學科數量變化與科學會聚趨勢的相關性分析

欒春娟 黃福 覃雪

摘 要：探索不同學科數量發展變化與科學會聚發展趨勢的相關關系，有利于更好地理解科學會聚發展的機理與趨勢，為促進新興前沿交叉學科的形成與發展，提供重要的定量支撐。基于科學會聚發展的理論，和1900—2014年間的SCI-E與SSCI論文數據，對全球百年不同學科數量的發展變化與科學會聚發展趨勢的相關性進行了實證分析，揭示了二者具有高度的正向相關性。研究中的測度方法與指標具有比較廣泛的應用性，實證分析結果對推進前沿新興學科的交叉發展決策具有重要的支撐作用。

關鍵詞：科學會聚發展；不同學科數量；學科會聚指數；測度指標；web of science category；學科分類；SCI-E；SSCI

中圖分類號：G 353 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2016）01-0018-07

0 引 言

分析不同學科數量發展變化與科學會聚發展趨勢的相關性，有利于幫助人們更好地理解隨著不同學科數量的發展變化，科學是如何會聚發展的；隨著科學的不斷會聚發展，學科數量又是怎樣發展變化的。二者相關關系的分析與解讀，能夠幫助更好地理解科學會聚發展的全球趨勢與科學演進的機理，為促進新興前沿交叉學科的形成與發展，提供重要的定量支撐。文章的“學科數量”，是指不同的學科數量，采用基于ISI Web of Knowledge檢索平臺的《科學引文索引》數據庫擴展版SCI-E（Science Citation Index-Expanded）和《社會科學引文索引》數據庫SSCI（Social Science Citation Index）中的學科分類標準統計，即web of science category，縮寫為WC。文章的“科學會聚”，是指科學發展過程中的知識交叉與融合，以“學科會聚指數”指標對其進行測度。科學的會聚發展，代表著當今世界科學技術發展的前沿趨勢[1-2]。擬解決的主要問題有以下兩個方面。

1）揭示1900—2014百余年間，SCI-E與SSCI兩個引文數據庫中不同學科數量、學科會聚指數兩個指標逐年的發展變化趨勢。

2）分析1900—2014百余年間，SCI-E與SSCI兩個數據庫中學科數量發展變化與學科會聚指數發展趨勢的相關性。

1 理論綜述

1.1 學科的研究

作為具有特定研究對象的科學知識分支體系的“學科”[3]，長期以來一直受到國內外學者的關注。自20世紀50年代以來，國際學者對學科主題給予了持續、穩定、上升趨勢的關注；國內學者自20世紀80年代初期以來，對學科主題研究的關注開始增強，20世紀90年代中期以后，關注明顯升溫，2000年以后，關注度更加迅猛提高，2005年之后，國際、國內學者對學科主題研究的關注度呈現趨同的上升發展勢頭（如圖1所示）。

年度分布：1950—2014年

“學科主題”研究的熱點，主要集中于學科建設、學科館員、學科發展、重點學科、交叉學科、人才培養、學科整合、創新能力等方面。學科建設被認為是高等院校工作的龍頭，是人才培養的關鍵所在[4-6]。作為高校學科建設和人才培養過程中信息服務的專業人員，學科館員在網絡環境下的創新能力和美國學科館員的協作模式等主題，受到學者們的關注[7-9]。為適應科學會聚發展的全球趨勢，加強學科整合[10-12]、大力發展新興的前沿交叉學科[13-15]，成為提高科技人才創新能力的關鍵[16-18]。隨著科學突飛猛進的發展，學科的數量也在不斷增多。據統計，整個科學知識體系，迄今已包含近萬門學科。自然科學的分支學科、邊緣分支學科約有4 000～5 000門，社會科學的分支學科、邊緣分支學科約有近2 000門，交叉科學的分支學科、邊緣分支學科約有近2 000門，哲學、數學、系統科學、思維科學的分支學科約有1 000門左右。本研究中采用的學科分類標準，是湯森路透（Thomson Reuters）公司于2011年8月啟動的第五版web of science學科分類標準[19]，即web of science categories，WC。

