基于學科前沿性視角的科研機構評測研究與實證

周群 韓濤 左文革 陳仕吉

〔摘 要〕機構學科前沿性評測能夠為科技管理部門明確學科發展重點，制定學科發展規劃和科技發展政策提供借鑒和參考。基于ESI Research Fronts中學科研究前沿的共被引關系，構建研究前沿的共被引矩陣，利用VOSviewer生成學科研究前沿的全局知識圖譜，分別計算并可視化機構在各前沿領域中的前沿表現度和前沿關注度。最后，以中國農業大學為例進行實證分析。揭示了機構學科研究前沿的知識結構和研究布局，從研究領域的層次上更為精細地評測機構的學術影響力，為機構的學科發展規劃和科技政策提供更有效的支持。

〔關鍵詞〕學科前沿性；ESI；機構評測；表現度；關注度

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2018.04.009

〔中圖分類號〕G311 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2018）04-0065-06

〔Abstract〕Evaluate the discipline frontier of institution based on the frontier performance and attention，which could provide reference to clear the focus of institutional development，enact discipline development plan and science and technology development policies for scientific administrative department.First，the paper built the co-citation matrix of research fronts according to the co-citation relations of research fronts of Agricultural Science，and generated global knowledge map of research fronts by VOSviewer；Secondly，the performance and attention of research fronts were calculated respectively.Finally，it took the global knowledge map as a base map，and highlighted the relevant research fronts based on the performance and attention of research fronts.It revealed the knowledge structure and research distribution of the institutional discipline，and evaluated the academic influence of the institutions on the research level，which provided more effective support for the institutional development planning and science and technology policies.

〔Key words〕research front；ESI；Institutional evaluation；performance；attention

科研機構評測作為機構科研管理和績效管理的重要工具和手段，對于優化科研資源配置，提高科研管理水平，促進科研機構的持續健康發展具有重大意義。在科學計量學領域，機構評測或機構科研績效評價一般都是在機構科研產出基礎上計算相關文獻計量指標來進行。隨著學術資源日益豐富和科學研究的不斷演化，傳統文獻計量在機構評測中的局限日益突顯，科研管理者和政策制定者需要掌握科研進展和動態，以有限的資源來支持和推動科學進步。因此，洞悉機構所屬學科的知識結構及發展動態，追蹤科學研究發展現狀和研究前沿，進而識別具有發展前景的研究主題，成為當前科研機構發展和研究規劃中的迫切要求，并在科技政策的制定和科研部署中提供更加全面的決策依據和參考。

研究前沿（Research Fronts）是研究規劃研究中的核心問題，在國家或機構層面識別研究前沿的分布和結構布局，有利于科研決策者進行及時有效的前瞻性戰略預測、規劃和部署。近年來，研究前沿相關的研究成果豐富，其概念界定、相關理論研究、識別方法和應用方面，都受到研究人員的高度關注。其中，基于高被引論文的識別方法最早應用于研究前沿的識別與探測，1965年，Price[1]提出以高被引論文集（近期發表且被頻繁引用的文獻集合）表征研究前沿，隨后，Small[2-3]提出利用共被引現象分析高被引論文及其引文網絡，并識別和預測該領域的活躍研究主題或趨勢，展現研究領域結構。他將研究前沿表述為共被引文獻簇，并以此建立了ESI數據庫中的Research Fronts，即在近5年的高被引論文基礎上基于文獻共被引聚類形成的一系列關于不同研究主題的核心論文分組，用以描述相應學科（專業）領域的學術研究前沿或學術發展趨勢。近幾年來，中國科學院基于ESI Research Fronts連續推出《研究前沿》系列報告，每年遴選自然科學和社會科學10個大學科領域排名最前的100個熱點前沿和若干個新興前沿，并在國家層面上比較分析了研究前沿的分布情況，進而判斷國家在不同強度層次上的基礎貢獻實力和潛在發展水平[4]。

