世界著名大學及學科h指數與傳統文獻計量指標的比較
2012-04-29 00:00:00金貞燕金文姬趙丹群
知識管理論壇 2012年7期
［摘要］ 以Web of Science為來源數據庫，以上海交通大學的ARWU為樣本來源，研究世界著名大學及代表性學科h指數的分布特點，探討h指數與傳統文獻計量學大學及學科指標的關系，并通過實證數據檢驗h指數與傳統文獻計量指標關系的數學模型。結果表明：學科間h指數不同，不具有跨學科可比性；h指數與傳統文獻計量指標之間存在很強的相關關系。
［關鍵詞］ h指數 文獻計量學指標 機構學術評價
1 引 言
文獻計量學的方法可以把復雜現象簡化為指標及相關數據，從而可以對研究活動進行數值上的客觀比較，能得到客觀可信的定量的評價結果。在文獻計量學中，科學家或科研團隊的學術成果主要體現在發表學術論文的數量和學術論文的被引頻次兩個方面。論文的數量和論文被引的頻次本身包含了很多有用的信息，從中可以獲得科學家或科研團隊n年發表的論文數量、每篇論文得到的引文數、論文發表的期刊以及期刊的影響參數等。而且，不同的人會使用不同的標準對科學家或團隊的研究活動進行評估。
2005年，美國物理學家J.E. Hirsch 提出一種新的非常簡單有效的數字指標——“h指數”，用以評價科學家個人的學術成就。Hirsch將h 指數定義為：“一個科學家的分值為h，當且僅當在他/她發表的Np篇論文中有h篇論文每篇獲得了不少于h次的引文數，科學家剩下的（Np-h）篇論文中每篇論文的引文數都小于h次”[1]。 h指數作為引文影響力和論文產出力二者結合的新的評價指標，Hirsch 認為h指數優于其他一般用于評價科研人員學術成果的傳統的單項指標[1]。他認為論文總數可以直接測度科研生產力，但不能測度論文的重要性和影響力；被引總數可以測度論文的總體影響力，但論文的被引次數不太容易找到，作者的影響力可能被少數重要的合作論文夸大，這些合作論文有可能是與許多其他作者共同完成的，因此并不代表作者的實際影響力，同時，該參數往往不能恰當分配被引次數較高的評論性文章與原創性研究成果的權重；篇均被引次數可以比較不同時代科學家的影響力，但數據不容易獲得，容易造成獎少懲多。Hirsch認為h指數可以避免上述所有缺陷。
h 指數的絕妙之處，就在于它具有制衡被引頻次和論文數量兩個指標的特點。因此這項指標確實在一定程度上能夠彌補傳統的文獻計量學指標在學術評價中的局限性。鑒于此，該指標一經問世，立即引起學術界的廣泛關注。2006年，h指數的數學模型被建立[2-3]，獨立的類h指數-g指數也被發現[4]，使h指數和類h指數的研究成為信息計量學的前沿研究領域，并顯示出了發展成為下一代核心評價參數之一的可能性，因而及早對h指數和類h指數進行系統研究具有重大現實意義和學術價值[5]。
Hirsch 教授提出h指數的初衷是為了衡量科學家的個人學術成就，但h指數并非只限于評價科學家個人，也可以評價一個科研團隊、一種學科或一所大學、一種學術期刊、一個地區或國家等群體[1]。利用h指數進行大學以及學科的評價時，顯現出其他計量指標所不具有的特點。因而大學h指數顯現出什么樣的特點、h指數與傳統文獻計量指標是否存在相關性以及h指數對大學學術成果評價的可行性是值得探討和研究的問題。
2 方法與數據
