世界一流大學學科交叉發展特征及啟示

諶群芳 王苑 趙傳賢

摘? ? 要：學科間的交叉融合是自然科學發展的必然趨勢，新興交叉學科必將成為我國雙一流學科建設的新增長點。文章以WEB OF SCIENCE（WOS）、Scopus、Incites和ESI等數據為依據，分析世界一流大學的整體學術影響力、交叉學科的學術影響力及國際合作等指標，并對浙江大學和斯坦福的醫工信領域進行實證分析，研究世界一流大學學科交叉的共性發展特征，旨在為我國雙一流學科建設提供參考。

關鍵詞：世界一流大學;學科交叉;學術影響力

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2020）04-0052-04

有統計顯示，近百年來有40%以上諾獎獲得者的研究領域屬于交叉學科，而且這個比例呈升高趨勢，近25年來交叉學科比例已達到49.07%[1]。在推進學科交叉發展方面美國大學具有較多領銜成功的范式。早在1960年，有組織的跨學科研究單位數量最多并雄居美國大學之首的是加州大學伯克萊分校。當時，曾被哈佛校長內森·普西描述為“圍繞共同的興趣，用于從不同學科和學系聚集學者的管理策略，是推動對符合領域研究的跨學科攻關的手段”[2]。該校成立于2001年的信息技術研究中心（CITRIS）就是一個典型的跨校跨學科研究創新中心，社會捐贈曾達1.7億。美國杜克大學則是一所專門有個性化和特色的國際性大學，也是第一所成立跨學科項目管理辦公室的大學（1998年）。

這對國內科研文化的構建有著非常重要的啟示，國內傳統的科研氛圍常常表現為一種各自為戰的狀態。事實上，學科交叉、學術交流和團結合作是獲得創新性成果的關鍵，這就要求國內的科學機構必須建立起團隊交叉合作文化氛圍的新機制。信息技術學部的第一位臨床醫生交叉學科院士顧瑛院士認為，學科交叉已經走出“小黑屋”，因為“信息學部包含的學科特別多，幾乎沒有一個學科是醫學不需要的”[3]。

科學家對Nature和Science論文數據為基礎的研究發現，在絕大多數學科中，當有4—6個學科相互交叉的研究，其引文影響是最大的[4]。據Scopus data統計，目前49.1%的論文引用發生在生命科學與醫學領域，27.6%發生在自然科學領域，16.5%發生在工程與技術領域。因此，本課題重點分析了世界一流大學（表1）的整體學術影響力、學科交叉的學科構成、學術影響力和發展趨勢、國際合作影響力，總結探索成功高校的發展規律和運行機制，為中國高校雙一流建設發展中學科交叉的內涵提升提供啟示。

一、世界一流大學的學術影響力

課題組對比分析Incites十年學術指標趨勢發現，學術指標排序越靠前，則學校的學術影響力越強。其中，牛津分項指標如十年論文總數，被引前10%、國際合作更是表現突出，進入前3名。哈佛在論文總數擁有絕對優勢①。在H指數上具有突出表現的前三甲大學分別是美國的麻省理工、哈佛、斯坦福。在高被引和引文兩項指標上美國五所大學擁有絕對影響力：麻省理工、加州理工、哈佛、普林斯頓和斯坦福。

而關于ESI學術指標信息中，保持站隊前三甲的有哈佛和霍普金斯大學，分別擁有3個指標的絕對優勢（ESI總論文、總被引、TOP論文單篇被引），以工科見長的麻省理工和加州理工則擁有2個相同指標的領先優勢（單篇被引和TOP論文單篇被引）。

二、世界一流大學的交叉學科學術影響力

（一）Incites交叉領域學術影響力指標分析

從交叉學科論文總數、總被引量看，哈佛、麻省理工、牛津、斯坦福、哥大、帝國理工都保持了穩定的TOP優勢，哈佛更是以絕對第一優勢領先眾多一流高校。清華大學高歌猛進，在單篇平均被引和TOP論文單篇被引兩個指標上均闖入前5名，彰顯了國內一流高校在世界一流大學征程中的競爭優勢（其中清華大學TOP論文的單篇被引異軍突起，主要是因為其中一篇交叉論文出現了高被引）。在Incites多學科平均單篇被引數分析中，麻省理工依舊拔得頭籌，并且在世界一流高校中也是優勢顯著，實力強勁，世界一流大學的事實數據也完全體現了學科發展的馬太效應[5]。

（二）WOS交叉學科趨勢分析

十年趨勢對比分析中，國內三所高校無論是H指數還是平均被引均與世界一流高校之間存在顯著差距。例如，以浙江大學為例，H指數是71，世界一流高校均值為224，平均被引是11.67，世界一流高校均值是63。在世界一流大學中，哈佛、麻省理工和斯坦福是遙遙領跑者。

