河南省基础科学研究现状与竞争力研究——基于国家自然科学基金资助信息

彭 皓， 王靖娴， 贾 苹， 陈峡忠， 郑壮丽， 韩宇辉， 刘 睿

（1.中国科学院文献情报中心，北京 100190； 2.河南省科学院，郑州 450002）

基础研究以深刻认识自然现象，揭示自然规律，获取新知识、新原理、新方法和培养高素质人才等为基本使命，是人类文明进步的动力、科技进步的先导、人才培养的摇篮［1］. 当前国际科技竞争日趋激烈，作为新知识产生之源的基础研究在国家科技发展中有着越来越重要的地位和作用，也越来越受到世界各国和地区的重视. 基础研究投入对技术进步具有促进作用且影响显著［2］，加强基础研究竞争力的研究有利于分析掌握区域基础研究竞争力的现状，发现其中存在的不足与问题，面向未来优化部署，采取相应措施提升基础研究能力，为建成科技创新高地奠定扎实基础.

目前，有关竞争力的内涵已大大超出数量与质量的范畴［3］，关于评价国家或地区的基础研究竞争力还没有一个完善、系统、量化的指标体系. 现有的研究主要是从基础研究投入、基础研究队伍与基础研究基地建设、基础研究产出三个角度展开［4］. 基础研究投入包括基础研究投入总经费、国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划（“863 计划”）、国家重点基础研究发展计划（“973 计划”）等各类国家科技计划. 基础研究队伍建设包括从事基础研究的人员、高水平学者等；基础研究基地建设包括国家重点实验室、重大科技基础设施等. 基础研究产出包括论文、专利、专著和奖励等. 2015年初，国务院印发的《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》，确定政府不再直接管理具体项目，国家科技计划全面整合成五大类，即国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划、基地和人才专项、技术创新引导专项，“973计划”、“863计划”、国家科技支撑计划等纳入第三类，即国家重点研发计划［5］. 国家科技体制改革和财政科技计划管理改革必定对基础研究竞争力产生深刻的影响.

基础科学研究是一种探索性的科学研究活动，为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行实验性和理论性的工作. 由于基础科学研究不以任何专门和特定的应用或使用为目的［6］，并且产出的知识具有公共物品的属性［7］，基于基础研究投资的不确定性和收益的长期性，政府必然承担投资义务［8］. 国家自然科学基金就是政府资助基础研究的主要渠道之一. 获得国家基金的项目资助情况是衡量单位、个人的科学研究实力的重要内容之一. 国家自然科学基金（简称NSFC）作为支持基础研究的国家创新体系主要组成部分［9］，获得国家自然科学基金项目的情况在一定程度上可以反映获资助者的基础科学研究实力，进而一定程度上体现其在基础科学研究中的竞争力.

目前，国内文献基于国家自然科学基金对基础科学研究竞争力的分析，考察重点主要集中在其投入强度、产出绩效评价等方面，使用的方法包括计量统计、空间分析以及指数法等，并未形成统一、完整的研究或评价体系. 河南省作为我国的经济大省和人口大省，科研实力，特别是基础科学研究的实力在改革开放后有了很大的提高. 但在全国范围来看，河南省的基础研究综合竞争力较弱，但上升趋势明显，优势学科为化学科学［10-11］，特别是河南省高等院校的基础科研竞争力提升较快，但存在发展不均衡、承担重大项目的优势不明显等问题［12］. 本文通过基础研究竞争力指数（NCI）方法，利用获得国家自然科学基金项目数量、经费数量、机构数量和项目主持人数量等数据，从不同市域、不同项目、不同学科、科研单位与高等院校等维度对河南省的基础科学研究竞争力进行较为深入的分析，从而揭示发展现状与不足，为河南省基础科学的发展提出对策建议.

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

本文原始数据来源于国家自然科学基金网络信息系统（ISIS 系统），数据分析时间段为2014—2018 年.数据经采集、清洗、整理和集成，通过时间序列法、聚类法、对比分析法等方法进行处理.

