基于学科现状和热点分析的高影响力作者及热点方向挖掘——以冶金工程学科为例

□ 王 霞 蒋 伟 王维朗 季淑娟

2015年11月，国务院印发了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》的通知，随后在2017年底公布了“双一流”建设高校名单和“双一流”建设学科名单。双一流建设学科是教育部一级学科分类，而这一分类方式与大多数的数据库分类方式并不相同，2020年底爱思唯尔推出了基于文章级别的教育部一级学科（SCADC）分类功能，这是基于教育部学科目录的文章级别的数据集合。因此，利用爱思唯尔研发的SciVal平台可以多维度地分析学科研究现状，提出合理化建议。

刘斐和张美琦[1]2019年分析了InCites平台及SciVal在科研影响力评价应用中的比较研究，表明SciVal在广度及学科评级上具有更灵活的形式，但与InCite相比缺少SCADC学科分类功能。李昊、张建武[2]基于SciVal平台，选取论文发表数量及归属学科、归一化影响因子、科研合作比例等多种指标，对合肥工业大学的科研产出及合作、学术影响力、学科及研究方向发展进行多维分析，挖掘出该校的优势及潜力学科，为学校的学科建设提供助力。夏玉华[3，4]对山东的多所高校进行了跨学科论文研究，发现山东大学、中国海洋大学和中国石油大学（华东）的科研生产力和综合能力均位居山东高校前三。陶磊和邓珮雯[5]利用SciVal分析平台对上海交通大学2014—2018年肿瘤学科文献的机构合作、研究热点等情况进行分析，发现交叉学科和国际合作文献对学术影响的提高有重要作用，并分析出当前的研究重点。陈振英和何小军[6]利用SciVal寻找学科研究热点和新兴方向，进而根据学者画像辅助学术期刊选题及约稿。LucíliaC等[7]用SciVal分析平台助力分析旅游、休闲和招待管理在葡萄牙的发文情况。史冬梅[8，9]等则对稀土材料进行了分析，研究其发展现状和研究热点。应用SciVal最多的科研分析是在医学领域[10～13]。

本文利用SciVal平台对教育部一级学科“冶金工程”学科论文进行多元化分析，以期达到3方面的效果：第一，学科发展成果的展现很大一部分是以论文的方式呈现，因此可以通过研究该学科领域的文献了解学科发展现状，对学科发展提供参考；第二，刊载冶金方面论文的期刊数量并不少，分析冶金工程学科领域的文章有助于刊载冶金领域的论文期刊寻找组稿热点方向，为其挖掘高影响力作者提供助力；第三，对于广大的冶金科研人员，有助于其了解学科发展现状及研究热点，寻找潜在的科研合作者，并可有针对性地及时调整研究方向。

一、数据来源与范围

本文数据来源于全球著名的出版商爱思唯尔研发的SciVal科研分析平台，其底层数据来源于Scopus数据库。Scopus数据库收录了5 000多家出版社中的2.4万多种期刊，文献量达到7 500万篇。2018年Scopus中国学术委员会成立，目前，Scopus中收录的高水平中国期刊已超过800种，其中中国科技期刊卓越行动计划的“领军期刊”和“重点期刊”已100%全收录，“梯队期刊”收录86%。因此，该数据库对国内学科和期刊的分析具有更广的宽度。本文以SciVal分析平台中教育部一级学科“0806冶金工程”为研究范围，通过SciVal平台分析冶金工程学科总体研究水平、地域分布、机构合作、研究热点等，以期通过数据库助力中国期刊精准定位、发掘学科研究热点及优秀人才、对未来学术出版及学科发展提供参考。

本文选取了学术产出量、学科归一化影响力、热度值作为参考指标。学术产出量指统计期间的文章总量，学术产出量的多少在一定程度上反应了机构的重视程度和投入程度，对科研人员来说，则反应其在该领域的活跃程度。学科归一化影响力（FWCI）因考虑到不同学科之间的差异，引入该指标对不同学科进行比较分析，考察的是研究实体与该领域世界平均水平的差距，大于1表明高于世界平均水平，小于1表明低于世界平均水平。热度值是用最近2年的即时指标代表当前的研究热度，即时指标为以下3个参数指标：近2年所发表的文献在当年被引用的次数；近2年所发表的文献在Scopus中的浏览次数；近2年所发表的文献所在期刊的CiteScore值。最高热度值为100%，数值越高说明热度越大。SciVal分析平台中的ASJC学科体系共分为27大类334子类。

