网络凝聚性视角下的电子科技大学学科交叉研究水平分析

邓启平 王双

摘 要：

基于论文学科类别的共现网络，从网络凝聚性视角下的关系密度、关系强度和关系差异度等多个维度分析电子科技大学学科交叉研究水平的宏观发展态势，并利用可视化分析揭示学科交叉融合的微观变化情况。研究表明，近年来电子科技大学学科交叉研究涉及的学科范围不断拓宽，在学科融合程度、学科知识差异度等方面均有所提升，但以加强理、医、管、文等中小规模学科的交叉融合为主，以电子学科群为核心的特色工学学科与其他学科的交叉融合程度出现下滑。

关键词：

学科交叉研究；网络凝聚性；可视化分析 ；高水平研究型大学

中图分类号：G353.1    文献标识码：A   文章编号：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

学科交叉研究是整合两个及以上学科的概念、理论、工具、技术等，以解决超越单一学科问题的研究行为［1］。它不仅能更好地解决复杂的科学问题，还有利于突破性与颠覆性创新的产生，同时也能在一定程度上催生新的学科，因此，学科交叉研究日益成为不可或缺的研究范式。促进学科交叉研究是世界高水平研究型大学的共同发展趋势和发展战略，我国在推进高校建设世界一流大学和一流学科过程中，已从国家政策层面明确要求高校打破学科专业壁垒，推动学科交叉融合，在前沿和交叉学科领域培植新的学科生长点。为了加快“双一流”建设，电子科技大学以学校的特色电子学科群为核心，将加强理工交叉融合、促进医工交叉融合、推动文工交叉融合作为全面提升学校科学研究水平的重要举措。在此背景下，本文对电子科技大学的学科交叉研究水平展开分析，一方面评估学校近年来在学科交叉研究方面取得的成效，另一方面为学校制定相关政策进一步促进学科交叉融合提供参考与建议。

如何定量描述学科交叉水平，国内外学者已开展了广泛且深入的研究，并取得了丰富的理论和实践成果。理论研究上，学者在利用科研论文及其引文的学科多样性对学科交叉水平进行测度方面开展了大量研究工作。早期成果主要是对学科多样性的学科数量、学科均衡性等属性中的一个或两个进行测度，Stirling A在前人研究的基础上提出了具有理论参考意义的学科多样性测度框架，从学科的丰富度、均衡度、差异度3个维度属性全面描述了学科数量统计特征，并给出了综合测度上述属性的Rao-Stirling指标［2］。此后，学者还提出了Integration［3］、True-Diversity［4］等具有代表性的学科多样性综合测度指标。此外，学者还尝试从科研论文的机构、作者及主题内容的学科多样性测度学科交叉水平，不断拓展学科多样性视角下的测度方法［5-7］。目前，学科多样性视角下的学科交叉测度理论与方法已较为成熟，但其反映的是分析对象科研产出涉及的学科范围［7］，并不能衡量科研产出中不同学科知识的融合程度，因此有学者开始探索利用学科网络的凝聚度衡量学科知识的整合程度，通过引入社会网络分析指标对学科网络的集中程度、网络密度等反映网络凝聚度的属性进行测度，以此衡量學科交叉水平［8-9］。Rafols I对照学科多样性测度框架的3个维度属性提出了网络凝聚性测度框架，从网络关系的密度、强度、差异度全面衡量学科之间的关联程度及差异程度，并给出了综合凝聚度测度指标［10］，为从网络凝聚性视角测度学科交叉水平提供了理论支撑。

实践应用中，科研论文作为学科交叉研究成果的重要表现形式之一，被广泛用于学科交叉水平的测度，早期的相关研究多以特定的学科、机构、期刊或研究人员为分析对象，利用科研论文及其引文、作者、机构、主题内容等的学科多样性测度分析对象的学科交叉水平［11-13］，其中，科研论文及其引文的学科多样性测度是主流方法。由于网络凝聚性测度方法能够有效衡量学科交叉融合的程度且便于可视化揭示学科交叉的微观结构，近年来运用网络凝聚性或将其与学科多样性相结合分析学科交叉水平的研究逐渐兴起［14-17］，但已有的研究对网络凝聚性的多维属性揭示不够全面，且多以特定领域为分析对象，少有研究从网络凝聚性视角对机构的学科交叉研究水平进行全面分析。本文以网络凝聚性测度框架为指导，基于科研论文对电子科技大学学科交叉研究的整体水平进行多维度的测度分析，同时明确交叉融合具体发生在哪些学科之间以及它们的程度如何，不仅对相关研究具有借鉴意义，也有助于拓展网络凝聚性方法在学科交叉测度中的应用场景。

