網絡凝聚性視角下的電子科技大學學科交叉研究水平分析

鄧啟平 王雙

摘 要：

基于論文學科類別的共現網絡，從網絡凝聚性視角下的關系密度、關系強度和關系差異度等多個維度分析電子科技大學學科交叉研究水平的宏觀發展態勢，并利用可視化分析揭示學科交叉融合的微觀變化情況。研究表明，近年來電子科技大學學科交叉研究涉及的學科范圍不斷拓寬，在學科融合程度、學科知識差異度等方面均有所提升，但以加強理、醫、管、文等中小規模學科的交叉融合為主，以電子學科群為核心的特色工學學科與其他學科的交叉融合程度出現下滑。

關鍵詞：

學科交叉研究；網絡凝聚性；可視化分析 ；高水平研究型大學

中圖分類號：G353.1??? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1003-7136（2023）05-0077-08

Analysis of Interdisciplinary Research Level of University of Electronic Science and Technology of China under the Perspective of Network Cohesion

DENG Qiping，WANG Shuang

Abstract：

On the basis of co-occurrence network of subject category of papers，this paper analyzes the macro development trend of the level of interdisciplinary research of University of Electronic Science and Technology of China（UESTC） from the perspective of network cohesion including density，intensity and disparity，and uses visual analysis to reveal the micro changes of interdisciplinary research.The study shows that UESTC has improved interdisciplinary research from the scope of disciplines，the intensity of discipline integration，and the degree of difference in disciplinary knowledge in recent years.However，it mainly focuses on strengthening the cross-integration of small and medium-size disciplines such as science，medicine，management and humanities and social sciences，and the degree of cross-integration between characteristic engineering represented by electronic disciplines and other disciplines has declined.

Keywords：

interdisciplinary research；network cohesion；visual analysis；high-level research university

0 引言

學科交叉研究是整合兩個及以上學科的概念、理論、工具、技術等，以解決超越單一學科問題的研究行為［1］。它不僅能更好地解決復雜的科學問題，還有利于突破性與顛覆性創新的產生，同時也能在一定程度上催生新的學科，因此，學科交叉研究日益成為不可或缺的研究范式。促進學科交叉研究是世界高水平研究型大學的共同發展趨勢和發展戰略，我國在推進高校建設世界一流大學和一流學科過程中，已從國家政策層面明確要求高校打破學科專業壁壘，推動學科交叉融合，在前沿和交叉學科領域培植新的學科生長點。為了加快“雙一流”建設，電子科技大學以學校的特色電子學科群為核心，將加強理工交叉融合、促進醫工交叉融合、推動文工交叉融合作為全面提升學校科學研究水平的重要舉措。在此背景下，本文對電子科技大學的學科交叉研究水平展開分析，一方面評估學校近年來在學科交叉研究方面取得的成效，另一方面為學校制定相關政策進一步促進學科交叉融合提供參考與建議。

如何定量描述學科交叉水平，國內外學者已開展了廣泛且深入的研究，并取得了豐富的理論和實踐成果。理論研究上，學者在利用科研論文及其引文的學科多樣性對學科交叉水平進行測度方面開展了大量研究工作。早期成果主要是對學科多樣性的學科數量、學科均衡性等屬性中的一個或兩個進行測度，Stirling A在前人研究的基礎上提出了具有理論參考意義的學科多樣性測度框架，從學科的豐富度、均衡度、差異度3個維度屬性全面描述了學科數量統計特征，并給出了綜合測度上述屬性的Rao-Stirling指標［2］。此后，學者還提出了Integration［3］、True-Diversity［4］等具有代表性的學科多樣性綜合測度指標。此外，學者還嘗試從科研論文的機構、作者及主題內容的學科多樣性測度學科交叉水平，不斷拓展學科多樣性視角下的測度方法［5-7］。目前，學科多樣性視角下的學科交叉測度理論與方法已較為成熟，但其反映的是分析對象科研產出涉及的學科范圍［7］，并不能衡量科研產出中不同學科知識的融合程度，因此有學者開始探索利用學科網絡的凝聚度衡量學科知識的整合程度，通過引入社會網絡分析指標對學科網絡的集中程度、網絡密度等反映網絡凝聚度的屬性進行測度，以此衡量學科交叉水平［8-9］。Rafols I對照學科多樣性測度框架的3個維度屬性提出了網絡凝聚性測度框架，從網絡關系的密度、強度、差異度全面衡量學科之間的關聯程度及差異程度，并給出了綜合凝聚度測度指標［10］，為從網絡凝聚性視角測度學科交叉水平提供了理論支撐。