二、统计结果分析

1.总体情况

本次统计时间为2021年9月19日，SciVal更新数据时间为2021年9月15日。

2016—2020年教育部一级学科“冶金工程”的学术总产出量为146 762篇，总引用量约82万次，总下载量约337万次；逐年情况如图1所示。由图2可以看出2016—2019年论文产出量大体相当，但是2020年锐减，分析这可能与2020年全球新冠疫情的爆发有关，因为隔离制度的实施，疫情得到了较好的控制，同时教学科研也受到了极大的影响。文章的下载量和引用量均呈现逐年递减的情况，但是学科归一化影响力在发文最少的2020年最高，达到0.94，接近世界平均科研水平。

图1 2016—2019年冶金工程学科下载量和引用量逐年分布

图2 2016—2019年冶金工程学科学术产出量和FWCI逐年分布

将14万多篇的论文映射到SciVal的ASJC学科体系的情况如图3所示。可以看出，50%以上的文章集中于材料科学和工程领域，物理学和化学领域总和占比为30%。

图3 146 762篇文章在学科领域中的分布（SciVal中的ASJC学科体系）

2.国家分布

表1所示为学术产出量前10的国家及其学术成果详细指标。可以看出，产出量超过1万篇的国家总共有4个，分别是中国、俄罗斯、日本和美国，中国的论文数4万多，将近俄罗斯、日本和美国3个国家之和。由此可见，中国科研人员是冶金工程领域的绝对贡献者。

表1 冶金工程学科各国学术成果指标（学术产出量前10）

3.核心机构及核心贡献者

表2所示为高发文排名前10的机构。可以看出，在10个机构中，中国4个，俄罗斯4个，法国和日本各1个。与表1的结论相互印证。中国的北京科技大学、中国科学院、东北大学和中南大学分别位于第2位、第3位、第4位和第5位，排名位于前列。前15位的高发文作者及文献指标如表3所示。排名第1位、第2位的分别为中南大学的姜涛教授和北京科技大学的张建良教授。在这15人中，中国学者有12人，外国学者仅有俄罗斯2人、南非1人。从文献的篇均被引看，中国学者篇均被引均大于0.5，占据从第1位到第11位和第13位，文献总体引用量较大。从FWCI看，Akinlabi, Esther Titilayo教授以1.39位于榜首，其篇均被引并不突出的情况下FWCI值如此高，分析应是其为后起之秀，是近几年的科研名家，通过Scopus查阅发现其最早的文献为2011年。中国学者的FWCI值排名为从第2位到第13位，说明这12位作者的学术影响力总体很高。

表2 高发文量机构（前10位）

表3 核心贡献者及其学术指标 （前15名）

4.合作

随着全球化与资源共享的不断推进，国家间、不同科研机构及科研机构与企业之间展开了多层次、多元化的合作。科学研究进入了第四时代——国际合作时代[14]。科学合作可以开拓思路、节约研发成本、共享研发资源、扩大研发影响力。国际合作是学科发展提升的重要方向之一，其学术产出影响力也相对较高。表4和表5为地域合作和校企合作情况分析。

表4 地域合作情况

表5 校企合作情况

从表4可以看出，占最大比重的为同一单位多名作者之间的合作，占41.3%；国内合作占37.9%，这2类文章的篇均被引量约为5次；国际合作占比仅为14.8%，但是篇均被引升至8.8次；仅有1名作者完成的学术论文占比最少，为6%，其篇均被引降至3.6次，可以看出国际合作的论文质量相对更高。企业参与的学术产出量较少，仅有6 755篇，占总量的4.6%，以篇均被引衡量的学术水平相对于无企业参与的文章也要更高一些。