依據2011年該第五版本的WC學科分類標準，web of science共有225個學科。但據我們最新的檢索與統計結果顯示，WC自公布以來發展到現在，SCI-E數據庫收錄的文獻涉及到的不同學科數量已經發展到227個WC學科；SSCI數據庫收錄的文獻涉及到的不同學科數量已經發展到235個WC學科；作為web of science檢索平臺的SCI-E和SSCI兩個數據庫共同收錄的文獻所涉及到的全部學科數量截止到當前，2015年6月23日，已經發展到249個。WC學科分類標準受到國際學者們的關注，學者們利用該分類方法進行了全球科學知識圖譜的繪制、揭示了不同WC學科之間的空間距離關系和學科群落關系[19]；還有學者進行了博弈論視角下的期刊的學科歸屬[20]等相關研究。

1.2 科學會聚的研究

自2001年美國科學基金會（NSF）等機構提出四大會聚技術，“納米科技—生物技術—信息技術—基于認知科學的相關新技術”，即NBIC（nano-bio-info-cogno）會聚技術概念之后，國內外學者對包含NBIC會聚技術在內的技術會聚主題研究也日益關注，尤其是最近10年間，技術會聚研究的中文文獻數量和外文文獻數量都呈現出比較明顯的增長趨勢。廣義上的技術會聚概念，既包括NBIC會聚技術，也包括NBIC之外的其他技術領域的會聚發展，還包括自然科學與社會科學之間的會聚發展。文章的“科學會聚”，隸屬于廣義上的“技術會聚”，是基于SCI-E和SSCI兩個引文數據庫探討科學會聚，包括社會科學的會聚。

國內外已有的關于“技術會聚”的研究成果，主要集中在對技術會聚性質的探討[21-25]、發展趨勢展望[26-29]、技術會聚應用研究[30-33]、技術會聚的影響分析[34-39]、技術會聚的全球治理[40-42]、技術會聚發展的財政支持[43]等方面。已有的定量方面的技術會聚研究成果，主要集中在兩個方面：一是產業集聚過程中公司技術多元化方面的研究，其研究的重點是產業技術的會聚與多元化發展，主要采用案例分析或投入產出分析方法[44-45]。另一個方面是基于專利數據分析技術會聚或知識會聚[46-48]。Geum和Kim等探討了信息技術和生物技術會聚發展的狀況；Curran與Leker以營養保健食品技術和電子信息通訊技術為例，分析了專利作為技術會聚測度指標的可行性；Karvonen和Kassi研究了專利引文分析作為產業技術會聚的測度工具問題。黃魯成團隊基于專利交叉影響分析了NBIC會聚技術發展趨勢[49-50]；欒春娟等嘗試分析了納米—生物技術的會聚[51]、納米—信息技術的會聚發展趨勢[52]等。

關于“科學會聚”的研究成果，主要集中于學科交叉融合等問題的探討[53-55]?？茖W知識體系是由學科構成的，學科的交叉融合，其實質即為科學的會聚發展。尚未發現國內學者提出“科學會聚”的概念，孫孟新、欒春娟曾提出過“會聚科學”的概念，與會聚技術相對應，類似于科學會聚。國際上，Wooley曾提出多學科交叉融合發展的會聚科學（converging science）概念。除了會聚技術概念，學者們使用會聚科技[56-57]概念更多一些。

已有的科學會聚相關的研究成果主要集中于對NBIC會聚科技的相關問題探討，或者是對某個單一主題的融合發展趨勢進行測度分析。本研究擬對SCI-E和SSCI兩個引文數據庫中收錄的全部學科論文的整體會聚發展趨勢進行測度，并分析其與學科數量發展變化趨勢的相關性。

1.3 學科數量變化與科學會聚發展相關性的研究

尚未發現基于WC學科分類標準，對全球學科數量的發展變化以及學科數量的變化與科學會聚發展的相關性進行分析的研究成果。研究擬選擇1900—2014一百多年間的基于web of science平臺的SCI-E和SSCI兩個全球權威科學與社會科學引文數據庫，分析百余年間WC學科數量的發展變化趨勢，并進一步分析該趨勢與科學會聚發展的相關關系。以期從較長歷史時期整體上把握不同學科數量發展變化的趨勢，及其與科學會聚發展的相關關系，進而為我國新興交叉前沿學科發展部署的戰略決策提供支撐。

2 數據來源和理論、方法與指標

2.1 數據來源

研究數據來源于美國湯姆森路透公司（Thomson Reuters）出版的基于ISI Web of Knowledge檢索平臺的《科學引文索引》數據庫擴展版SCI-E（Science Citation Index-Expanded）和《社會科學引文索引》數據庫SSCI（Social Science Citation Index）。分別檢索了兩個數據庫收錄的1900—2014年間發表的全部論文（article）數據，并分別統計計算了兩個數據庫中每一年度發表的論文數量、所涉及到的不同學科數量（web of science category）、全部學科數量等數據信息。研究中數據檢索時間為2015年1月20日。

