基于文獻計量學的我國化學學科半衰期分析

潘 靜

（南京大學信息管理學院 江蘇南京 210093）

1 引言

為了揭示某篇文獻的貢獻隨時間變化的規律，半衰期這一概念最早是由J.D.Bernal從自然科學領域引入到圖書情報學科中，經過若干年的不斷研究和發展，產生了文獻半衰期、期刊半衰期和著者研究半衰期等相關概念。王洵在20世紀80年代發文對當時半衰期的相關研究作了概述，并認為研究文獻的老化與半衰期是很有意義的，這是我國最早發表的半衰期方面的論文。之后，孟連生勾畫出中文自然科學論文的引文結構圖并試圖利用引文分析的方法解決諸如中文科學期刊的半衰期、各科學期刊之間的引證關系等問題。王崇德通過數據驗證后指出現行計算文獻半衰期的方法中，前蘇聯學者的修正式是較為準確而實用的，后來又有學者對文章中的數學方法進行了修正。羅式勝的貢獻主要是對科技文獻半衰期與期刊半衰期的概念、類型和應用做了深入詳細的研究。張黃群通過分析期刊被引半衰期與期刊影響因子、總被引頻次、載文量、出版時滯、普賴斯指數和是否是核心期刊之間的關系，對被引半衰期的相關性進行了進一步研究。羅燁和徐克敏認為對化學文獻的老化問題進行較深入的研究是有必要的。雖然近十幾年來關于各種學科的各種期刊評價及期刊質量分析的文章大量涌現，但在化學領域關于半衰期的研究成果不是很多。付利對2007～2011年我國化學類核心期刊學術影響力進行了分析，黨亞茹對JCR自然科學版期刊半衰期指標的區間變化進行了分析。綜上所述，早期的半衰期研究重點一般都在文獻半衰期上，后來逐漸轉移到期刊半衰期的研究，而很少有文章從引用角度觀察學科半衰期的研究成果。

本文以學科半衰期為重點，選取了化學這個學科作為研究對象，通過統計該學科的發文信息與引用情況，對該領域子學科引用半衰期與被引半衰期進行了計算和分析，以此反映我國化學研究的文獻老化情況。

2 學科半衰期的概念及計算

2.1 學科引用半衰期與被引半衰期的概念

學科半衰期著眼于學科，研究的是整個學科的興盛和衰落，對這一概念的研究有助于在宏觀層面上衡量學科生命力和發展階段。利用半衰期考查學科發展狀況的方法有，通過文獻引用和被引的時間跨度考察文獻在研究中的生命周期，通過分析得到學科文獻的引用和被引半衰期，以此來考察學科的活躍度和成長性。

從考察學科的角度我們定義了學科引用半衰期，即以一個學科文獻的所引用的文獻時間跨度和累積比例進行計算。即，某學科引用半衰期可以定義為該年該學科發表文獻的所有參考文獻中較新的一半是在多少年內發表的，這個年數就是學科引用半衰期；同樣，學科被引半衰期是指所有的被引文獻中，該學科文獻中較新的一半是在多少年內發表的。這兩個半衰期是不完全一樣的，計算引用半衰期的文獻包括有其他學科文獻，也就是說本學科論文會引用其他學科文獻；計算被引半衰期的文獻都是這一個學科的，但引用這些文獻的論文可能遍布眾多學科。

2.2 半衰期的計算方法

學科引用半衰期按年劃分計算。某一年的學科引用半衰期指的是這一年中發表文獻的所有參考文獻中較新的一半是在多少年內發表的。具體計算方法如下：先找出該學科這一年的所有發表文獻，再根據這些文獻獲取它們的參考文獻并按出版年遞減排序，計算每個出版年參考文獻的累積百分比（以計算當年作為第0年），然后計算出參考文獻計算當年的學科引用半衰期（H1），其公式如下：