1.2 研究方法

本文采用《中国基础研究竞争力报告2017》［13］构建的基于NSFC的基础研究竞争力指数（NCI）方法，将获得基金的项目数量、经费数量、机构数量和项目主持人数量纳入了NCI，对河南省NSFC 基金进行总体分析（包括年度趋势、学科分布、项目类别分布、省辖市分布），并基于NSFC对河南省各省辖市和各高等院校与科研机构的基础研究竞争力进行了分析.

式中：Ai表示某省辖市（区）某年项目数量，-A表示全省各省辖市（区）某年平均项目数量；Bi表示某省辖市（区）某年经费数量，-B表示全省各省辖市（区）某年平均经费数量；Ci表示某辖市（区）某年机构数量，-C表示全省各省辖市（区）某年平均机构数量；Di表示某省辖市（区）某年项目主持人数量，Dˉ表示全省各省辖市（区）某年平均项目主持人数量.

由于在2014—2018年间，河南省有14个省辖市获得国家自然科学基金资助，但是，河南省下辖17个省辖市和1个产城融合示范区. 因此式（1）中某省辖市（区）某年平均项目/经费/主持人数量，按照18个省辖市（区）取平均值.

式中：Aj表示某机构某年项目数量，-A表示所有机构某年平均项目数量；Bj表示某机构某年经费数量，-B表示所有机构某年平均经费数量；Cj表示某机构某年项目主持人数量，-C表示所有机构某年平均项目主持人数量.

在2014—2018 年间，河南省共有64 个高等院校和科研机构获得国家自然科学基金资助，式（2）中所有机构某年平均项目/经费/主持人数量，按照64个高等院校和科研机构取平均值.

2 河南省基础研究竞争力分析

2.1 河南省国家自然科学基金资助特征

2.1.1 年度分布 2014—2018年河南省国家自然科学基金项目数量与项目经费情况如图1所示. 2018年，河南省获得国家自然科学基金资助各类项目822项，直接费用30 512.82万元. 五年间的项目资助金额没有呈现出明显的变化趋势，但2017、2018两年的资助金额较2014—2016年有所降低. 项目的数量则经过了一个先增后减的过程. 2016—2018年，河南省的自然科学基金资助金额年增长率分别为-22.1%和4.2%，与此同时，自然科学基金资助的项目数年增长率分别为-11.7%和-3.2%. 可以看出，河南省所申请的自然科学基金项目在经费增长的同时，项目的数量在降低，这说明项目的质量在逐渐提高. 钟永恒等对全国2006—2016年国家自然科学基金数据进行分析后发现，2006—2016 年间，NSFC 项目数量与项目经费处于稳定发展期，2014—2016年项目经费稍有下降，说明我国NSFC已进入从量的扩张向质的提高的重要跃升期［10］. 图1表明河南省在自然科学基金申请项目的趋势与全国的趋势是一致的.

图1 2014—2018年河南省国家自然科学基金项目数量与项目经费Fig.1 Projects number and funding of the National Natural Science foundation in Henan Province during 2014-2018

2.1.2 学科分布 2014—2018年河南省获得国家自然科学基金资助各学科的经费比例如图2所示. 河南省在NSFC资助的八大科学部均有获得资助的项目，这说明河南省在各学科的基础科学研究方面均有所发展.

图2 2014—2018年河南省国家自然科学基金资助各学科项目经费比例Fig.2 The funding ratio of various disciplines project supported by the National Natural Science foundation during 2014-2018

生命科学是河南省近5年最为活跃的自然科学研究领域，也是投入资源最多的学科. 2014—2018年，河南省生命科学项目金额超过河南省国家自然科学基金经费总额的20%，项目经费总计34 350.5万元，项目数量838项. 其次是医学科学部，项目数量866项，项目经费总计32 571.8万元，占河南省国家自然科学基金经费总额的19.4%. 由于国家自然科学基金的主要资助对象是自然科学研究，而管理科学部的社会科学属性突出，因此管理科学部的项目金额垫底，占比为1.25%.