1 研究设计

科研论文本身的学科多样性是衡量学科交叉性的直接来源，一篇论文若归属于多个学科，则表明这篇论文是整合多个学科领域知识的研究成果，基于论文学科归属关系得到的学科类别共现网络则能够充分体现分析对象的学科交叉研究水平。本文以电子科技大学为作者单位发表的论文为数据来源，在构建论文所属学科类别的共现网络基础上，利用网络凝聚性指标和可视化方法分析学科交叉研究水平。

1.1 网络凝聚性视角下的学科交叉研究水平测度

Rafols I提出的网络凝聚性学科交叉测度框架考虑了学科类别共现网络的关系密度、关系强度和关系差异度3个维度，分别与多样性视角下的丰富度、均衡度和差异度相对应，并给出了相应的测度指标。本文在该测度框架下，选取或改进已有指标对各个维度属性进行测度。

1.1.1 关系密度测度指标

關系密度反映的是网络节点之间联系的广度，学科类别共现网络的关系密度越高，表明学科间的知识交叉融合范围就越广泛，研究的学科交叉水平也就越高。本文以网络密度指标（ND）对关系密度进行测度［9］，具体计算公式如下：

ND=2ln（n-1）式（1）

公式中，l表示学科共现网络中的边数；n表示网络中的学科数量。

1.1.2 关系强度测度指标

关系强度反映的是网络节点之间联系的程度，学科类别共现网络的关系强度越高，表明学科间的知识交叉融合就越深入，研究的学科交叉水平也就越高。Rafols I提出以关系总强度测度学科交叉程度，但该指标不能反映关系强度分布的均衡性。为了同时考虑关系的总强度及其分布的均衡性，本文借鉴多样性视角下的学科均衡度测度方法，引入基尼系数对关系总强度进行修正［18］，提出修正关系总强度（CRI），其计算方法如公式（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表示学科i和j的关系强度。公式（3）中，n表示网络中的学科数量；p是将学科按重要度升序排列后的序列指标；Ip表示第p个学科的重要度，是第p个学科的关系强度在关系总强度中的占比。

已有的研究通常简单使用共现次数衡量学科关系强度（kij），该方法受学科规模的影响较大

，且随着学科交叉研究在全球范围的快速推进，各学科间的交叉融合程度普遍加深，将学科关系强度与全球平均水平进行比较，能够更加真实地反映出机构的学科交叉融合程度的发展水平。综合考虑以上因素，

本文提出了如下的关系强度计算方式：

kij=clijcliclj/cgijcgicgj式（4）

公式中，cli表示分析对象论文中属于学科i的论文数量；clij表示分析对象论文中同时属于学科i和j的论文数量；cgi表示全球论文中属于学科i的论文数量；cgij表示全球论文中同时属于学科i和j的论文数量。

1.1.3 关系差异度测度指标

关系差异度是指网络节点之间的差异化程度，学科类别共现网络的关系差异度越高，表明发生交叉融合的学科之间的知识差异化程度越大，研究的学科交叉水平也就越高。本文采用学科共现网络中学科间的平均关系差异度（ARD）衡量知识差异化程度，计算方法如公式（5）所示。

ARD=2∑Mi，j（i≠j）（1-sijN式（5）

公式中，M表示学科共现网络中存在的关系集合；sij表示学科i和j的相似度值，该值是基于2019年度《期刊引证报告》（JCR） 中的学科类别互引矩阵，通过Salton相似性计算公式得到［19］；N表示网络中存在的关系数量。

1.1.4 综合测度指标

以上指标仅基于学科交叉的单一维度属性进行测度，无法全面、客观地反映学科交叉水平，综合测度指标是将关系密度、关系强度和关系差异度3个维度属性进行融合，以全面地测度学科交叉水平。本文采用Rafols I提出的综合凝聚度测度指标（Coherence）［10］，计算公式如下：

