年份引文网络的二级学科不尽相同，但是环境/生态学、地球科学、计算机科学、材料科学、物理学、化学和数学在不同年度都与工程科学产生了较强的学科关联，在一定程度上推动了工程科学的学科发展；（3）在三级学科当中，分子生物与遗传学、空间科学与免疫学，在2014年度时学科影响度为0，但随着学科的发展，学科影响度数值都实现了零的突破，体现了工程科学正逐步受到越来越多学科的助力。

根据表6和表7的数据分析结果，2014—2018年期间，在被引网络中：（1）工程科学的自引率在60%附近，工程科学是推动其发展的主要学科；（2）不同年份被引网络的二级学科表现出了极强的相同性，仅在2014年度就有8个学科，其余年份均为环境/生态学、地球科学、计算机科学、材料科学、物理学、化学和数学，在一定程度上工程科学推动了这些学科的发展；（3）分子生物与遗传学、免疫学与精神病学／心理学这三个学科的学科影响度始终为0，工程科学对这三个学科的学科发展目前尚无任何助力。

综合分析引文网络与被引网络的数据：（1）工程科学是支撑其自身发展的主要学科，不论是引文网络还是被引网络中，工程科学的学科自引率始终保持在50%以上；（2）环境/生态学、地球科学、计算机科学、材料科学、物理学、化学和数学这7个学科，与工程科学互生互长，他们是推动工程科学学科发展的次要学科，同时工程科学在这7个学科发展的过程中也发挥了助力作用；（3）工程科学的发展吸纳了全部22个学科的学科知识，而工程科学对于其他学科发展的助力范围则略窄，对分子生物与遗传学、免疫学与精神病学／心理学这三个学科的发展无影响。

基于ESI数据库中工程科学的引文网络与被引网络的数据结果，分析的学科之间的关联性结论，对高校的交叉学科建设提出构建三层级交叉学科建设与管理建议：

一是夯实基础，重视优势学科建设。优势学科是高校学科建设的立根之本。从前文的研究中可以看出，优势学科是推动其自身发展的主力军，同时其与其他所有学科都产生了交叉关联。可见，优势学科是自发展的沃土，也是交叉学科发展的基础。因此，高校需重视优势学科的建设，只有优势学科的强大才可为学科之间的交叉提供可能性。

二是挖掘潜力，关注传统学科交叉。在所有的学科门类中，有部分学科已经与优势学科产生了一定的关联性。以本研究的研究对象而言，这些学科几乎涵盖了学校的传统学科门类。因此，这些是未来高校学科交叉建设的潜力股，须进一步加强潜力挖掘，以期成为高校学科交叉的增长点。

三是力争破零，注重弱势学科协同。在研究中发现，还有部分学科门类与优势学科的关联性非常微弱，甚至为零，这些学科是交叉学科建设可待开垦的新土壤。高校在这些学科的建设方面能力较弱，可考虑采用与其他高校或科研院所开展协同合作，在合作中逐步探寻学科交叉的切入点，以期突破弱势学科发展之瓶颈。