總體而言，國內三所一流高校在多學科交叉領域發文有一定數量，但存在若干空白區域，部分學科領域尚未形成穩定學術成果，提高交叉學科影響力尚有較大空間。港科大的發展就是一個很好的例證，它從2011年91—100名提升到2014年51—60名，正是跨學科交叉科研進入國際舞臺帶來的回報[6]。課題組同時用SPSS軟件系統進行了相關性分析，結果發現國內三所TOP高校有顯著的優勢或提升優勢，但是與聲譽指標卻存在非正比提速，與國外一流高校存在顯著性差距。研究發現國內TOP高校在交叉學科發展領域十年學術影響力指標中尚未體現聲譽的影響，因此，交叉學科發展領域應該具有較好的聲譽提升契機。為此，課題組對十五所高校交叉學科學術影響力指標（浙大交叉學科學術影響力尚未上ESI榜）進行兩兩相關分析，發現論文總量與總被引、TOP papers數、TOP單篇被引數的相關性極強，但與單篇被引次數、單篇高被引數之間存在弱相關，甚至與后者存在負相關。所有學科總體相關性分析一致的是，TOP papers數、TOP單篇被引數這兩個指標因素分別與其他指標之間存在強相關或極強相關性，相關系數均達到甚至高于0.5。其中，多學科交叉領域THE聲譽相對于QS和Incites聲譽，則表現出與六個學術指標因素存在更強的正相關性。這也是目前我國TOP高校中學術影響力中涉及質的指標較弱導致的THE排名相對較弱的主要原因。學校規模越小，一流高校的學科交叉影響越顯著。例如，在只有哈佛1/7規模的加州理工學科交叉同樣能處于世界一流地位（世界第五），原因在于該校非常注重交叉學科建設方向（全校40個專業產生了50多個交叉學科研究中心）。

（三）世界一流大學國際合作狀況分析

國際合作論文是提高論文質量的重要途徑之一，而且國際合作可以很好地體現學科交叉水平，國際化也是亞洲大學提升排名的關鍵[7]，對雙一流大學建設具有重要意義。其中，浙江大學十年Incites統計國際合作論文比率為23.45%，低于世界一流高校的均值37.7%，而北京大學卻在國際合作中正在逐步接近世界一流大學平均水平。國際合作論文的趨勢一方面說明了國際化進程的步伐，另一方面也從側面充分反映了國內頂尖高校與世界一流大學之間的追跑距離。

從國際合作13所世界一流高校前5位合作機構看，哈佛進入了除自身外12所世界一流高校的合作名單，這說明：與世界頂級高校為伍不僅是我們雙一流建設國際化目標，也是世界一流高校的統一發展特征。在合作前10的機構中，普林斯頓、哥大、耶魯、賓大4所高校與超過5所以上的世界一流高校進行多學科交叉的密切合作，共同產生有影響力的學術成果。有10所高校的多學科領域合作前10機構均有醫學，其中哈佛和麻省理工與5所以上的醫學機構進行緊密合作，這與美國20世紀80年代開始大力推進BIO+X計劃有密切關系。清華大學和北京大學的合作前10機構也有哈佛，但均未進入前五合作機構，所以國際合作影響力和深度尚顯不足。

（四）ESI多學科交叉影響力分析

對比分析ESI世界排名，多學科交叉總被引前10高校中，世界一流高校占據6席，分別是哈佛、麻省理工、牛津、哥大、斯坦福、帝國理工。在多學科交叉單篇平均被引前10的研究機構中，則體現出了研究組織的顯著特征，論文署名均以跨學科的研究機構或研究組織為主，區別于單一的署名方式。有6個研究機構與生物醫學領域形成了跨學科交叉，其中美國哈佛—麻省理工的博德研究所是具有領銜影響力的跨校多學科合作典范。

三、學科交叉的研究領域實證分析

（一）WOS多學科交叉的領域分析

WOS數據顯示，在各個研究領域內有交叉產生的多學科（+）研究方向，分別是材料+、化學+、物理+、地球科學+、工程+、人文+、心理+，此外，還有單獨的計算機跨學科方向。對這些論文對比進行分析發現，材料是最容易產生交叉的學科，國內三所高校均超過世界一流高校均值，甚至達到翻倍，清華大學更是接近4倍。在化學、地球科學領域產生的交叉成果，北京大學優勢明顯。浙江大學在工程、化學、材料三個領域均有一定的優勢地位，但是在人文、心理領域尚未產生有影響力的學術成果。