本研究以2009年上海交通大學的Academic Ranking of World Universities (ARWU)為依據，選取排名前100名的大學以及醫學、生命科學、物理和化學4個學科排名前50名大學學科發表的國際論文作為分析樣本價值[6]，并以Thomson Scientific 制作的ISI Web of Science平臺中的科學引文索引擴展版( Science Citation Index Expanded，SCIE) 、社會科學引文索引( Social Sciences Citation Index，SSCI)和藝術與人文科學引文索引（Arts Humanities Citation Index，AHCI）三大引文數據庫為來源數據庫，統計作為研究對象的每個大學及學科的論文總數和被引總數，并計算了h指數和篇均被引次數。
挑選上海交通大學ARWU中的大學作為實證研究對象，原因有兩個：①ARWU的排名過程完全透明。ARWU以國際可比的科研成果和學術表現作為主要指標，采用可以驗證的客觀數據，進行全球性的大學排名，所采用的排名方法和數據來源完全透明，所有信息都公布在排名網站上（http://www.arwu.org）。學術排名每年發布一次，其排名指標體系保持了較好的穩定性，大學名次的變化完全取決于它們在不同年份的表現。②排名受到廣泛關注。自2003年開始發布排名結果以來，其以評價體系的客觀和透明引起了國際社會的廣泛關注[6]，美洲、歐洲、澳洲等主要國家的主流媒體、歐盟等一批機構以及加州大學等一批世界名校進行了報道或引用。各國政府、大學從該排名出發，分析對比本國、本校的情況和發展態勢，并在此基礎上制定戰略規劃，采取各種舉措促進一流大學建設。
挑選醫學、生命科學、物理與化學4個學科作為學科代表，源于這4個學科發展時間長，學科體系嚴密，學科基礎龐大，其研究成果具有較好的連貫性和長期性，發文數量和引文數量在所有學科中最多，基本上能夠代表國際基礎科學領域的主要研究成果。
本研究計算的文獻計量學指標以ISI Web of Science平臺中的SCIE 、SSCI和AHCI三大引文數據庫作為來源數據庫的原因是，它們提供高質量的文獻資源和獨特的引文索引。作為第三方數據，SCI、SSCI和HACI嚴格選出各學科中高影響力的學術期刊，歷來被公認為世界范圍最權威的科學技術文獻索引工具，能夠提供科學技術領域最重要的研究成果，數據具有國際可比性，因而國際上的科學計量機構、國際組織以及世界上許多國家在科研績效評估工作中，通常利用該數據庫作為統計源，并認可具有不可替代的權威地位，是國際科學計量學研究中最常用的數據源。
對本研究數據處理做幾點說明：
?論文數據：大學及學科的論文數據是根據各校的名稱關鍵詞檢索SCIE、SSCI、AHCI三個數據庫所收錄論文的作者單位獲得的。
?時間窗口：發表論文的時間跨度定為10年，引文分析的時間跨度定為11年，統計1999-2008年發表的論文在1999年1月-2009年12月在ISI各數據庫中的被引頻次，并通過其計算h指數和篇均被引次數。ARWU評價指標選取的時間窗口是2009年的排名數據。
?h指數計算：獲取大學及學科h指數的方法是根據大學h指數的定義，在ISI Web of Science數據庫中，通過Address檢索途徑，檢索每個大學或學科在 1999-2008年間發表的論文，選擇Sorted by Times Cited，將檢索得到的某一大學或學科的論文按被引頻次降序排列，確定排序序號小于或等于被引次數的最大整數，這一整數就是該大學或學科1999年1月-2009年12月（統計年）間的h指數。
?文獻類型：鑒于本研究立足于對學術成果進行評價，刪除了那些學術性相對較弱的文獻類型，只將論文、評論二種文獻類型用以統計。
分析h指數與各個評價指標之間的相關性是考察兩者關系最直接有效的辦法。本研究通過獲得的完整數據，進行了世界著名大學及學科h指數與傳統文獻計量指標之間的相關性分析，以便判斷二者之間是否存在必然的聯系，并測定其聯系的密切程度。