實踐應用中，科研論文作為學科交叉研究成果的重要表現形式之一，被廣泛用于學科交叉水平的測度，早期的相關研究多以特定的學科、機構、期刊或研究人員為分析對象，利用科研論文及其引文、作者、機構、主題內容等的學科多樣性測度分析對象的學科交叉水平［11-13］，其中，科研論文及其引文的學科多樣性測度是主流方法。由于網絡凝聚性測度方法能夠有效衡量學科交叉融合的程度且便于可視化揭示學科交叉的微觀結構，近年來運用網絡凝聚性或將其與學科多樣性相結合分析學科交叉水平的研究逐漸興起［14-17］，但已有的研究對網絡凝聚性的多維屬性揭示不夠全面，且多以特定領域為分析對象，少有研究從網絡凝聚性視角對機構的學科交叉研究水平進行全面分析。本文以網絡凝聚性測度框架為指導，基于科研論文對電子科技大學學科交叉研究的整體水平進行多維度的測度分析，同時明確交叉融合具體發生在哪些學科之間以及它們的程度如何，不僅對相關研究具有借鑒意義，也有助于拓展網絡凝聚性方法在學科交叉測度中的應用場景。

1 研究設計

科研論文本身的學科多樣性是衡量學科交叉性的直接來源，一篇論文若歸屬于多個學科，則表明這篇論文是整合多個學科領域知識的研究成果，基于論文學科歸屬關系得到的學科類別共現網絡則能夠充分體現分析對象的學科交叉研究水平。本文以電子科技大學為作者單位發表的論文為數據來源，在構建論文所屬學科類別的共現網絡基礎上，利用網絡凝聚性指標和可視化方法分析學科交叉研究水平。

1.1 網絡凝聚性視角下的學科交叉研究水平測度

Rafols I提出的網絡凝聚性學科交叉測度框架考慮了學科類別共現網絡的關系密度、關系強度和關系差異度3個維度，分別與多樣性視角下的豐富度、均衡度和差異度相對應，并給出了相應的測度指標。本文在該測度框架下，選取或改進已有指標對各個維度屬性進行測度。

1.1.1 關系密度測度指標

關系密度反映的是網絡節點之間聯系的廣度，學科類別共現網絡的關系密度越高，表明學科間的知識交叉融合范圍就越廣泛，研究的學科交叉水平也就越高。本文以網絡密度指標（ND）對關系密度進行測度［9］，具體計算公式如下：

ND=2ln（n-1）式（1）

公式中，l表示學科共現網絡中的邊數；n表示網絡中的學科數量。

1.1.2 關系強度測度指標

關系強度反映的是網絡節點之間聯系的程度，學科類別共現網絡的關系強度越高，表明學科間的知識交叉融合就越深入，研究的學科交叉水平也就越高。Rafols I提出以關系總強度測度學科交叉程度，但該指標不能反映關系強度分布的均衡性。為了同時考慮關系的總強度及其分布的均衡性，本文借鑒多樣性視角下的學科均衡度測度方法，引入基尼系數對關系總強度進行修正［18］，提出修正關系總強度（CRI），其計算方法如公式（2）所示。

CRI=（1-G）×∑i，j（i≠j）kij式（2）

G=∑（2p-n-1）Ipn∑Ip式（3）

公式（2）中，kij表示學科i和j的關系強度。公式（3）中，n表示網絡中的學科數量；p是將學科按重要度升序排列后的序列指標；Ip表示第p個學科的重要度，是第p個學科的關系強度在關系總強度中的占比。