高被引論文在一定程度上代表了學科的研究進展，能夠較為客觀的反映研究實體（國家、機構或個人）的學術水平和學術影響力，在科研評價研究和機構學術排行榜中應用廣泛。2007年，邱均平等基于ESI高被引論文數的指標體系衡量高校的科研影響力和競爭力[5]，隨后，許多學者利用引文分析工具對高被引論文進行統計分析，并以此對國家[6]、機構[7-9]和學科[10]的學術影響力或發展態勢進行計量分析。此外，很多研究機構或新聞媒體推出的學術影響力排行榜也都將高被引論文（如高被引作者數量或top10%論文比例等）作為一個重要的學術影響力衡量指標，如萊頓大學排行榜[11]、USnews世界最佳大學排名[12]和上海交通大學的世界大學學術排名[13]等。但上述研究和計量指標大多是從期刊、機構、作者等文獻的外部特征入手，較少深入到文獻的內容層面，也忽略了施引文獻，無法更深層次挖掘不同學科的前沿結構特征及其發展的推動力。研究前沿的表征應該同時包含兩個組成部分，一部分是通過共被引找到的高被引論文，這些論文代表了該領域的奠基工作；另外一部分就是對這些高被引論文進行引用的施引論文，它們中最新發表的論文反映了該領域的新進展。正是這些施引論文通過共被引才決定了核心論文的對應關系，并賦予研究前沿以意義[14]。

因此，為了制定客觀可靠的研究規劃，我們需要更微觀的研究領域分布模型及相應研究方法，從而能夠更準確把當前科學研究的現狀，并進一步為促進科研機構學科結構優化提供針對性的建議，以供決策部門學習、借鑒和吸收這些學科結構模式中的積極要素。本文提出一種基于學科前沿性的科研機構評測方法，使之能夠根據科研機構對研究前沿的參與和引用情況揭示機構在該研究前沿中的貢獻與定位，并通過知識圖譜對其內容特征進行深入挖掘，在更細粒度的研究主題層面對機構進行SWOT分析，最后以中國農業大學為例進行實證研究，驗證該方法的有效性。

1 研究思路

機構學科前沿性評價實質上是嘗試從一個新的角度來評價機構的研究績效，摸清研究機構的世界定位，用國際化的視角來觀察科研機構發展狀況，促進科研機構的國際化，從而為科研機構的學科發展和科研規劃提供建議，對促進我國科研機構的健康、快速發展具有重要的意義和現實作用。由于ESI數據庫在Web of Science數據的基礎上提供22個學科的研究前沿數據，因此，利用該數據庫可以分析科研機構所從事的研究在全球科學研究中是否處于前沿領域（或熱點領域）以及機構在這些領域的研究地位如何，同時揭示機構的研究是否存在相關的空白領域。

本文以ESI Research Fronts為基礎構建學科研究前沿的同被引關系矩陣，利用VOSviewer軟件及內置的BGLL算法生成學科全局知識圖譜，進而分別生成機構學科前沿表現度和關注度的Overlay圖譜，并分析該機構在ESI中的學科前沿性，為機構的學科前沿性評測提供借鑒和參考。本文的研究框架如圖1所示。

1.1 學科前沿性

如前文所述，機構學科前沿性指科研機構在某個ESI學科所從事的研究在全球科學研究中是否處于前沿領域（或熱點領域）以及機構在這些領域的研究地位如何，同時揭示機構在該學科的研究是否存在相關的空白領域。機構學科前沿性可以從機構的前沿表現度和前沿關注度兩個方面來分析。前沿表現度指機構在某個學科的ESI前沿領域的論文分布情況，具體可以通過ESI研究前沿中機構所發表的論文數量來表示。機構在某些研究前沿有論文存在則表明該機構在這些前沿領域占有一席之地，也說明該機構在這些前沿領域具有一定的影響力。由于ESI研究前沿是由近5年的高被引論文形成的，各機構所占有的論文數量一般不會太多，僅靠前沿表現度來分析機構的學科前沿性可能涉及的研究前沿相對比較少。因此，更多時候我們可能還需根據前沿關注度來分析機構的學科前沿性。前沿關注度指機構對學科中前沿領域的關注程度，通過機構發表論文對前沿領域高被引論文的引用次數來測量。它不僅反映了研究人員對國際研究熱點和前沿的追蹤能力和關注程度，更體現了機構的研究前沿的發展潛力和布局。

因此，機構高被引論文數反映了機構在該前沿的影響力和引領作用，而機構對高被引論文的引用說明了機構的研究緊跟當前研究的步伐。如果對某個前沿領域引用次數高，則表明機構關注該前沿領域，如果引用很少甚至沒有引用，則表明機構并不關心這些研究領域，或者說在這個研究領域是空白。