3 結果與討論
3.1 大學及學科h指數分析
首先，我們對上海交通大學的ARWU 2009前100所大學中的95所世界著名大學h指數進行了考察，結果顯示，h指數的取值范圍在95-358之間，均值和標準差分別為:
從中可以看出，人們普遍公認的世界頂級大學源于該大學突出的學術成就，都處于h指數的高端。上述例子證實 h指數是對大學學術成就進行評價與排名的一個穩定而又符合實際的指標。
為了比較學科間h指數分布特點，我們計算了上海交通大學ARWU 2009醫學、生命科學、物理與化學4個學科前50名大學學科h指數，并對計算結果進行了比較，發現h指數最高的10個學科都屬于醫學與生命科學領域，而且醫學與生命科學學科的h指數遠遠大于物理與化學學科的h指數，表1給出了h指數最高的10個學科名單。通過計算同樣也可以看出，醫學、生命科學、物理和化學學科h指數的均值(
學科h指數分析結果說明，不同學科h指數有明顯差別，醫學與生命科學學科h指數要遠遠大于物理與化學學科的h指數。另外，在4個學科h指數分布中，高端h指數的差異要大于整體均值的差異。說明不同學科之間存在較大的學科差異性或引文行為的差異性，因此學科間h指數差異也較大，不具有跨學科的可比性。這一結果與Hirsch的結果基本一致。Hirsch在其論文中，以物理學家和生物學家為對象對其h指數的觀測值進行了研究，列出了物理學和生命科學領域中h指數最高的科學家名單及其h指數。發現h指數最高的10位作者都屬于生命科學領域，同時發現生命科學領域科學家的h指數要遠遠大于物理學領域科學家的h指數，高端h值的差異要大于整體均值的差異[1]。
3.2 大學h指數與傳統文獻計量指標的相關分析
為了考察大學h指數與傳統文獻評價指標之間的關聯性，我們對上海交通大學ARWU 2009年前100所大學中的95所大學的h指數與傳統文獻計量指標中的論文被引總數、論文總數和篇均被引次數進行相關性分析。圖2分別給出了大學h指數與被引總數(N-Ci)、論文總數（N-P）和篇均被引次數(n-Ci)之間的相關關系。通過相關性分析散點圖可以看出，著名大學h指數與被引總數之間存在高度線性相關關系（r=0.8952，r為相關系數）；h指數與論文總數之間也呈現高度線性相關關系（r=0.8126），但相關性弱于引文總數；h指數與篇均被引次數之間存在中性相關關系（r=0.6321）。
3.3 學科h指數與傳統文獻計量指標的相關分析
我們還對上海交通大學的ARWU 2009年醫學、生命科學、物理和化學學科排名前50名大學學科h指數與傳統文獻計量指標中的論文被引總數、論文總數和篇均被引次數進行了相關性分析。
圖3給出了醫學學科h指數與被引總數(N-Ci)、論文總數（N-P）和篇均被引次數(n-Ci)之間的相關關系。從相關性分析散點圖可以看出，著名大學醫學學科h指數與論文被引總數之間的相關系數R2=0.937、與論文總數之間的相關系數r=0.8985、與篇均被引次數之間的相關系數r=0.3095，可以認為，h指數與論文被引總數和論文總數之間存在高度相關性，但h指數與論文被引總數之間的相關性強于論文總數，h指數與篇均被引次數之間存在弱線性相關。
圖4給出了生命科學學科h指數與被引總數(N-Ci)、論文總數（N-P）和篇均被引次數(n-Ci)之間的相關關系。從相關性分析散點圖可以看出，著名大學生命科學學科h指數與論文被引次數之間的相關系數r=0.9216、與論文總數之間的相關系數r=0.7015、與篇均被引次數之間的相關系數r=0.5376，可以認為，h指數與論文被引次數和論文總數之間存在高度相關性，但h指數與論文被引次數之間的相關性強于論文總數，h指數與篇均被引次數之間存在中性線性相關。
