考慮合作對象差異的科研產出多元聚合測度指標構建研究

孫竹梅 汪志兵 韓文民 潘雪蓮

關鍵詞：合作對象差異;聚合測度指標;科研合作能力;科研產出;合作貢獻

隨著科學研究的不斷深入，個人、機構和國家間的科研合作均呈現日益增長的態勢[1]，全球規模的科研合作網絡已基本形成，合作發表科研論文和形成研究的知識產權成為科研合作最主要的表現形式[2]。與此同時，學界對科研合作的研究也不斷深入，研究發現，合著論文被期刊錄用的概率要高于獨著論文[3-4]，合作的頻次和規模對科研產出的數量和質量都存在積極影響[5-6]，從而使得科研合作逐漸成為提升科研產出的一條重要途徑，科研合作能力也被視為反映科研產出的重要指標之一。然而，科研合作能力與科研產出間是否存在完全一致的對應關系，高的科研合作能力指標值就一定意味著高的科研產出嗎？針對這一問題，本文將對科研合作能力指標是否能用于測度科研產出，以及如何用于科研產出的測度展開探討。

1文獻回顧

目前，關于科研合作能力的測度指標大致可以分為兩類：一類是基于科學計量學視角的;一類是基于復雜網絡視角的[7]。前者包括合作度、合著率、合作系數和合作能力指數等[8-11]，這些指標分別從合作的強度、深度和穩定性等方面來衡量作者的科研合作能力。后者包括網絡密度、聚集系數、點度中心性、緊密中心性、中介中心性等[12-16]，這些指標分別從不同的角度來衡量科研合作網絡的結構屬性，通過結構屬性來反映作者在科研合作網絡中所處的地位及重要程度。同時，科研合作網絡指標也是學者們進行科研合作關系預測研究的重要依據[17-20]。

在科研合作與科研產出的關系研究方面，學者們也進行了大量的探討，但尚未取得一致的結論。有些學者的研究證實科研合作能夠提高科研產出數量，如AbramoG等對意大利82所高校科學家2001—2005年發表論文的研究結果表明，科研的國際化合作程度與科研產出的數量呈正相關[21];劉俊婉發現在分子生物學與遺傳學領域中，論文合著者數量的增加有利于高被引科學家論文產出數量的提高[22]。同時，科研合作也能夠提高科研產出質量，如PuuskaHM等發現在印度的科研合作中，合著者數量與論文被引頻次呈正相關[23];PolyakovM等對農業、資源、環境和生態經濟領域的合作發文研究發現，合作能夠提高研究成果的影響力，同時國際合作對研究成果影響力的提升效果比國內合作更為顯著[24];楊瑞仙等的研究發現合作機構數量和論文影響力呈現出顯著正相關[25]。

但是也有些學者的研究得出了不同的結論，如Gl？nzelW等發現化學領域中國際合著論文的被引水平往往低于該領域樣本的平均水平[26];鐘鎮的研究則指出高合著規模的論文未必獲得更多的被引用，獨著的論文也未必不被廣泛引用[27];周靜梅等的研究顯示在合作機構的多樣性與合作績效之間并無顯著相關性[28];姚源等對2007—2018年我國高校教師的校內、國內和國際科研合作研究發現，2007年校內合作僅對理科發文總數有正影響，國際合作僅對工科發文總數有正影響，且對理科發文總數存在顯著負影響，而國內合作對人文學科、社會科學、理科和工科的發文總數均有正影響，2018年除國際合作對工科發文總數仍有正影響之外，其他類型的合作對各領域的發文總數均無顯著影響[29]。

為解釋這些不一致現象存在的原因，學者們對科研合作與科研產出關系的臨界值也進行了探索。HodderP研究發現機構合作數量與論文的產出之間呈現倒U型關系，即當合作機構數量超過一定閾值時，論文產出呈下降趨勢[30];馬榮康等發現作者數量與高被引論文概率呈倒U型關系，而與零被引論文概率呈正U型關系，且拐點均為3人[31];林卉發現機構合著率與論文影響力不存在相關關系，但機構的合作度與論文的影響力存在顯著正向關系，而最佳的合作機構數目為5個[7]。