Coherence=∑i，ji≠jkijγ（1-sij）δ式（6）

公式中，kij表示学科i和j的关系强度；sij表示学科i和j的相似度值；指数γ和δ是调整关系强度和差异度比例的参数，本文在计算时均设为1。

1.2 学科共现网络可视化

学科交叉是一个多维度的复杂概念，单独的指标只能衡量学科交叉水平的宏观发展态势，无法回答学科交叉发生于哪些学科以及它们融合程度如何这样的微观问题。本文采用科学知识图谱和热力图两种可视化方法展现学科共现网络的微观结构。其中，科学知识图谱能以直观、生动的图谱形式展现学科间的结构关系及其演进情况，有助于从多维度揭示学科交叉研究的微观情况，是学科交叉分析中一种常用方法。热力图可以直观地展示多个类目数据的对比情况，能有效呈现学科之间的交叉融合程度。本文在构建的学科共现网络基础上，分别利用VOSViewer软件和Python中的数据可视化库Seaborn绘制科学知识图谱和热力图，进而展示和分析学科交叉研究的微观变化。

1.3 数据来源及处理

Web of Science（以下简称：WOS）是获取全球学术信息的重要数据库平台，其提供了规范的题录和参考文献信息，并为每篇论文标注了一个或多个学科类别，是基于科研论文进行学科交叉测度分析的主要数据源之一。本文以WOS核心合集收录的论文（文献类型仅限Article）及其所涉及的244个学科类别作为数据源，参照公式（4）计算分析对象的学科类别关系强度，并构建学科类别共现网络。计算学科类别关系强度时，按照以下步骤获取分析对象或全球范围内各学科类别的发文量及共现次数：①检索分析对象或全球范围内某个学科类别的论文，即学科发文量；②通过WOS提供的分析检索结果功能，获取该学科论文在其他学科的分布，即与其他学科的共现次数；③重复前2个步骤，依次获取各学科论文量及与其他学科的共现次数；④整合所有数据，得到所有学科的發文量及共现次数。

2 学科交叉研究水平分析

本文将分析时间段设定为2011—2020年，为了避免偶然因素造成单一年份数据的波动，以5年为时间窗并逐年滑动，形成6个不同的时间切片，按照研究设计分别对各时间切片下电子科技大学的学科交叉研究水平进行测度和可视化，通过时序分析展现学科交叉研究的宏观发展态势和微观变化情况。同时，选择学科性质相近的清华大学和麻省理工学院作为标杆，通过对标分析找出电子科技大学学科交叉研究水平与国内外一流高校之间存在的差距。

2.1 学科交叉研究水平测度分析

采用ND、CRI、ARD及Coherence 4个指标对不同时间切片的电子科技大学论文的学科交叉研究水平进行测度，结果如表1所示。从表中各指标的时序数据可以看出，电子科技大学的学科交叉研究宏观态势具有以下特征：①学科共现网络的网络密度逐年上升，2016—2020年ND指标较2011—2015年提升了54.55%，表明产生交叉融合的学科数量显著增多，学科交叉范围不断拓宽；②修正关系总强度稳步提高，2016—2020年CRI指标较2011—2015年提升了52.79 %，表明学科间的交叉融合呈现不断深入和均衡发展的趋势；③平均学科类别差异度逐年小幅增加，2016—2020年ARD指标较2011—2015年提升了3.88%，表明发生交叉融合的学科之间的知识差异度在缓慢扩大；④综合凝聚度呈增长趋势，2016—2020年Coherence指标较2011—2015年提升了6.90%，表明学科交叉研究的整体水平有所提高。

将电子科技大学的学科交叉研究水平测度结果与标杆高校进行对比，结果如图1所示。ND指标方面，麻省理工学院长期处于较高水平且趋于平稳，表明其学科交叉不仅范围广泛且已形成相对稳定的学科交叉组合模式；清华大学的ND指标稳步增长，近期水平已与麻省理工学院相当；电子科技大学的ND指标虽然增长速度较快，但与两所标杆高校仍存在较大差距，还需进一步扩大学科交叉范围。CRI指标方面，麻省理工学院的优势显著，其学科交叉融合的程度较深；清华大学的CRI指标低于麻省理工学院，但差距在逐渐缩小；电子科技大学的CRI指标与麻省理工学院的差距较大，学科交叉融合的深度仍不足。ARD指标方面，麻省理工学院略高于清华大学，二者的平均学科关系差异度持续提升，2016—2020年均达到0.6左右；电子科技大学近年的平均学科关系差异度提升较快，但与对比高校之间尚存在一定差距。Coherence指标方面，麻省理工学院的学科交叉研究综合水平表现突出，其次是清华大学，电子科技大学的综合水平较低。综上分析，与国内外同类一流高校的学科交叉研究水平相比，电子科技大学在学科交叉的广度、深度、差异度及综合水平等方面均有着不小差距。