在2014—2018年间，河南省医学类学科，在国家自然科学基金的资助中，无论是数量、金额，还是实现零突破的项目上，都取得了不小的成绩. 2018年医学学科项目经费更是占河南省国家自然科学基金经费总额的25.85%，经费排名第一.

但是，通过统计分析可以发现，河南省医学学科基础科学研究能力发展不均衡. 首先，河南省获得国家自然科学基金医学学科项目的院校数量相对其他学科较少：在2014—2018年期间，河南省共有64家高等院校与科研机构获得国家自然科学基金项目，其中获得医学科学项目的有25家机构，除管理科学有17家机构获得国家自然科学基金项目外，其余各学科均不少于30家（地球科学31家机构，工程材料35家机构，化学32家机构，生命43家机构，数理33家机构）. 其次，河南省获得的医学类资助项目数量分布非常分散，又过于集中. 医学科学资助项目依托单位主要集中在5家机构：其中，郑州大学获得资助项目505项、资助金额18 962.7万元，分别占全省医学科学资助项目总数的58.31%和资助金额总数的58.22%；河南中医学院获得资助项目110项、资助金额4588万元；新乡医学院获得资助项目111项、资助金额3 871.1万元；河南大学获得资助项目61项、资助金额2499万元；河南科技大学获得资助项目27项、资助金额844.1万元. 而其余20家获得医学科学资助项目的机构所获得的项目均在10项以内，且其中9家机构只有1项医学科学资助项目. 实力较强的机构和实力较弱的机构间差距明显，郑州大学仍是河南医学基础科学研究的主力军，其他机构还没有形成相对稳定的医学科研团队和较成熟的医学研究方向，河南省的医学基础科学研究能力仍需要进一步发展.

2.1.3 项目类别分布 2018 年，河南省国家自然科学基金面上项目资助276 项，占河南省该年总项目数的33.58%；直接费用15 727 万元，占河南省该年总经费的51.54%，平均资助力度56.98 万元. 青年科学基金项目资助532 项，占河南省该年总项目数的64.72%；直接费用12 738.82 万元，占河南省该年总经费的41.75%，平均资助力度23.95万元. 2014—2018年，河南省获得青年科学基金项目共计2517项，资助经费总计55 744.62万元. 但获得资助的国家杰出青年科学基金只有1项，资助经费350万元；优秀青年科学基金项目有6项，资助经费750万元. 河南省的国家自然科学基金资助项目主要以面上基金和青年科学基金构成，并且青年科学基金资助的项目占绝大部分. 由此可以看出，河南省在基础科学研究中原始资源的积累少，基础偏弱，并且河南省近五年引进和培养的高层次青年科研领军人才相对偏少，表现为缺乏重大项目的支持.

2.1.4 省辖市（区）分布 2018 年河南省各省辖市获得国家自然科学基金经费占全省总额的比例如图3 所示，其中占比TOP5 的省辖市分别是：郑州市、新乡市、开封市、洛阳市和焦作市，并且郑州市占河南省该年经费总额的55.73%，远高于其他各省辖市. 其中，郑州市、开封市、洛阳市、信阳市、安阳市、南阳市、商丘市、驻马店市、漯河市获得的项目经费占比较2017 年有所上升. 总体上看，河南省的基础科研力量主要集中在省会郑州，呈现较为集中的趋势，这说明河南省内各省辖市之间的基础科研实力分布不均衡，除郑州市外，其他直辖市（区）的实力较弱，不利于基础科研长期的可持续发展. 因此，对于其他省辖市（区）的科研投入有待加强.

图3 2017—2018年河南省国家自然科学基金各省辖市资助项目经费比例Fig.3 The funding ratio of project supported by the National Natural Science foundation of Henan Province-governed cities during 2017-2018

2.2 河南省省辖市基础研究竞争力分析

根据省辖市综合NCI计算公式，2018年河南省各省辖市综合NCI指数如图4所示. 河南省下辖17个省辖市和1个省直管市，可分为五个梯队：第一梯队是郑州市，其综合NCI为9.559 0，远远高于其他17个城市，其基础研究竞争力相对非常强；第二梯队包括新乡市、开封市、洛阳市，其综合NCI指数大于1小于3，基础研究竞争力相对较强；第三梯队包括焦作市、安阳市、信阳市、南阳市、周口市、商丘市、平顶山市，其综合NCI指数大于0.1小于1，基础研究竞争力相对较弱；第四梯队包括驻马店市、许昌市、漯河市，其综合NCI指数小于0.1，基础研究竞争力很弱；第五梯队包括鹤壁市、濮阳市、三门峡市、济源市，在2014—2018年间并未获得国家自然科学基金资助，基础研究竞争力非常弱.