綜上可以看出，將科研合作能力指標用于測度科研產出具有可行性，但是也存在一定的局限性，主要表現在以下兩個方面：第一，在現有研究中，一旦確定目標對象后，其合作對象以及每次合作均被同一化處理，即假設這些合作對象的科研水平是相同的，且在每次合作中的貢獻也是相同的。然而事實并非如此，不同合作對象的科研水平是存在差異的，與領域內高水平對象合作的科研產出水平理論上會高于與一般水平對象合作的產出[32-33]，而且即使是同一合作對象，在合作對象數量不同的合作中，其貢獻也會存在差異，如合作者數量較少的合作中，單個合作對象的貢獻理論上會高于合作者數量多的合作[34-35]。因此，在科研合作的研究中，這種普遍存在的合作對象差異性是不應該被忽視的。第二，單個科研合作能力指標僅能反映科研合作能力的某一方面，且這一方面未必與科研產出之間存在必然的相關性，如果單獨將其用于測度科研產出時難免出現偏差，因此，應考慮聚合能夠反映科研合作能力不同方面的、且與科研產出存在正向關系的指標來構建科研產出的測度指標。

基于上述原因，本研究將以機構為研究個體，在常用科研合作能力指標的基礎上，考慮合作機構的科研水平差異和合作貢獻差異，構建差異性指標，并通過各項指標與機構科研產出指標的相關性分析，選擇具有強正相關性的科研合作能力指標，進一步構建科研產出多元聚合測度指標，對不同機構的多元聚合測度指標值與實際科研產出指標值間的差異進行對比分析，探索更能刻畫機構科研產出實際情況的測度指標，為科學、有效的科研產出評價工作提供借鑒和指導。

2研究設計

本研究首先從科學計量學視角和復雜網絡視角選取部分常用科研合作能力指標，其次從考慮合作對象差異性的視角提出兩個相關指標，同時，從衡量科研產出的數量、質量角度分別選擇具有代表性的指標，進而在各科研合作能力指標與科研產出指標相關性分析的基礎上，將3種不同視角的科研合作能力指標進行聚合，構建能夠更加真實反映機構科研產出的多元聚合測度指標。

2.1科研合作能力指標選取

2.1.1基于科學計量學視角的機構科研合作能力指標

1）合著率（CooperationRate）。該指標反映的是機構合作密度，即目標機構通過與其他機構合作完成的發文數量與目標機構總發文數量的比值[7，36]，具體計算如式（1）所示：

2）合作度（CooperationDegree）。該指標反映的是機構合作深度，即目標機構每篇發文的平均合作機構數[7，37]，具體計算如式（2）所示：

2.1.2基于復雜網絡視角的機構科研合作能力指標

1）網絡密度（Density）。該指標反映的是合作網絡中各機構之間聯系的緊密程度，即目標機構所處合作網絡中實際合作關系數與理論上最大合作關系數的比值[12-13]，具體計算公式如式（3）所示：

2）點度中心度（DegreeCentrality）。該指標反映的是目標機構與其他機構之間的聯系能力[3-4]，即與目標機構合作的其他機構數量，具體計算公式如式（4）所示：

2.1.3基于差異性視角的機構合作能力指標

如前所述，不同合作機構之間的科研水平是存在差異的，且同一合作機構在每次合作中的貢獻也是存在差異的，因此，本文從差異性視角提出如下兩個機構合作能力指標：

1）高水平機構合作發文率（High-levelOrgani？zationCooperationPapersRate）。即目標機構與高水平機構合作的發文數量與目標機構總發文數量的比值，該指標考慮了不同合作機構的科研水平差異，認為與高水平機構合作能有效提升目標機構的科研產出水平[38-40]。具體計算公式如式（5）所示：

2）高水平機構累積貢獻率（High-levelOrgani？zationCumulativeContributionRate）。即所有與目標機構合作過的高水平機構在每篇合作發文中的貢獻率累積，該指標同時考慮了機構的科研水平差異及同一合作機構在不同次合作中的貢獻差異，認為在機構A與高水平機構B的兩次合作發文P1、P2中，如果P1中有5個合作機構，而P2中僅有2個，則機構B在P2中的貢獻率是高于P1的。具體計算公式如式（6）所示：