2.2 理論、方法與指標

所依據的主要理論，是科學會聚發展理論[58]，該理論認為，科學已經發展到了一個分水嶺，若想取得更大的突破，就必須充分地融合發展，將科學視為一個整體，基于納米尺度的材料基礎，以提高和發揮人類的潛力和績效為目標[59]?？茖W的會聚發展，表現為不同學科、不同領域知識的交叉與融合。研究人員總是在不斷地探索、嘗試將其他領域的理論、方法與技術手段等借鑒、吸收和移植到自己的研究領域中，這樣就不斷地催生了一些新興學科的形成與發展?？茖W會聚發展特征在科研成果中的表現，即是一項研究成果常常涉及到多個學科領域。在SCI-E和SSCI數據庫中，可以發現一篇論文可能列出了多個WC不同學科，如下方列出的一篇文章的篇名（TI）及其所涉及到的WC學科顯示，該篇文章共涉及到以下三個學科，分別是：生物化學研究方法；生物化學與分子生物學；分析化學。

TI Rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein utilizing principle of protein-dye binding

WC Biochemical Research Methods；Biochemistry & Molecular Biology；Chemistry，Analytical

主要研究方法是統計、計算分析方法與相關性分析方法。運用統計、計算分析方法，分別對1900—2014年間SCI-E和SSCI數據庫中全部論文所涉及到的不同學科數量的發展趨勢進行統計和計算；通過“學科會聚指數”指標，分別計算兩個數據庫中每一年度所發表論文的學科會聚指數；對“學科會聚指數”指標的界定是，某一年度發表的全部論文所涉及到的學科數量總和，與該年度發表的全部論文數量之比，用公式（1）表示。

3 實證分析與結果

3.1 SCI-E學科數量的發展變化與SCI-E學科會聚指數的相關性分析

依據2.2小節闡述的方法與指標，首先統計了1900—2014年間每一年度發表的SCI-E論文所涉及到的不同學科數量，而后繪制了SCI-E不同學科數量發展趨勢曲線。接著計算了每一年度的SCI-E學科會聚指數，并且繪制了SCI-E學科會聚指數發展趨勢的曲線（如圖2所示）。

聚指數的發展趨勢圖：1900—2014年

圖2顯示，SCI-E不同學科數量與SCI-E學科會聚指數兩條曲線都呈現出隨著時間的變化而不斷上升的發展趨勢。其中SCI-E不同學科數量的曲線波動較大，在1945年之后，出現了明顯的上升趨勢。這是二次世界大戰后，科學開始迅速恢復發展的重要反映，隨著科學的恢復發展，新的學科數量不斷增多[60-61]。之后的1955年、1965年和1985年這幾個節點的波動也比較明顯。SCI-E不同學科數量的曲線在第一次世界大戰期間似乎沒有受到明顯的影響；該曲線在1990年之后，發展趨勢開始變緩。

SCI-E學科會聚指數曲線在1929年前后波動較大，指數呈現明顯的下降趨勢。該期間正值美國經濟大蕭條時期，似乎大蕭條制約了科學的會聚發展趨勢。大蕭條之后，會聚發展趨勢開始逐步升高。1945年二次世界大戰之后，科學會聚發展的趨勢隨著學科的繁榮發展而明顯增強。之后，雖然也有波動，但整體上升趨勢迅速而明顯，尤其是1990—2000年間的上升發展勢頭非常迅猛。

為了準確把握SCI-E不同學科數量的發展變化趨勢與SCI-E學科會聚指數的發展變化趨勢二者之間的關系，運用SPSS軟件對兩組數據的相關系數進行分析，得到二者的相關系數為0.923 5。說明兩條曲線具有高度的正向相關關系。一方面，隨著SCI-E不同學科數量的不斷發展變化，SCI-E不同學科會聚發展的機會就越來越多，學科會聚指數就不斷地增長；另一方面，隨著SCI-E學科會聚指數的增長，不斷地催生了一些新興學科的形成與發展。SCI-E不同學科數量的發展變化與SCI-E學科會聚指數的發展具有積極的相互促進關系。