1.2 機構學科前沿性評測

作為知識管理和文獻計量學的重要研究工具，科學知識圖譜能夠直觀清晰地揭示學科結構和態勢，使得所需要揭露的信息更容易被理解，所需要展示的知識結構表達更加清晰，在學科分析和研究前沿分析中得到越來越多的應用[15]。2010年，荷蘭萊頓大學Van Eck等學者在多維尺度分析的基礎上提出一種新的文獻計量地圖方法VOS（Visualization of Similarity），并開發了以繪制各個領域科學知識圖譜的文獻計量分析軟件VOSviewer[16]。該軟件可以根據輸入的網絡進行社團結構探測，以不同的顏色標識不同的社團，可用于可視化展現Research Fronts學科前沿數據的共被引聚類關系及距離的遠近，生成ESI學科高被引論文的全局知識圖譜。為了直觀地反映機構研究在ESI各研究前沿的分布及表現，本研究在共被引知識圖譜的基礎上通過Overlay[17]圖譜的形式可視化社團間的重疊關系以及機構的前沿表現度和關注度。Overlay圖譜是建立在全局知識圖譜基礎上繪制研究領域局部知識圖譜的一種知識圖譜技術，既可以充分展示局部知識結構，又能夠揭示局部知識結構在全局知識圖譜中的位置和關系。機構的前沿表現度和前沿關注度的Overlay圖譜生成步驟如下：1）首先把學科每個研究前沿當成一個超級文獻，在此基礎上計算各研究前沿的共被引關系，構建研究前沿的共被引矩陣，利用VOSviewer生成學科研究前沿的全局知識圖譜。2）分別計算機構在各前沿領域的前沿表現度和前沿關注度，以全局知識圖譜作為底圖，根據機構前沿表現度和關注度的計算結果重點突出展示相應的研究前沿。

此外，BGLL聚類算法具有運算速度快和可處理大規模數據網絡的特性，同時還具有很好的聚類效果。根據研究前沿共被引關系對研究前沿進行聚類，可以把學科的研究前沿劃分成更細粒度的不同研究前沿領域，借助專家判讀對其命名，并以不同的顏色（本研究采用不同灰階的節點）來表示。VOSviewer的這項功能有利于機構學科前沿性的評測分析，對機構學科前沿性的SWOT分析如圖2所示。

第一象限：優勢領域，即同時具有前沿表現度和關注度，機構在該前沿領域既有高被引論文，又對該前沿保持關注和跟蹤，具有顯著的學術影響力和研究可持續性；

第二象限：機會領域，即沒有表現度，只有關注度，表明該機構雖然還沒有形成一定的影響力（高被引論文），但具有該領域的研究基礎與關注度，有潛力進入第一象限成為機構優勢領域；

第三象限：劣勢領域，即同時沒有表現度和關注度，表明機構在這些領域的研究仍屬于空白，是提升機構在學科領域影響力中的短板；

第四象限：威脅領域，即只有表現度，沒有關注度，表明該機構雖然具有一定的學術影響力，但后續研究缺乏持續性和關注度，可能進入第三象限，成為機構的劣勢領域。

2 實證研究

2.1 ESI學科領域選擇與可視化分析

本文選擇ESI農業科學學科的Research Fronts數據為基礎來分析該研究前沿的研究布局及結構特征，進而生成全局知識圖譜，為后續的機構學科前沿性測評提供基礎。研究數據采集自ESI農業科學2009年3月至2014年9月共5年6個月的高被引論文，共1 474篇。

需要注意的是，在ESI數據庫中，只要包括1篇農業科學論文的研究前沿都屬于農業科學研究前沿，因此，農業科學的研究前沿中的論文并不一定都屬于農業科學，而對單個研究前沿來說，農業科學學科的論文數量比例越高，該研究前沿的內容與農業科學的研究內容就越相關。本研究中獲取農業科學相關研究前沿共392個，包括2 206篇高被引論文，每個前沿的論文數量最少為2，最多為50。其中，全部為農業科學論文的研究前沿中有143個，占全部研究前沿數的36.5%，農業科學論文比例為30%～100%（不含）的研究前沿有156個，占全部研究前沿數的39.8%，低于30%的研究前沿93個，占全部研究前沿數的23.7%。本研究將農業科學論文比例在30%以上共299個研究前沿作為農業科學研究前沿，其占全部研究前沿數比例為76.3%，含高被引論文1 170篇。