2.2科研產出指標

合作發文作為科研產出的重要組成部分，一直以來普遍被學者們作為科研合作的典型研究對象[41-42]。同時，對合作發文這一科研產出的測度包含多個方面，如發文數量、發文質量、成果應用、獲獎等[43-45]。而科研合作對發文數量與發文質量的積極影響在很多研究中均得到了證實[46-48]，因此，本研究主要選擇科研論文作為科研產出的代表，并主要從發文數量和發文質量兩個方面選擇相應的科研產出指標。

1）總發文數量。該指標主要反映機構的科研產出能力，總發文數量越大，目標機構的科研產出能力越強，記為TP。

2）機構h指數。該指標綜合考慮機構的發文數量和發文質量，相較于總被引次數而言更能反映綜合性的科研產出水平。一般而言，目標機構的h指數越高，該機構的科研產出影響力越大，記為h。

2.3科研產出多元聚合測度指標的構建

在各項科研合作能力指標與科研產出指標相關性分析的基礎上，選擇與科研產出指標具有正向強相關性的科研合作能力指標構建科研產出多元聚合測度指標，具體構建公式如式（7）所示：

3數據采集與預處理

3.1數據采集范圍

根據2017年9月教育部、財政部、國家發展改革委公布的“雙一流”建設學科名單，選擇材料科學與工程學科的30所入選高校作為研究對象，通過WoS數據庫的ScienceCitationIndexExpanded（SCI-EXPANDED）核心集對這30所高校發表的材料科學與工程學科相關論文進行采集。考慮到數據的完整性及規模，將數據采集區間限定為2016—2018年，文獻類型限定為“Article”，共采集到71308篇論文。同時采集這30所高校在該學科領域的機構h指數，以此來反映各高校的科研產出水平。

3.2合作機構的規范化與篩選

由于論文中的機構名稱并未采用統一的標準進行規范化標注，因此需要對論文中所涉及的機構名稱進行歸一化和標準化著錄。遵循的主要原則有：①對于疑似拼寫錯誤的機構，通過地址信息進行核對與修正，如“JilingUniv”經地址信息核對修正為“JilinUniv”;②對于因空格問題造成的機構名稱不一致進行統一化著錄，如“JilinUniv”修正為“JinlinUniv”;③對于因縮寫問題造成的機構名稱不一致進行統一化著錄，如“CentSUniv”修正為“CentSouthUniv”;④將二級機構以其所隸屬的一級機構名稱進行統一著錄，如“AnhuiProvKeyLabEnvironmFriendlyPolymerMat”（安徽省綠色高分子材料重點實驗室）以“AnhuiUniv”（安徽大學）進行標注。

3.3高水平機構的選擇

機構科研水平的高低是一個相對的概念，并無統一認可的衡量標準，但考慮到研究的可操作性，結合目前業界對ESI排名的高度關注，本研究選擇以2019年3月進入ESI材料科學領域全球前1%的機構作為高水平機構，對這30所高校合作機構中的高水平機構進行篩選。

4研究結果

4.1單項指標計算

在樣本數據的基礎上，利用Python編程語言分別構建30所高校的機構合作網絡，并對各高校所處合作網絡的相關指標進行測算，具體結果如表1所示。

4.2科研產出多元聚合測度指標構建

為保證本研究所構建的多元聚合測度指標對科研產出測度的有效性，本部分首先對3個視角下的6個科研合作能力指標與科研產出的兩個指標之間的相關性進行分析，并從中篩選出與科研產出指標具有高度正相關關系的科研合作能力指標，進行科研產出多元聚合測度指標的構建。