已有的研究通常簡單使用共現次數衡量學科關系強度（kij），該方法受學科規模的影響較大

，且隨著學科交叉研究在全球范圍的快速推進，各學科間的交叉融合程度普遍加深，將學科關系強度與全球平均水平進行比較，能夠更加真實地反映出機構的學科交叉融合程度的發展水平。綜合考慮以上因素，

本文提出了如下的關系強度計算方式：

kij=clijcliclj/cgijcgicgj式（4）

公式中，cli表示分析對象論文中屬于學科i的論文數量；clij表示分析對象論文中同時屬于學科i和j的論文數量；cgi表示全球論文中屬于學科i的論文數量；cgij表示全球論文中同時屬于學科i和j的論文數量。

1.1.3 關系差異度測度指標

關系差異度是指網絡節點之間的差異化程度，學科類別共現網絡的關系差異度越高，表明發生交叉融合的學科之間的知識差異化程度越大，研究的學科交叉水平也就越高。本文采用學科共現網絡中學科間的平均關系差異度（ARD）衡量知識差異化程度，計算方法如公式（5）所示。

ARD=2∑Mi，j（i≠j）（1-sijN式（5）

公式中，M表示學科共現網絡中存在的關系集合；sij表示學科i和j的相似度值，該值是基于2019年度《期刊引證報告》（JCR） 中的學科類別互引矩陣，通過Salton相似性計算公式得到［19］；N表示網絡中存在的關系數量。

1.1.4 綜合測度指標

以上指標僅基于學科交叉的單一維度屬性進行測度，無法全面、客觀地反映學科交叉水平，綜合測度指標是將關系密度、關系強度和關系差異度3個維度屬性進行融合，以全面地測度學科交叉水平。本文采用Rafols I提出的綜合凝聚度測度指標（Coherence）［10］，計算公式如下：

Coherence=∑i，ji≠jkijγ（1-sij）δ式（6）

公式中，kij表示學科i和j的關系強度；sij表示學科i和j的相似度值；指數γ和δ是調整關系強度和差異度比例的參數，本文在計算時均設為1。

1.2 學科共現網絡可視化

學科交叉是一個多維度的復雜概念，單獨的指標只能衡量學科交叉水平的宏觀發展態勢，無法回答學科交叉發生于哪些學科以及它們融合程度如何這樣的微觀問題。本文采用科學知識圖譜和熱力圖兩種可視化方法展現學科共現網絡的微觀結構。其中，科學知識圖譜能以直觀、生動的圖譜形式展現學科間的結構關系及其演進情況，有助于從多維度揭示學科交叉研究的微觀情況，是學科交叉分析中一種常用方法。熱力圖可以直觀地展示多個類目數據的對比情況，能有效呈現學科之間的交叉融合程度。本文在構建的學科共現網絡基礎上，分別利用VOSViewer軟件和Python中的數據可視化庫Seaborn繪制科學知識圖譜和熱力圖，進而展示和分析學科交叉研究的微觀變化。

1.3 數據來源及處理

Web of Science（以下簡稱：WOS）是獲取全球學術信息的重要數據庫平臺，其提供了規范的題錄和參考文獻信息，并為每篇論文標注了一個或多個學科類別，是基于科研論文進行學科交叉測度分析的主要數據源之一。本文以WOS核心合集收錄的論文（文獻類型僅限Article）及其所涉及的244個學科類別作為數據源，參照公式（4）計算分析對象的學科類別關系強度，并構建學科類別共現網絡。計算學科類別關系強度時，按照以下步驟獲取分析對象或全球范圍內各學科類別的發文量及共現次數：①檢索分析對象或全球范圍內某個學科類別的論文，即學科發文量；②通過WOS提供的分析檢索結果功能，獲取該學科論文在其他學科的分布，即與其他學科的共現次數；③重復前2個步驟，依次獲取各學科論文量及與其他學科的共現次數；④整合所有數據，得到所有學科的發文量及共現次數。

2 學科交叉研究水平分析

本文將分析時間段設定為2011—2020年，為了避免偶然因素造成單一年份數據的波動，以5年為時間窗并逐年滑動，形成6個不同的時間切片，按照研究設計分別對各時間切片下電子科技大學的學科交叉研究水平進行測度和可視化，通過時序分析展現學科交叉研究的宏觀發展態勢和微觀變化情況。同時，選擇學科性質相近的清華大學和麻省理工學院作為標桿，通過對標分析找出電子科技大學學科交叉研究水平與國內外一流高校之間存在的差距。