如圖3所示，上述299個研究前沿生成的全局知識圖譜聚類后形成14個類團，其中節點代表研究前沿，節點越大，該前沿的高被引論文數就越多，同類團中節點距離為文獻簇的相關程度，不同灰階的節點代表不同的聚類區域。采用人工判讀的方法對研究前沿及其論文內容分析，將14個類團劃分為4大研究領域：（Ⅰ）人類健康與飲食：包括慢性病與健康、飲食與健康、抗氧化劑、臨床營養學；（Ⅱ）食品工業與安全：包括動物營養與食品工業、食品工程、食品化學、食品與飼料安全；（Ⅲ）生態環境領域：包括氣候與環境、土壤微生物與生態系統、生物炭；（Ⅳ）交叉學科領域：包括農藥殘留及其他毒素檢測、基因組學、乳牛及畜產品3個類團，具體分類及其研究內容如表1所示。

在農業科學研究前沿中，健康、食品與環境是全球高度關注的三大問題，尤其是人類健康和食品安全研究占據了重要的地位。持續威脅人類健康的常見疾病（如腫瘤、高血壓、糖尿病等）和健康飲食相關研究受到長期關注，其研究前沿相對密集，高被引論文數量占有較大的比重，凸顯了農業科學的研究焦點和熱點；其次，食品工業安全也是受到廣泛關注的全球公共衛生問題，其研究內容覆蓋了畜產品生產鏈的全部環節，包括動物營養、食品化學，食品與飼料的安全性檢測等。再次，人口的迅猛增長和科學技術的飛速發展，對人類賴以生存的生態環境造成巨大的破壞，使得環境和生態問題成為舉世關注的熱點；最后，交叉學科領域中，農業科學學科的高被引論文比例不高，研究前沿分布相對松散，多屬于跨學科研究領域。

2.2 機構學科前沿性評測——以中國農業大學為例

2.2.1 前沿表現度

中國農業大學共有高被引論文18篇，分屬于11個研究前沿。圖4為中國農業大學農業科學的前沿表現度Overlay圖譜，圖中節點的大小表示中國農業大學的高被引論文數量，節點越大，高被引論文數越多。如圖所示，中國農業大學農業科學的高被引論文分布在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區域，其中Ⅱ區有3個研究前沿，Ⅲ區有4研究前沿，Ⅳ區2個研究前沿。從類團分布上看，中國農業大學農業科學在動物營養、食品科學、氣候與環境、基因組學和生物炭方面優勢顯著。

從研究前沿的角度來看，Ⅱ區的3個研究前沿分屬于食品與飼料安全、動物營養和食品工業以及食品化學3個類團，這3個研究前沿主要涉及烹飪對彩色辣椒抗氧化性能的影響、結合山梨酸鉀或殼聚糖的甘薯淀粉膜的物理性質和抗菌性、動物氨基酸營養生化與健康研究等研究內容；Ⅲ區有3個研究前沿屬于氣候與環境，主要內容涉及中國耕地和農業系統的環境和土地酸化問題、未來全球農業的重要問題、用于生物燃料的甜高粱品種相關研究等；另有1個研究前沿屬于生物炭，涉及生物炭促使微生物生物量的增長、不同pH的土壤結合生物炭后引起土壤的短期激發效應和生物炭礦化等研究內容；Ⅳ區的研究前沿屬于基因組學領域，涉及玉米的高通量SNP分型。

2.2.2 前沿關注度

對研究前沿的引用在一定程度上揭示了機構在未來研究前沿的潛在影響力。圖5為中國農業大學農業科學關注度Overlay圖譜，圖中節點的大小表示該類團被中國農業大學引用的次數，節點越大，說明被中國農業大學引用越多，也即受到中國農業大學研究人員的關注度越高。可以看出，中國農業大學研究人員對農業科學研究前沿的引用同樣集中Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅳ區，體現了研究人員研究方向的持續性和穩定性，但是對Ⅰ區的研究前沿出現部分引用。

該機構前沿關注度分析如下，Ⅰ區有27個前沿被中國農業大學的研究人員引用，其中抗氧化劑研究前沿中的超聲輔助技術相關應用研究被引用了46次；Ⅱ區41個前沿被引用，其中動物營養與食品工業研究前沿中的動物氨基酸營養生化與健康研究被引用了164次，食品與飼料安全研究前沿中的三聚氰胺檢測相關和不同蛋白質的抗氧化劑特性分別被引用48次和24次，食品化學研究前沿中電解水在食品服務和工業領域的應用被引用29次；Ⅲ區有35個前沿被引用，其中氣候與環境研究前沿中中國耕地的生態環境和土地酸化相關研究被引用123次，生物炭研究前沿中的土壤中生物炭效應被引用13次；Ⅳ區有16個前沿被引用，引用多集中在基因組學，其中基因組預測和基因組選擇相關研究被引95次，水稻與小麥等作物抗病相關研究被引用22次，基于快速樣品前處理技術的農藥殘留檢測和大豆、玉米和小麥基因分型相關研究分別被引用15和12次；此外，關注度較高的還有分散液液微萃取相關研究、超富集植物和生物強化、質譜分析法、植物激素獨腳金內酯和褪黑激素等研究前沿，但由于其農業科學學科的論文比例不到10%，屬于跨學科研究前沿，因此沒有在圖3中顯示。