1）指標相關性分析

為進一步明確研究所選取的科研合作能力指標與科研產出指標之間的相關性，采用SPSS22.0對其相關性進行檢驗，結果如表2所示。

為更直觀地了解機構合作能力指標與科研產出指標之間的相關性，通過SPSS22.0繪制如圖1所示的散點圖。

根據相關系數的絕對值可以將相關強度劃分為極強相關（0.8～1.0）、強相關（0.6～0.8）、中等相關（0.4～0.6）、弱相關（0.2～0.4）和不相關（0.0～0.2）。從表2可以看出，基于科學計量學視角選取的合著率和合作度指標與機構的總發文數量之間并無顯著相關性，卻與機構h指數間存在中等強度的正相關關系;基于復雜網絡視角選取的網絡密度指標與機構的總發文數量和h指數之間均存在顯著負中等相關性，而點度中心度卻與機構的總發文數量和h指數之間存在強正相關性;基于差異性視角選取的高水平機構合作發文率和高水平機構累積貢獻率指標均與總發文數量和機構h指數之間存在顯著正向關系，其中，高水平機構合作發文率和總發文數量之間的相關性較弱。相較于科學計量學視角下的合著率和總發文數量之間無顯著相關性的現象而言，差異性視角下的指標選取正是因為考慮了合作機構的科研水平差異，才使得高水平機構合作發文率與總發文數量間呈現出顯著的相關性，兩者并不相悖，同時也更進一步反映出機構科研水平的差異對于科研產出水平具有顯著影響。

2）多元聚合測度指標的構建

結合指標間的相關系數及散點圖的顯示，本研究選擇與總發文數量有極強線性正相關性的點度中心度、高水平機構累積貢獻率這兩項科研合作能力指標，構建測度科研產出數量水平的多元聚合指標AI1，選擇與機構h指數有強線性正相關性的點度中心度、高水平機構合作發文率、高水平機構累積貢獻率以及接近強線性正相關性的合作度這4項科研合作能力指標，構建測度科研產出質量水平的多元聚合指標AI2。考慮到各指標值的數量級差，具體的指標計算公式如式（8）和式（9）所示。

在此基礎上，對30所高校的多元聚合測度指標值和科研產出指標值進行對比分析，如圖2、圖3所示，同時將用于聚合的各單項科研合作能力指標值也加入對比，以便更清晰、直觀地反映多元聚合測度指標的優勢。

從圖2中可以看出，各高校科研產出數量水平的差異與聚合指標AI1值的差異狀況基本相同，即隨著各高校科研產出數量的變化，AI1也保持了基本相同的變化趨勢，且比兩單項指標更為擬合，由此可見，AI1指標能更好反映機構的科研產出數量水平。

相較于圖2而言，雖然圖3中各高校科研產出質量水平的差異與其各單項指標值的差異幅度略大，但本研究所構建的聚合指標AI2卻與機構h指數保持了基本相同的變化趨勢，比各單項指標更好地反映了機構科研產出質量水平。究其原因，盡管相關性檢驗中各單項指標與機構h指數都存在強相關性，但科研產出質量水平的影響因素很多，單項指標僅反映機構科研產出質量水平的某一方面，并不能對質量水平進行全面刻畫，如點度中心度計算的是機構的合作對象數量，反映的是科研合作能力中的合作廣度，而這一方面的合作能力強弱更多的體現在科研產出數量水平上，與科研產出質量水平并不直接掛鉤，相比之下，由于綜合考慮合作深度、合作能力以及高水平機構合著率和貢獻率等關鍵要素，聚合指標AI2與實際科研h指數的差異狀況更為吻合，測度表現更加優秀。

總體上，盡管各單項科研合作能力指標與總發文數量或機構h指數之間具有一定的一致性趨勢，但相較于聚合前的各個單項指標而言，多元聚合測度指標AI1和AI2能夠更好地反映30所高校總發文數量和機構h指數所處的水平，說明本研究所構建的兩個多元聚合測度指標相較于各單項指標更能夠反映機構科研產出的數量和質量水平。

5分析與討論

1）基于科學計量學視角的合著率和合作度指標與科研產出數量水平之間無顯著相關性，而與科研產出質量水平間存在中等強度的正相關關系，說明單純地增加合作發文的比例和擴大單篇論文的合作機構數量，雖然在一定程度上能促進科研產出質量水平的提高，但并不能有效提升機構的科研產出數量水平，因此仍要通過其他方式和途徑來促進科研產出數量水平的提升，如制定相應的激勵和支持政策。

2）基于復雜網絡視角的網絡密度指標與科研產出的數量和質量水平均存在中等強度的負相關關系，即當機構處于一個緊密合作的網絡中并不意味著一定會有更多的科研產出數量和更高的科研產出質量，這與BurtRS的“結構洞”理論認為低密度的網絡靈活性更強，信息冗余度低的觀點是一致的[49]，OrtegaJL對作者合作網絡的研究也發現，稀疏網絡中發文的被引次數可能高于密集型和緊湊型網絡[49-50]。結合機構的點度中心度來看，發現只有當機構擁有相近數量的合作對象時，合作網絡的密度才可能對科研產出數量水平產生積極影響，換言之，當某一機構處在較小合作規模的網絡中，由于資源限制，即使再緊密的合作也不一定會有更多和更高水平的科研產出，而如果該機構處在一個大規模的合作網絡中，由于資源的多樣性和豐富性，即使網絡密度不高，也可能會有相對較多和較好的科研產出。