2.1 學科交叉研究水平測度分析

采用ND、CRI、ARD及Coherence 4個指標對不同時間切片的電子科技大學論文的學科交叉研究水平進行測度，結果如表1所示。從表中各指標的時序數據可以看出，電子科技大學的學科交叉研究宏觀態勢具有以下特征：①學科共現網絡的網絡密度逐年上升，2016—2020年ND指標較2011—2015年提升了54.55%，表明產生交叉融合的學科數量顯著增多，學科交叉范圍不斷拓寬；②修正關系總強度穩步提高，2016—2020年CRI指標較2011—2015年提升了52.79 %，表明學科間的交叉融合呈現不斷深入和均衡發展的趨勢；③平均學科類別差異度逐年小幅增加，2016—2020年ARD指標較2011—2015年提升了3.88%，表明發生交叉融合的學科之間的知識差異度在緩慢擴大；④綜合凝聚度呈增長趨勢，2016—2020年Coherence指標較2011—2015年提升了6.90%，表明學科交叉研究的整體水平有所提高。

將電子科技大學的學科交叉研究水平測度結果與標桿高校進行對比，結果如圖1所示。ND指標方面，麻省理工學院長期處于較高水平且趨于平穩，表明其學科交叉不僅范圍廣泛且已形成相對穩定的學科交叉組合模式；清華大學的ND指標穩步增長，近期水平已與麻省理工學院相當；電子科技大學的ND指標雖然增長速度較快，但與兩所標桿高校仍存在較大差距，還需進一步擴大學科交叉范圍。CRI指標方面，麻省理工學院的優勢顯著，其學科交叉融合的程度較深；清華大學的CRI指標低于麻省理工學院，但差距在逐漸縮小；電子科技大學的CRI指標與麻省理工學院的差距較大，學科交叉融合的深度仍不足。ARD指標方面，麻省理工學院略高于清華大學，二者的平均學科關系差異度持續提升，2016—2020年均達到0.6左右；電子科技大學近年的平均學科關系差異度提升較快，但與對比高校之間尚存在一定差距。Coherence指標方面，麻省理工學院的學科交叉研究綜合水平表現突出，其次是清華大學，電子科技大學的綜合水平較低。綜上分析，與國內外同類一流高校的學科交叉研究水平相比，電子科技大學在學科交叉的廣度、深度、差異度及綜合水平等方面均有著不小差距。

2.2 學科共現網絡可視化分析

為了便于對不同時間切片下的學科交叉微觀結構做對比分析，本文借鑒覆蓋圖的思想［19］，以2011—2020年WOS論文學科類別共現網絡繪制基圖，并將分析對象各時間切片下的學科共現網絡映射在基圖上得到覆蓋圖，進而直觀展示分析對象的學科交叉微觀結構。電子科技大學在2011—2015年、2016—2020年兩個時間切片的論文學科共現網絡覆蓋圖分別如圖2、圖3所示，圖中每一個節點代表一個WOS學科類別，節點的大小表示論文規模，連線的粗細表示關系強度。基于我國現行《學位授予和人才培養學科目錄》和InCites數據庫提供的WOS學科類別與國內一級學科映射關系，將244個WOS學科類別劃分到8個學科門類，不同的學科門類在圖中用顏色深淺和輪廓線做了大致區分。