2.2 学科共现网络可视化分析

为了便于对不同时间切片下的学科交叉微观结构做对比分析，本文借鉴覆盖图的思想［19］，以2011—2020年WOS论文学科类别共现网络绘制基图，并将分析对象各时间切片下的学科共现网络映射在基图上得到覆盖图，进而直观展示分析对象的学科交叉微观结构。电子科技大学在2011—2015年、2016—2020年两个时间切片的论文学科共现网络覆盖图分别如图2、图3所示，图中每一个节点代表一个WOS学科类别，节点的大小表示论文规模，连线的粗细表示关系强度。基于我国现行《学位授予和人才培养学科目录》和InCites数据库提供的WOS学科类别与国内一级学科映射关系，将244个WOS学科类别划分到8个学科门类，不同的学科门类在图中用颜色深浅和轮廓线做了大致区分。

从图2和图3中可以看出，电子科技大学的工学相关学科（工程电气电子、电子通信、材料、计算机等）和理学相关学科（物理、光学、化学、数学等）的论文规模较大，它们处于学科共现网络的核心位置，既是传统优势学科，也是产生交叉研究的主要学科，工学与理学学科有着广泛且深入的交叉融合，既有同一学科门类下的学科交叉，也有跨学科门类的学科交叉；医学有关学科（神经科学、医学成像等）的论文规模虽然一般，但其内部学科之间以及与工学、理学学科之间存在较为广泛的交叉融合；此外，管理学有关学科（运筹学和管理科学、工业工程等）与工学、人文社科类学科之间也存在一定程度的交叉融合。对比两个时间切片下的学科共现网络，2016—2020年电子科技大学的工学与理学学科之间的关系密度有所提高，表明二者的交叉融合范围进一步扩大；医学和人文社科类的内部学科及两类学科之间的交叉融合范围显著提升，但与工学、理学学科的交叉融合范围变化并不明显。为了进一步定量分析学科交叉融合的程度，图4以热力图的形式展示了电子科技大学和对标高校各学科门类之间的关系强度，单元格中的数值表示修正关系总强度。由图4可知，2016—2020年电子科技大学的人文社科类、理学和医学3个学科门类的内部学科交叉融合程度提升明显；人文社科类与医学、管理学及理学与医学的跨学科门类交叉融合程度有所提升；工学与理学、医学的跨学科门类交叉融合程度有所降低。对比高校方面，2016—2020年清华大学、麻省理工学院人文社科类学科与其他学科门类学科的交叉融合程度均全面提升，同时理工和医工的交叉融合程度也有所提升，可以看出两所高校均注重加强跨学科门类的学科交叉研究并取得了一定成效。

3 结论与建议

本文基于科研论文的学科共现网络，从网络凝聚性视角下的关系密度、关系强度和关系差异度3个维度定量分析了电子科技大学近年来学科交叉研究水平的宏观发展态势，并利用可视化分析揭示了学科交叉融合的微观变化。宏观发展态势方面，2016—2020年电子科技大学论文学科共现网络的关系密度、关系强度和差异度测度指标均稳步增长，学科交叉研究水平的综合测度指标也呈上升趋势，表明其学科交叉研究涉及的学科范围在不断拓宽，学科交叉融合呈现不断深入和均衡发展的趋势，同时，发生交叉融合的知识差异度在不断扩大。学科交叉融合的微观变化方面，2016—2020年电子科技大学的工学、理学、医学、管理学及人文社科类相关学科是产生交叉融合的主要学科，除工学外其他学科门类的内部交叉融合范围及程度均有显著提升，尤其是医学和人文社科类学科；理医、文医、文管等跨学科门类的學科交叉融合程度有所提升，但以传统优势电子学科群为核心的理工和医工交叉融合程度出现下滑。整体而言，近年来电子科技大学综合学科交叉研究水平有所提升，但以提升理学、医学、人文社科类、管理学等中小规模学科的交叉研究水平为主，而围绕主流工学学科开展的学科交叉研究发展水平有所降低。