其中，A為累計百分比最接近50%那年歷經的年數，其對應的累計百分比的值應在0%至50%之間；B為累積百分最接近50%的那年對應的累積百分比；C為累積百分比第一次超過50%的那年的當年百分比。

例如，以分析化學引用狀況的數據為例（見表1），計算2012年學科引用半衰期：

以2012年作為起始年，距離50%最近的是2007年，為45.85%，所以在2012年該學科引用半衰期H1為：

被引半衰期與引用半衰期的計算方法類似。具體計算方法如下：先找出該學科在這一年中所有被引用的文獻，將這些文獻按出版年遞減排序，計算每個出版年參考文獻的累積百分比（以計算當年作為第0年），然后計算出參考文獻計算當年的學科被引半衰期（H2）為：

其中，A為累計百分比最接近50%那年歷經的年數，其對應的累計百分比的值應在0%至50%之間；B為累積百分最接近50%的那年對應的累積百分比；C為累積百分比第一次超過50%的那年的當年百分比。

例如，以物理化學這一子學科的數據為例（見表2），計算2012年學科被引半衰期：

以2012年作為起始年，距離50%最近的是2006年，為49.31%，所以在2012年該年中學科引用半衰期為：

3 化學學科的引用半衰期分析

3.1 數據來源

為了計算化學學科及子學科引用半衰期，我們主要查詢了CNKI數據庫收錄的2010～2012年化學學科這三年所有發表的文獻及其參考文獻，分別按各子學科對應的學科代碼進行統計，數據范圍覆蓋中國學術期刊網絡出版總庫、中國博士學位論文全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國圖書全文數據庫、外文題錄數據庫、國內會議、報紙、國際會議等多個數據庫。

表1 CNKI收錄的分析化學引用數據（以2012為觀測年）

表2 CNKI收錄化學子學科--物理化學被引數據（以2012為觀測年）

3.2 計算及結果分析

以《中國圖書館分類法（第5版）》（以下簡稱“中圖法”）10個化學子分類號作為查詢式，由于中圖分類體系和學科分類體系存在較大差別，一些非主流子學科的發文量較少，因此，我們僅對應了6個主要子學科，而將其他數據合并為其他子學科，也就是除了已對應的6個子學科外的其他化學學科文獻都歸并于其中。我們將檢索得到的數據經過統計和計算，得到了2012年化學各子學科的發文量、引用文獻數量，并計算了該年的各子學科的引用半衰期（見表3）。

表3 化學各子學科2012年學科引用半衰期

由表3可知，2012年化學學科的引用半衰期為6.36年，即該學科在2012年發表的所有文獻對應的參考文獻中最新的一半是在6.36年內發表的。在表3中，發文量較大的子學科有分析化學、有機化學、無機化學、物理化學和高分子化學，這五個子學科占學科總體發文的95%以上，其子學科引用半衰期在5.57～7.1之間，是對化學學科引用半衰期產生主要影響的子學科。

觀察表3，可以發現引用半衰期的值較大的學科均偏向理論，如歸為其他化學子學科的化學原理和方法、化學現狀與發展等，由于其性質的特殊，需要較多地涉及到一些歷史資料，所以引用半衰期也較長。其中最為特殊的是化學現狀與發展，2012年的引用半衰期達到了15.05年。在分析了該分類號下面所有的23篇文章后，發現“微波促進的點擊化學”和“超越還原：化學理論的語境化研究”這兩篇文章的參考文獻數量分別為114篇和284篇，單這兩篇文章的參考文獻數量就已經超過了該子學科所有參考文獻總量的80%，而其他文章參考文獻相對較少，即這兩篇文章的引用半衰期對子學科的引用半衰期的影響相當大。經過進一步查證，這兩篇文章一篇為博士論文，一篇是理論研究，因而半衰期較長。引用半衰期的值較小的學科均偏向技術與應用，這類學科研究的多是學科亟待解決的問題，由于參考資料本身也較新，所以引用半衰期較短，如學科性質偏應用的應用化學2012年的引用半衰期只有2.54年，遠遠小于其他子學科。