從圖2和圖3中可以看出，電子科技大學的工學相關學科（工程電氣電子、電子通信、材料、計算機等）和理學相關學科（物理、光學、化學、數學等）的論文規模較大，它們處于學科共現網絡的核心位置，既是傳統優勢學科，也是產生交叉研究的主要學科，工學與理學學科有著廣泛且深入的交叉融合，既有同一學科門類下的學科交叉，也有跨學科門類的學科交叉；醫學有關學科（神經科學、醫學成像等）的論文規模雖然一般，但其內部學科之間以及與工學、理學學科之間存在較為廣泛的交叉融合；此外，管理學有關學科（運籌學和管理科學、工業工程等）與工學、人文社科類學科之間也存在一定程度的交叉融合。對比兩個時間切片下的學科共現網絡，2016—2020年電子科技大學的工學與理學學科之間的關系密度有所提高，表明二者的交叉融合范圍進一步擴大；醫學和人文社科類的內部學科及兩類學科之間的交叉融合范圍顯著提升，但與工學、理學學科的交叉融合范圍變化并不明顯。為了進一步定量分析學科交叉融合的程度，圖4以熱力圖的形式展示了電子科技大學和對標高校各學科門類之間的關系強度，單元格中的數值表示修正關系總強度。由圖4可知，2016—2020年電子科技大學的人文社科類、理學和醫學3個學科門類的內部學科交叉融合程度提升明顯；人文社科類與醫學、管理學及理學與醫學的跨學科門類交叉融合程度有所提升；工學與理學、醫學的跨學科門類交叉融合程度有所降低。對比高校方面，2016—2020年清華大學、麻省理工學院人文社科類學科與其他學科門類學科的交叉融合程度均全面提升，同時理工和醫工的交叉融合程度也有所提升，可以看出兩所高校均注重加強跨學科門類的學科交叉研究并取得了一定成效。

3 結論與建議

本文基于科研論文的學科共現網絡，從網絡凝聚性視角下的關系密度、關系強度和關系差異度3個維度定量分析了電子科技大學近年來學科交叉研究水平的宏觀發展態勢，并利用可視化分析揭示了學科交叉融合的微觀變化。宏觀發展態勢方面，2016—2020年電子科技大學論文學科共現網絡的關系密度、關系強度和差異度測度指標均穩步增長，學科交叉研究水平的綜合測度指標也呈上升趨勢，表明其學科交叉研究涉及的學科范圍在不斷拓寬，學科交叉融合呈現不斷深入和均衡發展的趨勢，同時，發生交叉融合的知識差異度在不斷擴大。學科交叉融合的微觀變化方面，2016—2020年電子科技大學的工學、理學、醫學、管理學及人文社科類相關學科是產生交叉融合的主要學科，除工學外其他學科門類的內部交叉融合范圍及程度均有顯著提升，尤其是醫學和人文社科類學科；理醫、文醫、文管等跨學科門類的學科交叉融合程度有所提升，但以傳統優勢電子學科群為核心的理工和醫工交叉融合程度出現下滑。整體而言，近年來電子科技大學綜合學科交叉研究水平有所提升，但以提升理學、醫學、人文社科類、管理學等中小規模學科的交叉研究水平為主，而圍繞主流工學學科開展的學科交叉研究發展水平有所降低。

電子科技大學目前的學科交叉研究水平與清華大學、麻省理工學院等同類一流高校相比仍存在一定差距，通過與標桿高校的差異分析提出以下兩點建議提升學科交叉研究水平：①注重人文社科類學科與優勢學科的全面交叉融合。2016—2020年，清華大學和麻省理工學院的人文社科類學科的內部交叉融合程度出現下滑，但與其他門類學科（工、理、醫）的交叉融合程度全面提升，而電子科技大學的人文社科類學科仍以內部交叉融合為主，其與工學、理學、醫學學科的跨學科交叉融合程度較低。在國內新文科建設背景下，學校應抓住機遇采取有效措施加強人文社科類學科與工學、理學、醫學學科的交叉研究。②深入推進理工和醫工學科交叉融合，培育新的學科交叉研究方向。2016—2020年，電子科技大學以特色優勢電子學科群為核心的理工、醫工學科交叉研究發展水平出現下滑，存在發展潛力不足的問題。為此，學校應將國家重大需求、世界前沿科技和學校特色優勢相結合，找準主攻方向，優化學科布局，培育形成新的學科交叉熱點和前沿方向。

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作者簡介：

鄧啟平（1990— ），男，碩士，館員，任職于電子科技大學圖書館。研究方向：情報分析方法與技術。

王雙（1991— ），女，碩士，助理館員，任職于四川商務職業學院。研究方向：圖書館服務、信息素養教育。