电子科技大学目前的学科交叉研究水平与清华大学、麻省理工学院等同类一流高校相比仍存在一定差距，通过与标杆高校的差异分析提出以下两点建议提升学科交叉研究水平：①注重人文社科类学科与优势学科的全面交叉融合。2016—2020年，清华大学和麻省理工学院的人文社科类学科的内部交叉融合程度出现下滑，但与其他门类学科（工、理、医）的交叉融合程度全面提升，而电子科技大学的人文社科类学科仍以内部交叉融合为主，其与工学、理学、医学学科的跨学科交叉融合程度较低。在国内新文科建设背景下，学校应抓住机遇采取有效措施加强人文社科类学科与工学、理学、医学学科的交叉研究。②深入推进理工和医工学科交叉融合，培育新的学科交叉研究方向。2016—2020年，电子科技大学以特色优势电子学科群为核心的理工、医工学科交叉研究发展水平出现下滑，存在发展潜力不足的问题。为此，学校应将国家重大需求、世界前沿科技和学校特色优势相结合，找准主攻方向，优化学科布局，培育形成新的学科交叉热点和前沿方向。

参考文献：

［1］Committee on Facilitating Interdisciplinary Research.Facilitating interdisciplinary research［R］.Washington，D.C.：The National Academies Press，2005：16.

［2］STIRLING A.A general framework for analysing diversity in science，technology and society［J］.Journal of the Royal Society Interface，2007，4（15）：707-719.

［3］PORTER A L，COHEN A S，ROESSNER J D，et al.Measuring researcher interdisciplinarity［J］.Scientometrics，2007，72（1）：117-147.

［4］ZHANG L，ROUSSEAU R，GLANZEL W.Diversity of references as an indicator of the interdisciplinarity of journals：Taking similarity between subject fields into account ［J］.Journal of the Association for Information Science and Technology，2016，67（5）：1257-1265.

［5］ABRAMO G，D′ANGELO C A，COSTA F D.Identifying interdisciplinarity through the disciplinary classification of co-authors of scientific publications［J］.Journal of the American Society for Information Science and Technology，2012，63（11）：2206-2222.

［6］黄颖，张琳，孙蓓蓓，等.跨学科的三维测度：外部知识融合、内在知识会聚与科学合作模式［J］.科学学研究，2019，37（1）：25-35.

［7］张琳，黄颖.交叉科学：测度、评价与应用［M］.北京：科学出版社，2019：96-109.

［8］LEYDESDORFF L.Betweenness centrality as an indicator of the interdisciplinarity of scientific journals［J］.Journal of the American Society for Information Science and Technology，2007，58（9）：1303-1319.

［9］RAFOLS I，MEYER M.Diversity and network coherence as indicators of interdisciplinarity：case studies in bionanoscience［J］.Scientometrics，2010，82（2）：263-287.

［10］RAFOLS I.Knowledge integration and diffusion：Measures and mapping of diversity and coherence［M］//DING Y ，ROUSSEAU R，WOLFRAM D.Measuring scholarly impact：methods and practice.Cham，Zug：Springer，2014：169-190.

［11］PORTER A L，RAFOLS I.Is science becoming more interdisciplinary？ Measuring and mapping six research fields over time［J］.Scientometrics，2009，81（3）：719-745.

［12］杨良斌，周秋菊，金碧辉.基于文献计量的跨学科测度及实证研究［J］.图书情报工作，2009，53（10）：87-90，115.

［13］CHANG Y W，HUANG M H.A study of the evolution of interdisciplinarity in library and information science：Using three bibliometric methods［J］.Journal of the American Society for Information Science & Technology，2014，63（1）：22-33.

［14］侯海燕，王亚杰，梁国强，等.基于期刊学科分类的学科交叉特征识别方法：以生物医学工程领域为例［J］.中国科技期刊研究，2017，28（4）：350-357.

［15］张群娇，刘杰，陈勇跃.Web of Science中数学与关联学科交叉关系分析［J］.武汉纺织大学学报，2021，34（1）：3-9.

［16］李博，邵雪云.知識流动视角下中国体育学学科交叉发展态势研究［J］.北京体育大学学报，2021，44（10）：71-89.

［17］袁毅，季泽豪.人工智能跨学科特性研究：文献计量分析的视角［J］.图书馆杂志，2022，41（6）：46-52.

［18］LEYDESDORFF L，RAFOLS I.Indicators of the interdisciplinarity of journals：Diversity，centrality，and citations［J］.Journal of Informetrics，2011，5（1）：87-100.

［19］LEYDESDORFF L.A method for generating overlay maps on the basis of aggregated journal-journal citation relations in 2015［EB/OL］.（2016-08-12）［2022-06-29］.http：//www.leydesdorff.net/wc15.

作者简介：

邓启平（1990— ），男，硕士，馆员，任职于电子科技大学图书馆。研究方向：情报分析方法与技术。

王双（1991— ），女，硕士，助理馆员，任职于四川商务职业学院。研究方向：图书馆服务、信息素养教育。