按照引用半衰期的計算方法，將三年的數據統計匯總，可得出2010～2012年這三年的化學學科的引用半衰期分別為6.73年、6.44年與6.36年。整體而言，這三年學科引用半衰期的變化不大，但有逐漸縮短的趨勢。各子學科的引用半衰期均根據子學科載文量占學科總載文量的比例對學科總半衰期產生或多或少的影響，通過對3年數據的統一整理，可知具有較大影響的子學科有：無機化學、有機化學、高分子化學、物理化學、分析化學這五個子學科，2010～2012年間它們的引用半衰期趨勢如圖1所示：

圖1 2010～2012年各主要子學科引用半衰期趨勢圖

可以發現2011年與2012年各子學科的引用半衰期與2010年相比均有一定幅度的降低，2011年與2010年相比，引用半衰期在數值上略微下降。除了高分子化學外，其他學科2012年的引用半衰期與2011年相比也都略微下降。總的來說，該學科的引用半衰期有逐漸縮短的趨勢。引用半衰期的縮短主要有兩個原因：第一是學科本身發展的速度不斷加快，年代久遠的文獻資料引用比例逐漸減少，研究更偏向于對近期成果的引用。以高分子化學領域為例，通過對該學科2010年與2011年發表的文章對當年及之前文章的引用情況進行分析，可以發現2011年發表的文章對以文章發表年開始的近5年文獻的引用比率均大于2010年；第二是與本學科研究交叉的學科對本學科起到了推動作用，這些學科的發展推動了本學科的研究進程。以分析化學為例，該學科近幾年的研究重點與生命科學、環境科學等新興學科日漸緊密，這些學科發展迅速，不斷產生新的研究成果，推動了分析化學的研究進程。

對文獻的引用情況作了進一步的分析后發現，學位論文通常引用數量較多，尤其是博士學位論文的引用數量較大。參考文獻較少的是一些研究探索類的文章，這些文章把視角投向了全新的領域，對過去的研究成果依賴程度較弱，因而引用也少。

4 化學學科的被引半衰期分析

4.1 數據來源

為了計算化學學科被引半衰期，我們查詢了CNKI的引文庫，根據被引文獻的分類號，抽取出所有化學文獻，并根據文獻分類號對應到學科分類體系中的各子學科。為了分析化學學科的被引半衰期的年度變化情況，我們分別統計各子學科從2008～2012年的被引半衰期，在此基礎上并結合學科背景進行了分析。

4.2 計算及結果分析

我們將2012年獲取的被引數據按6個主要子學科和其他化學子學科統計被引半衰期以及每個子學科的被引篇次，通過加權計算得到該年的化學學科被引半衰期（見表4）。

表4 化學各子學科2012年學科被引半衰期

從表4可以看出，2012年化學學科的被引半衰期為6.28年，即該學科2012年被引的、并且被CNKI收錄文獻中，較新的一半是在6.28年內發表的。在表4中，被引量較大的子學科有分析化學、有機化學、無機化學、物理化學和高分子化學，這五個子學科的被引文獻占學科總體被引量的95%以上，其子學科被引半衰期在5.22～6.78之間，是對化學學科被引半衰期產生主要影響的子學科。化學學科每個子學科的被引半衰期有顯著區別，觀察其半衰期與對應的被引篇次以及子學科性質，發現對應被引篇次越少，半衰期偏大的可能性越大。

對應表4來看，應用化學的發文量較少，半衰期最大，其余子學科的發文量都比較大，半衰期相應偏小；我們還發現子學科性質越偏理論（原理、方法等），半衰期的值越大，如化學其他子學科中的化學原理和方法、化學現狀與發展。相對地，越是偏實驗研究、偏實踐的子學科，它的半衰期的值越小，如無機化學、物理化學、高分子化學、有機化學等。