5.研究主题分析

Scopus中的文献基于直接引用分析聚类成96 000个研究主题，利用相同的直接引用算法将高于设定阈值的研究主题进一步聚类成1 500个高级别的研究主题集。本研究领域共14 604个研究主题和1 222个研究主题集。其中根据热度值筛选的前1%的研究主题如图4（a）所示。27大类ASJC学科沿圆周分布，图4中泡的大小表示文献数量的多少，泡的位置表示其所属的ASJC学科，越靠近中心点说明学科交叉越厉害。可以看出，文献基本集中在材料（MATE）、化学工程（CENG）、化学（CHEM）、工程（ENGI）领域。与图3的学科分布比例关系吻合。2021年新出现的研究主题范围如图4（c）所示。进一步仅显示贡献度前100的研究主题可以发现全部集中于材料和化学工程领域。其中发文量前10的详细内容如表6所示。可以看出，冶金工程热点的研究主题“选区激光熔化；钛合金 （TiAl6V4）；Inconel （牌号）”“摩擦搅拌焊；双轴肩；焊接头”“金属基复合材料；粉末冶金；模压铸造”“高熵合金；Laves 相；激光熔覆”“激光熔覆；Inconel （牌号）；固体激光器”“镁合金；可降解植入材料；微生物腐蚀”不仅热度值高，产量高，而且FWCI均高于1，是冶金方向热点高水平研究主题。

图4 研究主题分析

表6 热度值前1%的研究主题词（发文量前10）

6.独特关键词

独特关键词（Keyphrases）采用Elsevier 指纹技术获得。在文献集标题和摘要中通过自然语言处理技术识别重要概念，与所有主要学科的叙词进行匹配，增加较少出现单词的权重，减少频繁出现单词的权重[1]。可帮助掌握学科发展动向，发现科研生长点。此模块呈现前50的独特关键词，如图5所示，其中字体大小表示学术产出量的多少。因为受2020年疫情影响，总学术产出量急剧下降，但是3D打印、摩擦和选区熔化却逆势上涨，如图5中“+”所示。由图6也可以看出关键词的位序变化不大。

图5 前50独特关键词

图6 学术产出量前10独特关键词年度变化

表7给出了“冶金工程”学科中按照发文量贡献度最大的5本期刊，基本年发文量在300篇以上。其中Journal of Alloys and Compounds在2016—2020年的CiteScore值分别为5.4、5.7、6.7、7.6、8.9，可见期刊影响力逐年增加，以此分析该期刊的独特关键词如图7所示；同时，将词频最高的关键词设为1，其余关键词与之相对值，可以看出，在2020年总体关键词下降的情况下，该期刊的前15个关键词中有6个是增长的，分别为Microstructure、Iron、Mechanical property、Copper、Aluminum Alloy、Magnetic Property （如图7中“+”所示）。

图7 2020年Journal of Alloys and Compounds前15的关键词串相对比例

表7 最活跃的期刊（发文量前5）

三、结论及展望

（1）中国对“冶金工程”学科的贡献度将近30%，是绝对的核心贡献国。作为“冶金工程”一流建设学科高校的北京科技大学无论在学术产出量还是主要贡献作者表现方面都不俗，说明无论是从国家层面还是学校层面对该学科都大力支持。可见，学科的发展离不开政策的扶持。但从全球看，2016—2020年该学科产出量和影响力均未有继续增长，因此该学科的发展还需要找准创新点和发展方向，给予更多的激励。

（2）研究方向以工程、材料、化学和物理为主，热度值前1%学科中交叉学科不多，尤其是学术产量前100的学科。因此，可以进一步发挥学科交叉的优势，科研采用新的研究方法和手段对现有研究内容进行创新，还可将已有成果应用到更多领域中。热点研究方向中“选区激光熔化；钛合金（TiAl6V4）；Inconel（牌号）”“摩擦搅拌焊；双轴肩；焊接头”“金属基复合材料；粉末冶金；模压铸造”“高熵合金；Laves相；激光熔覆”“激光熔覆；Inconel （牌号）；固体激光器”“镁合金；可降解植入材料；微生物腐蚀”这6个方向在产量、热度值及FWCI方面都表现优秀，是冶金工程中的热点高水平研究主题，科研人员应及时进行学科内研究方向转换，而对于期刊来说在组稿中可以多考虑这些热点方向。

（3）在合作方面，国际合作和校企合作的比例都很低，说明该学科开放性不够，欠缺更深入的国际交流，同行之间缺少思想碰撞，基本属于“自我繁殖”，难以擦出创新火花。科研单位应更多地与企业进行合作研究，进一步做好产学研的结合，做好技术创新中上、中、下游的对接和耦合。

（4）成熟学科并非没有新的增长点，作为学术成果的传播者——科技期刊——需要根据大数据的优势发掘成熟学科的创新点与新的研究热潮，发挥自身已有优势，不一味地追随新兴学科，而是在原有的优势学科中既能保持已有优势又能寻找新的突破点。