中國農業大學所關注的研究前沿范圍更廣，涉及動物營養學、土壤生態與環境、食品加工、植物保護、基因組學和化學方法技術的應用等領域。其中一部分研究前沿與表現度一致，如前沿表現度表現良好的研究前沿（如動物氨基酸營養生化與健康研究、中國耕地的生態環境和土地酸化問題、生物炭等）的關注度也同樣表現明顯。

2.2.3 學科前沿性分析

從學科的表現度和關注度評測中國農業大學農業科學的學科前沿性，顯示其前沿領域分布在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區域，研究內容集中分布在動物營養、食品科學與生態環境三大研究領域，同時，交叉學科領域中的生物炭和基因組學也具有一定的影響力。學科前沿的關注度的分布仍以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區域為主，但其研究前沿數量顯著增加，內容上與表現度中的優勢領域密切相關，主要是在原有研究基礎上的深入和對跨學科技術方法的借鑒與應用，但仍有部分研究前沿如土壤微生物與生態系統、農藥殘留檢測和畜產品等相關研究的關注度較低。此外，研究人員對Ⅰ區域也有一定程度的關注，該區域多為人類健康、飲食與臨床醫學相關，其中只有Ⅰ區中臨床醫學領域的臨床營養學屬于空白領域，仍未受到研究人員的關注。對該機構的SWOT分析如圖6所示。

圖6不僅揭示了中國農業大學該學科在全球科學研究中處于研究前沿的優勢領域，同時指出其機會領域、空白領域以及未來可能的研究前沿布局。可以看出，作為中國農業大學的傳統優勢學科，農業科學優勢研究領域突出，涉及研究前沿范圍較廣，對研究前沿的四個區域均有引用，在動物營養、食品科學與生態環境等領域具有顯著的國際學術影響力，但同時也存在研究方向相對集中和研究領域之間差距較大等問題，更多研究領域缺乏國際影響力。在人類健康領域研究涉獵得較少，該區域為農業科學與醫學交叉領域，在ESI農業科學中占據重要的地位，研究前沿相對密集，有待進一步分析。同時，作為該機構的科研配置優勢專業，食品工程、農藥殘留與毒素檢測、畜產品加工和畜牧學研究缺乏應有的表現度。此外，前沿關注度顯示中國農業大學的研究人員已經關注到更多的研究前沿，關注主題在已有研究基礎上更加廣泛，具有較好的國際視野，可以作為未來學科發展的支撐點和契機。

3 討 論

高校“雙一流”建設是繼“211”、“985”工程后的又一重大頂層設計，是推動我國高等教育發展的一項新的戰略舉措。許多高校不斷提出結合自身特色的內涵式發展規劃和改革路線，而研究規劃研究和科研機構評測對于促進學術發展、制定科技政策以及合理分配各類學術資源等，發揮著不可或缺的重要作用。本文以ESI Research Fronts中的數據為基礎，提出了一種基于學科前沿性的科研機構評測方法，對于機構合理配置研究力量、針對性的引進相關領域學術人才，保持并擴大優勢領域等政策措施具有重要的參考作用。

基于ESI Research Fronts評測機構學科前沿性，實質上是在機構層面上對高被引論文及其施引論文進行分析，進而評測機構在該學科研究前沿的活躍程度，揭示其前沿學術影響力和潛在學術影響力。在實際工作中，該方法從論文內容層面反映機構的研究布局和學術影響力，更適用于對優勢機構的優勢學科評測與分析。對于一般機構而言，由于高被引論文閾值的設定，可能會出現在學科研究前沿中缺乏表現和影響力，但前沿關注度仍可以為學科規劃提供數據支持和建議。因此，機構學科前沿性評測從一個新的角度呈現機構的知識結構和研究布局，彌補了基于文獻計量的機構評價方法的不足，從而可以從研究領域的層次上更為精細地評測機構的學術影響力，為機構的學科發展規劃和科技政策提供更有效的支持。

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（責任編輯：郭沫含）