比較特殊的是應用化學，雖然這一子學科的性質偏研究和實踐，但是被引半衰期偏大，引起這一現象的主要原因是，該研究領域的相關成果不多，到2012年為止被引文章只有228篇，2012年被引次數也僅有153篇，加上對1994～1996年發表文章的大量引用，這些使得被引半衰期偏長。更進一步地講，一般情況下，應用化學的研究成果具有實用性和遷移性，可用于其他學科，而其他學科對應用化學的引用一般是一些較成熟的成果，這些成果很大一部分都不是最新的，但較有意義的成果，這樣就導致了在很久之前發表的文章在近幾年被引用的現象，上述對1994～1996年文章進行引用的多數是其他學科的文章，因而被引半衰期比較大。

對比無機化學與高分子化學這兩個子學科，在被引量大致相同的情況下，無機化學的被引半衰期相對高分子化學而言小了接近一年，這與學科的具體情況有密切關系。首先，無機化學發展較早，也比較成熟，前沿成果的產出頻率較高且易被其他鄰近子學科引用，這就促使了其被引半衰期的縮短；其次，作為最基礎的研究，跨學科被引用的機率相對高分子化學這一更加偏向實用和生產的子學科來說低得多（跨學科引用通常情況下能夠延長被引半衰期），于是在被引量與高分子化學接近的情況下產生了較小的被引半衰期。

在這幾個主要的化學學科中，分析化學被引半衰期最短，其主要原因還是學科本身的性質所決定的。先進的儀器設備、現代分析技術與方法，大大促進了該學科的發展，該學科的最新研究成果也得到其他學科關注和引用，這也是為什么分析化學的被引半衰期小于其他幾個化學學科的原因。

最后可以歸納出這樣的幾個結論：子學科的被引半衰期的大小不僅與對應的發文量有關，而且與子學科性質也有密切關系。一般說來，一個學科的發文量越大，反映出學科的活躍度越高，其被引半衰期相應就越小；另一方面，一個學科越是偏實驗、偏實踐、偏分析，越容易產生新的、對其他研究有借鑒價值的研究成果，被引半衰期也會越小。需要補充的是，被引半衰期的波動變化還與學科的發展階段和具體情況有直接的關系。

用相同的方法計算2008～2012年這五年化學學科的被引半衰期，為了更直觀地顯示結果及趨勢，制作出2008～2012年化學學科被引半衰期時間趨勢圖（見圖2）。

圖2 2008～2012年化學學科被引半衰期時間趨勢圖

由圖2可以發現，近幾年來，學科被引半衰期逐漸增長，平均增幅達到了5.5%，說明化學學科的學科影響力正不斷增強。其中各主要子學科在2008～2012年這五年中的被引半衰期對比如圖3所示：

圖3 2008～2012年各主要子學科被引半衰期趨勢圖

圖3傳遞給我們這樣一個信息，化學學科各子學科的被引半衰期呈逐年擴大趨勢，雖然分析化學在2012年呈下降趨勢，主要原因是前幾年其被引半衰期增長較快，2012年可看成是理性回歸。從五條被引半衰期的年度變化曲線看，無機化學的被引半衰期逐年加速增長，并漸漸與其他學科拉近。高分子化學與物理化學，雖然在2008年還有一些差距，而且2008年高分子化學的被引半衰期在這幾個學科中是最大的，但到2012年這兩個學科的被引半衰期已經接近重合。有機化學和物理化學在2008年的半衰期也基本靠近，但經過幾年的變化，有機化學由于2012年的被引半衰期徒增，稍稍拉開了與物理化學半衰期的距離。另外，分析化學的被引半衰期這幾年增長速度較快，其半衰期長度已由2008年的第二位到2012年的第一位。

5 學科引用半衰期與被引半衰期的比較

在衡量文獻資料老化速度方面，引用半衰期衡量的是本學科的（也包括部分其他學科）文獻老化速度，而被引半衰期衡量的是學科自身的文獻老化速度。將2010年至2012年的五個主要子學科及整體的引用與被引半衰期進行對比（見表5）。