圖5給出了物理學科h指數與引文總數(N-Ci)、論文總數（N-P）和篇均被引次數(n-Ci)之間的相關關系。從相關性分析散點圖可以看出，著名大學物理學科h指數與論文被引頻次之間的相關系數R2=0.8952、與論文總數之間的相關系數r=0.6818、與篇均被引次數之間的相關系數r=0.2555，可以認為，大學h指數與論文被引總數之間存在高度相關性，與論文總數之間存在顯著線性相關，與篇均被引次數之間存在弱線性相關性。
圖6給出了化學學科h指數與引文總數(N-Ci)、論文總數（N-P）和篇均被引次數(n-Ci)之間的相關關系。從相關性分析散點圖可以看出，著名大學化學學科h指數與論文被引頻次之間的相關系數r=0.799、與論文總數之間的相關系數r=0.4956、與篇均被引次數之間的相關系數r=0.5461，可以認為，大學h指數與論文被引次數之間存在顯著線性相關，與論文總數和篇均被引次數之間也存在顯著線性相關，但相關性沒有論文被引次數強。
3.4 h指數與傳統文獻計量學指標關系的解釋
一般認為相關系數0.3以下為弱相關、0.3-0.7之間為中相關、0.7-1.0為強相關，因此由上文對世界著名大學、世界著名大學的醫學、生命科學、物理學和化學學科h指數與其他傳統文獻計量相關性分析得到表2。
從表2中明顯可以看出大學和4個學科論文被引總數與h指數均呈現顯著性相關關系，而且相關系數較大，多為強相關，h指數受到被引總數的影響也比論文數量大，說明h指數是一個注重論文質量的評價指標，通常，被引總數較高的大學，其h指數也較高。h指數增加，被引總數一定增加，但被引總數目增加，h指數不一定增加，因為被引數增加的論文可能是被引大于h次的或是引文增加后仍小于h次。這與Van Raan的研究結果相符，Van Raan在文章中提到，h指數與被引頻次的相關性強，而h指數與出版數量的相關性較弱[8]。h指數能夠克服被引總數只反映產出質量而未考慮產出數量的不足。
大學及4個學科論文數量與h指數也均呈現顯著性正相關性，但相關性較論文被引總數弱。從h指數的定義可以知道h指數受其所擁有論文數量的限制，通常h指數小于論文數量，要想擁有比較大的h 指數，必須要有一定論文數量的支撐。那么，論文數量增加是否意味著h指數也一定增加？實際情況是總論文數目增加，h指數不一定增加，因為h指數體現的是論文數量變化基礎上的質量變化，h指數增加說明量變已達到一定程度，不增加說明量變累積不夠或有時間差。h指數增加，總論文數也不一定增加，原因可能是時間差因素。h指數能夠克服總論文只反映產出數量而未考慮產出質量的不足。
篇均被引次數與h指數均為質量兼顧性指標，篇均被引次數兼顧了論文整體的數量與質量，而h指數均衡兼顧了h篇被引論文的質量與數量。統計結果顯示h指數與篇均被引頻次之間表現出了豐富多樣的關系——有表現出顯著性正相關的也有表現出弱相關的，因此當考察兩者的關系時，由于各種結果（包括相反結果）的綜合作用，得到的最后結論往往不能代表真實情況。因為篇均被引次數等于被引總數除以論文篇數，因此和h指數的關系比表面呈現更為復雜，在考察二者的關系時，須透過表層數據，深入機理，結合論文總數和論文被引頻次等進行說明，比如h指數增加，如果論文數不變，篇均被引次數也一定增加，但篇均被引次數增加，h指數不一定增加。h指數能夠校正篇均被引次數對論文數少、高被引綜述類論文較多等因素引起的過高評價。
由以上分析可見，被引總數和論文總數與h指數的關系較為單純，而篇均被引頻次與h指數的關系較為復雜，體現出了多種可能。可以看出定量分析結果以數據的形式提供了客觀公證的評價結果。