3.2 SSCI學科數量的發展變化與SSCI學科會聚指數的相關性分析

同樣依據2.2小節的方法與指標，首先統計了1900—2014年間每一年度發表的SSCI論文所涉及到的不同學科數量，而后繪制了SSCI不同學科數量年度分布的發展趨勢曲線。接著計算了每一年度的SSCI學科會聚指數，并且繪制了SSCI學科會聚指數發展趨勢曲線（如圖3所示）。

圖3顯示，SSCI不同學科數量與SSCI學科會聚指數兩條曲線同樣都呈現出隨著時間的推移而不斷增長的發展趨勢，其中SSCI不同學科數量的曲線波動較大。SSCI不同學科數量的曲線似乎沒有受到第一次世界大戰和1929年的美國經濟大蕭條的影響，或者影響較小。SSCI不同學科數量開始明顯增長的發展勢頭始于1956年；1966年又明顯地上升到一個很高的臺階，之后的發展呈現出前進中有曲折的趨勢，發展速度相對比較平緩。

與SSCI不同學科數量發展變化的曲線相比較，SSCI學科會聚指數發展變化的曲線相對來說波動較小，整體上呈現出持續穩定的上升發展趨勢。第一次世界大戰期間，該曲線經歷了比較大的波動。1929年的大蕭條和二次世界大戰似乎沒有影響到SSCI學科會聚指數的發展趨勢。1930—1960年間該曲線比較陡峭，顯示了SSCI學科會聚指數比較迅猛的發展態勢；之后的發展趨勢相對趨緩。

同樣運用SPSS軟件，對SSCI不同學科數量發展變化與SSCI學科會聚指數發展趨勢的兩組數據進行了相關關系分析，得到二者的相關系數為0.946 4，說明兩條曲線具有高度的正向相關關系。一方面，隨著SSCI不同學科數量的不斷發展變化，SSCI學科會聚發展的機會就越來越多，SSCI學科會聚指數就不斷地增長；另一方面，隨著SSCI學科會聚指數的增長，不斷地催生了一些新興SSCI學科的形成與發展。即SSCI不同學科數量的發展趨勢與SSCI學科會聚指數的發展趨勢具有正向的相互促進關系。

4 結論與應用探討

4.1 結論

依據當今全球科學會聚發展的理論，基于1900—2014年間的SCI-E與SSCI論文數據，借助web of science category的學科分類標準，探測了全球一百余年間SCI-E論文和SSCI論文涉及到的不同學科數量的發展變化趨勢，并進一步分析了學科數量發展變化與科學會聚發展趨勢的相關性，主要得到如下結論：

1900—2014年間發表的SCI-E和SSCI論文所涉及到的不同學科數量與SCI-E和SSCI學科會聚指數曲線都呈現出隨著時間的推移而不斷增長的發展趨勢。其中SCI-E和SSCI不同學科數量的曲線波動較大，SCI-E和SSCI學科會聚指數曲線的波動相對比較平穩，呈現出持續穩定的發展態勢。

運用SPSS軟件，對SCI-E/SSCI不同學科數量發展變化與SCI-E/SSCI學科會聚指數的發展趨勢的相關性分析結果顯示，不論SCI-E論文，還是SSCI論文，其涉及到的不同學科數量的發展變化，與其學科會聚指數的發展趨勢，都具有高度的正向相關性，相關系數都大于0.90。

4.2 應用探討

研究的創新之處在于提出了不同學科數量發展變化與科學會聚發展趨勢相關關系測度的理論、方法與指標，并運用其對1990—2014年間發表的SCI-E全部論文和SSCI全部論文所涉及的不同學科數量發展變化與學科會聚指數的發展趨勢之間的相關關系進行了實證分析，揭示了二者之間相互促進、協同發展，科學的會聚趨勢不斷催生新興學科形成與發展，新興學科的增長又加速了科學會聚發展趨勢的演化機理。

研究中提出的理論、方法和指標，具有比較廣泛的應用性，不僅可以應用于文章這樣比較宏觀的研究層面，還可以應用于一些具體學科領域的微觀層面研究，甚至還可以應用于不同機構之間的不同學科數量發展變化與學科會聚發展相關性的分析與比較。

研究揭示的不同學科數量與學科會聚指數相輔相成、積極協同發展的趨勢，一方面，有助于我們理解新興學科在科學會聚發展過程中形成與演進的機理；另一方面，不同學科數量的不斷增多，也為科學的會聚發展提供了更廣闊的空間和機遇。因此，在科學管理活動中，跨學科合作與交流，必定是推進新興前沿交叉學科發展、搶占世界科學技術制高點的一個重要途徑和選擇。

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