（二）浙江大學和斯坦福的醫學與信息學科交叉合作狀況

課題組使用Scopus作為數據（2017年）來源，以浙江大學和斯坦福的醫學學科為研究對象，借助Elservier科研績效評估平臺SciVal對比，著重分析了醫學與信息交叉領域的競爭優勢，發現除綜合實力顯著優勢外，斯坦福在交叉學科上同樣具有較強的發展潛力，相關交叉學科的競爭優勢文獻規模總體大于浙江大學，但部分年均增長為負。因此，未來潛力較大的是交叉學科實力。在醫學與信息學科交叉中，斯坦福競爭優勢方向是浙江大學的兩倍，集中在生物醫學工程、計算機科學，其中突出競爭優勢（DC）和潛在競爭優勢（EC）也是浙江大學的兩倍。浙江大學發文規模領先，且各競爭優勢均呈現出發文增長的趨勢（年均增長6.8%），但是交叉學科的突出競爭優勢和潛在競爭優勢都不如斯坦福。兩所學校在腦機交互這個領域，具有一定的參考性發展啟示：斯坦福擁有一個規模超大的顯著競爭優勢（DC），而浙江大學在該領域則存在較大潛在競爭優勢（EC），2019年浙大推出的“雙腦計劃”未來一定會加速推進突出競爭優勢。進一步對比分析了兩所學校6個學術指標（論文篇均被引、FWCI、高被引論文百分比、TOP10%期刊論文百分比、被引次數排名前5%和被引次數排名前1%百分比）結果，斯坦福六項表現均遠超浙大，實力強勁。

（三）交叉學科發展現狀調查

課題組從交叉合作的運行機制、學科特征、交叉學科的發展瓶頸等問題出發，設計了調查問卷，調查對象是2016年以來浙江大學參與醫工信交叉合作有關的教師。調查問卷重點針對開展交叉合作的成功因素和制約因素進行了問卷，收到有效問卷108人，對這些回答進行數據統計分析，結果顯示，90%以上的學者認為有必要開展交叉學科發展，且認為它將是世界一流大學的新興增長點，且有主觀交叉合作愿望，但更希望來自于自上而下的學校動作。50%以上認為成果歸屬、晉升、資源歸屬等考核機制為交叉成功的主要原因。在運行機制核心要素重要程度要素中，60%以上認為人事與組織模式是第一核心要素。

對比分析成功要素與制約要素調查結果，同樣的，考核制度成為最重要的因素，但是對于科研經費的要求上，成功因素調查結果認為項目的導向性要重于資金的保障程度，在制約要素中，認為溝通的重要程度也要大于資金的保障性。這跟浙江大學近年來年均科研經費已高達40億以上，且國家加強科研經費管理有一定的密切關系。

在認為全世界交叉學科發展最好的世界一流大學隨機調查結果中，50%以上被調查者的認知達到了相對一致性，麻省理工、斯坦福、哈佛、伯克利、加州理工名列前五。

四、啟示

創新的源泉往往來自于基礎研究、交叉研究。世界一流大學多數創新技術最后的成功商業化，或者說能具備一定社會意義，都不是某一個單一技術，而是多學科的交叉。在學科發展中，現有學科的邊緣或者交叉融合點往往會催生新的理論、新的學科和新的技術，一些自然科學和社會科學相互交叉產生的新興學科往往具有非常大的發展活力和應用前景，例如，人工智能研究涉及控制論、信息論、計算機科學、生物學、仿生學、心理學、數理邏輯、哲學等許多學科[8]，一定會催生出新興學科，比如地理學，內部交叉催生出計量地理學、生物地理學等8種學科[9]，外部交叉催生出人類地理學、城市地理學等20種學科。但是這些特征在雙一流學科建設目錄中往往無法超前出現，因為教育部二級學科分類也是越來越細（不含軍事達370多個），WOS學科分類也是越來越細，學科交叉勢必就能體現出越來越大的影響力。林克椿通過21世紀初物理學與生命科學的交叉進一步分析論證了學科間的融合是自然科學發展的必然趨勢[10]。世界一流高校的高學術影響力其實相當一部分是來自于學科交叉的貢獻值，但我國高校交叉學科發展在雙一流學科建設方面的助力體現還微乎其微，國內三所高校在多學科交叉領域論文存在一些空白區域，部分學科領域尚未形成學術成果，要提高交叉學科學術聲譽尚有較大空間，也是大有可為。因此，加強交叉學科布局，未來一定可以為雙一流學科建設尤其國際學術聲譽提供新興增長點[11]，學科交叉的春天已經到來。Michael Szell等通過研究諾貝爾跨學科論文發現，一項學術成果的發表和它獲得諾貝爾獎之間的平均延遲時間大約是20年，21世紀到了承認杰出跨學科研究的關鍵時刻[12]。