图4 2018年河南省各省辖市综合NCI排名Fig.4 The composite NCI ranking of Henan Province-governed cities in 2018

2.3 河南省高等院校与科研机构基础研究竞争力分析

2014—2018年，河南省共有64家高等院校与科研机构获得国家自然科学基金项目，本文统计并计算河南省33家高等院校与科研机构2018年的基础研究竞争力情况，根据高等院校与科研机构综合NCI 计算公式，遴选了TOP10高等院校与科研机构的综合NCI指数、项目数量、项目经费数量、项目主持人数量，排名情况如表所示. 可以看出，2018年郑州大学综合NCI为18.50，在全省排名第1位，远高于排名第二的河南大学（6.76）和排名第三的河南农业大学（3.90），表明郑州大学基础研究竞争力遥遥领先于省内其他高等院校和科研机构. 但按照钟永恒等对全国“双一流”高校2008—2017年间八大学科基础研究竞争力进行的定量分析，河南高校排在“第五梯队”，表现为“基础研究综合竞争力水平较低”［14］.

表1 2018年河南省高等院校与科研机构综合NCI与NSFC资助情况Tab.1 The composite NCI and NSFC funding situation of colleges and universities and scientific research institutions in Henan Province in 2018

3 讨论与建议

3.1 吸引和培养基础研究高端人才及团队

2014—2018年，河南省获得青年科学基金项目共计2517项，资助经费总计55 744.62万元. 但获得资助的国家杰出青年科学基金只有1项，资助经费350万元；优秀青年科学基金项目只有6项，资助经费750万元.这说明河南省2014—2018年引进和培养的高层次青年科研领军人才相对偏少. 为此，河南省应继续落实人才强省战略，继续加大引才力度，下大功夫引进国内外优秀人才入豫，通过引进高端人才带动重点项目、重大项目的资助数量. 同时，考虑到科技创新在推动河南经济高质量发展中呈现的基础不厚、起点不高、借力不够等实践特征［15］，河南要注重引进政策和培育政策并重，特别是要加强对全省中、青年人才的培养与资助，不断挖掘既有的人才资源，提升他们未来承担高水平基础研究项目的能力，真正从源头做好全省基础研究的支撑，力争在未来的“十四五”期间，实现由“引进”外来人才，逐步过渡到以“培养”自有人才为主，建立起自己的高水平基础研究人才队伍. 在人才引进措施方面，河南省需要在经费保障、科研条件、对外科技交流和配套福利等方面提供更具吸引力的保障. 在人才培养措施方面，需要建立对现有科研人员长期稳定的支持机制，通过强有力的激励、凝练研究方向等举措，不断提升基础研究人员的原创能力，力争整体学术水平在中西部处于前列.

3.2 加大基础研究经费投入

不断加大经费投入是提高基础研究竞争力的保障. 相对于应用研究，基础研究具有周期较长、见效较慢、风险较大等特点，这就需要建立财政经费支持的长期、稳定的投入机制. 如安徽近年来不断加大投入，催生了一大批原创性科技成果［16］；江苏先期投入数亿元，2018年迎来了高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施在连云港落户［17］. 同时，也不能将财政拨款作为开展基础研究的唯一来源，还应该广开渠道，发挥财政经费的带动、引导作用，进而推动全社会对基础研究的投入水平.