3.5 h指數與傳統計量指標關系的數學模型擬合研究
在h指數的發展過程中，一些學者為了尋求h指數的數學機理，構建了一系列的反映h指數與傳統文獻計量指標之間關系的數學模型。Hirsh在提出h指數的同時便指出，被引次數和h指數的關系將取決于特定分布的具體形式，并發現兩者之間具有如下關系[1]：
Nc，tot=ah2 （1）
上式中Nc，tot 表示被引次數，a為常數。
Glanzel建立了基于論文量和篇均被引次數的h指數數學模型[9]：
h=cNp1/3nc2/3 （2）
上式中Np是論文數量，nc是篇均被引次數，c為常數。
這些數學模型提出后，引起了領域內學者的廣泛興趣，但是由于這些模型誕生時間較短，客觀上還沒有在實踐中得到充分的檢驗，因此本研究以世界著名大學及4個代表性學科學術論文h指數為基礎，考察上述兩個數學模型對h指數的適用性。
圖7給出了運用數學模型（1）繪出的世界著名大學及醫學、生命科學、物理和化學學科h指數與被引總數開平方之間的關系圖，h指數與被引總數開平方之間呈現出了很好的線性相關關系（R2 分別為大學0.8754，醫學0.7718，生命0.8848，物理0.9028，化學0.6818），比例常數a的取值范圍是4.2-2.7。Hirsch認為，對科學家個人而言，a的取值范圍是3-5[1]。可以看出作為本研究對象的世界著名大學及四個學科的比例常數a的取值范圍基本上接近于Hirsch推算的科學家個人的取值范圍。
圖8運用數學模型（2）繪出的世界著名大學及醫學、生命科學、物理和化學學科h指數與Np1/3nc2/3之間的關系圖，可見兩者之間呈現出了很好的線性正相關性（R2 分別為大學0.913，醫學0.5223，生命0.9766，物理0.8402，化學0.8886），比例常數c的取值范圍3.2-0.5。
總的來說，Hisch和Glanzel提出的兩個一元回歸模型的統計結果顯示，相關系數R2都比較高，說明兩個模型與現實數據的分布情況差異不大，方程具有較好的數據解釋能力，h指數確實和論文量與引文量存在密切的依賴關系。顯然h 指數的絕妙之處就在于，它具有對被引頻次和論文數量兩個指標進行制衡的特點。
4 結 論
本研究以世界著名大學與世界著名大學中的醫學、生命科學、物理學和化學4個代表性學科為例，搜集了所選出的大學與4個學科所屬大學的傳統文獻計量學評價指標(論文總數、被引總數、篇均被引次數)統計結果，計算了其h指數，分析了h指數的特點以及h指數與論文數量、被引頻數、篇均被引次數之間的相關關系。
分析表明：學科之間的h指數差異很大，不具有跨學科的可比性；被引總數和論文總數與h指數存在顯著性正相關關系，被引次數與h指數的相關性最大，篇均被引頻次與h指數的關系比較復雜。
傳統的文獻計量學評價指標是在文獻學長期的發展歷程中逐漸成長起來并得到學界與評價機構承認的指標，它在長期的大量的實踐中表現出了相當的科學性和優越性，大學或學科h指數和傳統文獻計量學指標之間的顯著性相關關系在很大程度上證明h指數本身在評價機構學術成果時的科學性和適用性。同時h指數又并不和所有傳統文獻計量學指標存在顯著性相關關系，說明其有著自身的特有機制和特點，并不是傳統文獻計量學指標的簡單延伸或變形。在使用h 指數及其衍生的相關指數進行學術評價時，應充分注意其使用的前提條件和優缺點。將h指數及其衍生指標與其他計量指標聯合使用，可以從不同角度共同對評價對象作出更全面的衡量評價，以使評價結果更為全面和公正。
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