表5 化學各主要子學科及整體2010年～2012年引用與被引半衰期（年）對比表

從表5可知，2010～2012年間化學學科呈下降的趨勢而被引半衰期逐漸上升，兩者之間的數值在逐漸接近。各子學科引用半衰期和被引半衰期雖然和整個學科具有基本相同的趨勢，但各個體的表現具有一定的波動。

觀察表5可發現，各學科（除了分析化學外）的引用半衰期一般都大于被引半衰期，這恰恰符合我們對引用文獻和被引文獻采集規律，因為，在引用文獻中包含有許多外文文獻、圖書等，這些文獻具有比中文文獻和論文更長的生命周期，在計算引用半衰期時，這些文獻無形中增加了半衰期的時長。而我們在CNKI中的被引庫中所采集的被引文獻中并沒有外文文獻和圖書，本文所采集的被引文獻主要為中文論文，這就造成了引用半衰期長于被引半衰期的原因。

但分析化學卻沒有遵循這一規律，被引半衰期反而短于引用半衰期。究其原因，近年來分析化學蓬勃發展，在分析內容上與新興學科緊密結合并對新出現的分析工具和分析方法具有良好的敏銳度，分析化學論文即使在引用國外的文獻中，也極為關注最新的成果，在對引用數據進行統計后發現2010～2012這三年分析化學的發文量逐年急速上升（見圖4），從2010年的2617篇，到2011年的5728篇，再到2012年的10176篇，這反映了學界對分析化學的關注度不斷增加，觀察引用分布數據，發現引用高峰通常在文章發表后的第2年，這說明研究人員更傾向于引用最近幾年發表的文獻作為參考，因此分析化學的引用半衰期較短。

圖4 2010～2012年分析化學引文數量逐年分布圖

反觀分析化學文獻的被引情況，由于分析化學是一門交叉性很強的學科，分析化學的研究成果被其他學科大量引用，例如，分析化學的論文在2012年共被引用36327次（見表6），其中2001年至2003年發表的分析化學文章被引用10231次，占了總引用量的30%左右，而這其中絕大部分是被屬于工業技術中的化學工業（TQ）、輕工業（TS）以及醫藥衛生中的藥學（R9）等分類號的文章引用的。正是由于分析化學被引頻次的特殊分布，造成分析化學被引半衰期較長。這一結果進一步證實了跨學科的文獻引用，一般會引用其他學科的成熟成果，跨學科被引的比例越大，被引半衰期就會越長。這就是造成分析化學的被引半衰期長于引用半衰期的主要原因。

表6 分析化學2001～2012年發表的在2012年被引的文獻頻次分布表

6 結語

半衰期是衡量文獻老化的重要標準，對于學科半衰期的研究有助于揭示學科研究的時效特性。本文側重于學科半衰期這一概念，以化學學科為分析對象，在CNKI數據庫中以中圖分類號為檢索條件獲取了該學科的相關數據，計算了化學各子學科的引用半衰期和被引半衰期，通過主要子學科文獻老化分析，揭示我國化學研究中文獻老化的影響因素。筆者在分析數據后發現引用半衰期的值較大的子學科均偏向理論，引用半衰期的值較小的子學科均偏向技術與應用，子學科的被引半衰期的大小不僅與對應發文數量有關，而且與子學科性質也有密切關系，學科的發文量越大，表明該子學科文獻更新速度越快，因而被引半衰期也就相應下降；學科越是偏研究、偏實踐、偏分析，越容易產生新的、對其他研究有借鑒價值的研究成果，被引半衰期也會下降。需要補充的是，被引半衰期的波動變化還與子學科的發展階段和具體情況有直接的關系。本文發現了2010年～2012年間化學學科整體及各主要子學科引用半衰期呈下降的趨勢，而被引半衰期逐漸上升，兩者之間的數值在逐漸接近的規律并針對這一現象做出了合理解釋。

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