应拓宽科研经费投入渠道. 多渠道争取基础研究经费，确保基础研究稳定的经费投入，是保证基础研究开花结果的重要因素. 首先，要加强NSFC－河南人才培养联合基金建设，进一步加大财政资金支持力度，确保NSFC－河南人才培养联合基金资助项目经费持续增加［18］. 其次，要鼓励省内科研院所、高等院校投入资金用于基础研究. 目前，部属高等院校有中央财政供给的科研基本业务费作为保障，河南省目前尚无部属院校，为此，也应参照相关办法，设立省属高等院校科研基本业务费，对省属高等院校的基础研究给以长期稳定的支持. 第三，要通过政策引导，鼓励河南省内的大型骨干企业、创新龙头企业对基础研究进行投入，建立高等院校、科研机构和企业在基础研究领域的协同创新，实现对基础研究的多元化投入.

3.3 促进基础研究均衡协调发展

在地域分布上，河南省基础研究呈现较为集中的态势，科研力量主要集中在省会郑州，各省辖市（区）之间的基础科研实力分布非常不均衡. 在学科分布上，河南省基础研究最为活跃的领域是生命科学，其中，医学类取得的成绩最为突出，但也存在基础科学研究能力发展不均衡的问题. 在研发主体上，河南省高校竞争力远大于科研院所，河南省综合性的自然科学研究机构河南省科学院在1990年前主要以基础研究、应用基础研究为主，目前则主要开展应用技术研究和开发研究［19］. 根据NCI计算公式计算结果，2018年综合NCI排名在科研院所中列第1位的黄河水利委员会黄河水利科学研究院在全省仅排在第17位. 因此，河南省支持基础研究的政策安排上，要对落后的省辖市（区）及相对偏弱的学科和科研院所给予政策上的倾斜，防止出现“弱者更弱”、“强者更强”的马太效应，促进全省基础研究实现均衡协调发展.

3.4 加快建设高端科技创新平台

建设国家实验室、大科学装置、大科学设施等高端科技创新平台是建设创新型国家乃至世界科技强国的战略性、基础性工程. 面对当前以重大基础设施为依托推进科技创新的范式变革和发达国家对我国在关键技术领域的垄断与封锁，加快建设国家实验室以推动战略性、原创性、基础性科技创新已经成为我国党和国家高度重视、地方党委政府高度关注的科技创新的重点任务，重大科技基础设施建设迎来一个新的发展机遇［20］. 目前，国家实验室、大科学装置、大科学设施等高端科技创新平台在河南省仍是空白. 由于缺乏高端科技创新平台的支撑，导致河南难以聚集高端科研人才，难以参与国家基础研究的高端项目，也就制约了河南省基础研究的高度，限制了河南省基础研究水平的提升. 因此，河南应抓住国家重构科技创新体系的历史机遇，积极创造条件，夯实基础，举全省之力，依托郑州大学、河南大学等高等院校，以及河南省科学院、河南省农业科学院等科研院所，组织力量对全国创新布局情况进行综合研判，在认真分析全省创新资源优势的基础上，选准创新方向和战略定位，围绕农业、大健康、新一代信息技术、高端装备、新材料、新能源等重点领域，力求错位竞争，加快申建国家实验室和争取科技部、中国科学院将大科学装置、大科学设施在河南布局，使之成为河南建设中西部地区科技创新高地的重要平台载体，成为河南加快提升基础研究能力的标志性工程.

3.5 重视基础研究成果转化

促进和加速基础研究成果向实用技术方面转移是国际公认的措施［21］，国家自然科学基金在其结题成果申报类型中，就明确规定“发明专利、已推广”等，与“论著”一样可以作为评价项目成果的依据. 长期以来，我国科技成果转化率一直偏低，在基础研究领域，河南这一问题尤为突出. 根据科技部火炬中心公布的统计数据，2018年、2019年河南省技术交易合同登记额分别达到149.74亿元和234.07亿元，而全省承担的国家自然科学基金项目技术交易额分别仅有4.50万元和12.00万元. 因此，要改变忽视基础研究市场价值成果产出的传统思维，注重基础研究成果转化的特殊制度设计，出台针对性的激励措施，实现基础研究与知识产权创造、运用有机结合，推动基础研究成果有效实现转化.