3）基于差異性視角的兩個指標與科研產出指標之間均表現出顯著的相關性。其中，同時考慮機構科研水平差異和每次合作差異的高水平機構累積貢獻率指標，與科研產出的兩個指標之間均表現出強或極強的相關性，說明合作機構的科研水平差異不僅對科研產出數量水平有影響，同時也會影響科研產出的質量水平;雖然僅考慮合作機構科研水平差異的高水平機構合作發文率與總發文數量之間僅存在顯著的弱相關性，但結合未考慮合作機構科研水平差異的合著率與總發文數量之間無顯著相關性的結果來看，要通過機構合作網絡來研究機構的科研水平時，考慮合作機構的科研水平差異是非常必要的。因此，機構在選擇合作對象時不能僅追求數量，更要考慮合作對象的質量（科研水平的高低），要盡量多與高水平機構展開科研合作，使合作真正成為促進自身科研水平不斷提升的動力。

4）基于點度中心度、高水平機構累積貢獻率構建的多元聚合測度指標AI1能更好地反映機構的科研產出數量水平，說明機構的科研產出數量水平與該機構合作對象數量以及高水平合作對象在合作中的貢獻程度密切相關，且成正向變化關系。因此，在科研實踐中機構要提高科研產出數量水平，應從擴大合作對象數量和提升高水平合作對象貢獻率兩個方面來考慮，既應發掘更多的合作對象來拓展合作關系，也要不斷深化與高水平機構間的合作關系，努力提升高水平機構在每次合作中的貢獻度。

5）基于合作度、點度中心度、高水平機構合作發文率、高水平機構累積貢獻率構建的多元聚合測度指標AI2與機構h指數差異趨勢更為吻合，說明在科研實踐中機構要提高科研產出質量水平，應針對這4項指標進行優化，即在加強合作深度、拓展合作面的基礎上，要更加注重與高水平機構開展合作，努力提升高水平機構在每次合作中的貢獻度。換言之，不僅要積極參與到和高水平機構的科研合作中去，還要不斷提升機構自身在這種合作中所承擔工作的數量比和質量比，逐漸成為合作團隊的骨干和核心。

6結論與展望

本研究基于科學計量學視角、復雜網絡視角選取部分機構合作能力指標，結合本研究從差異性視角提出的兩個機構合作能力指標，通過它們與科研產出指標間的相關性分析，選擇與科研產出指標具有強相關性的科研合作能力指標構建科研產出多元聚合測度指標，并對30所樣本機構的多元聚合測度指標值與科研產出指標值的差異進行對比分析。研究發現，并非所有的科研合作能力指標都能夠反映機構的科研產出水平，而基于與科研產出有顯著強相關性的科研合作能力指標所構建的多元聚合測度指標能夠更真實地反映機構科研產出水平，相較于聚合前的單項指標而言，多元聚合測度指標值差異與機構的科研產出指標值差異更為吻合，說明本研究對科研產出多元聚合測度指標的構建思路是可取的，盡管各單項指標都與機構的科研產出有高度相關性，但是并不能孤立地用于衡量機構的科研產出，這也與機構科研產出受到多方面影響因素共同作用的客觀事實相符。

綜上所述，機構要提高自身科研產出，應加強科研合作，在合作機構的選擇上既要考慮合作機構的科研水平，也要考慮合作機構的合作貢獻，與高水平機構合作且高水平機構的合作貢獻大，則機構的科研產出水平較高。本研究所構建的多元聚合測度指標對于評價機構的科研產出水平是有效的，對于科研評價工作具有一定的理論意義和實踐價值。但仍存在可以繼續深入的地方，如對機構科研水平差異僅參考了ESI排名，且未對高水平機構間科研水平的差異進行更為細致的劃分，同時，在考慮每次合作的差異時僅以單篇發文的署名機構數量進行計算，未結合作者———機構網絡進行更為深入的分析。