基于VOSviewer的山東省生物技術領域國內及國際研究現狀分析

侯海燕 郭芳琪 孫太安 胡志剛

摘要：通過發文量分析、主要產出機構分析、強勢學科分析、研究領域分析對山東省生物技術領域國內和國際上2011～2015年間研究現狀進行宏觀層面的分析。國內和國際的文獻數據分別來源于CSCD數據庫和SCI數據庫，其中發文量、主要產出機構及強勢學科的分析分別使用各年份、機構及學科的文獻發表量作為統計指標，而研究領域的分析借助了VOSviewer軟件對研究方向進行可視化展示，這種方式能夠直觀的展示山東省生物技術領域國內外研究領域的劃分情況。通過文獻發表變化態勢、高產機構、強勢學科、研究領域這四個方面，對山東省生物技術領域國內和國際文獻分別作出分析，并將國內和國際情況做對比分析，對于加深對山東省生物技術領域的整體認識具有重要的意義。

關鍵詞：山東省；生物技術；文獻計量學；科學知識圖譜；VOSviewer

中圖分類號：G322 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.02.005

0 引言

生物技術（Biotechnology），是指人們以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的。當今生物技術已經滲透到農業、醫藥、信息、工程和工業等諸多領域，將各項科學技術推向更高效、更環保的方向發展。目前我國在生物領域所建設的國家重點實驗室占全部國家重點實驗室的1/3以上，由此促使我國生物技術在諸如功能基因的發展和應用、生物芯片等部分領域與發達國家基本同步[1]。當今生物技術快速發展，對于其研究現狀學者們分別從各自的角度進行了研究，主要從文獻和專利兩方面展開，文獻角度研究較少，而專利角度的研究較多，其涉及的空間范圍也大小不一，有的學者是通過德溫特專利數據庫對世界范圍生物技術領域做出分析[2]，有的學者是利用中國專利數據庫對我國范圍內專利進行分析[3]，還有的學者分析美國范圍內的專利技術戰略[4]，從而對我國專利布局提出建議。為了揭示山東省生物技術領域的研究現狀，本文基于CSCD數據庫和SCI數據庫中山東省生物技術領域文獻發表情況，統計分析了山東省生物技術領域國內和國際2011～2015年間發文量變化、高產機構、研究學科的情況，最后使用VOSviewer軟件對國內和國際文獻的研究方向進行可視化分析，從宏觀層面上劃分研究領域。

1 數據與方法

1.1 數據來源：CSCD和SCI

科學文獻是科學活動的主要產出形式，科學計量學學者經常使用其產出數量[5]和被引頻次[6-9]作為衡量某一國家和地區的科學研究水平的指標。針對我國科研現狀的分析方面，學者們在使用數據庫方面存在爭議，大多數學者使用Web of Science、Scopus等英文數據庫進行分析，而有的學者認為使用中文數據庫更能代表我國科學研究現狀[10]，主要是基于以下兩點考慮：一是我國學者更擅長母語寫作，發表在中文期刊中的文獻數量會更多；二是存在一些具有中國特色的研究問題，這些研究問題因為其特別性而不會發表在英文期刊中。

本文中為了對山東省生物技術領域在國內和國際上的研究現狀有一個準確和全面的反映，分別使用中國科學引文數據庫（CSCD）和科學引文索引（SCI）數據庫作為數據來源。圖1是CSCD和SCI文獻檢索策略。

CSCD數據庫由中國科學院文獻情報中心于1989年創建，收錄我國各領域出版的中英文科技核心期刊和優秀期刊千余種。2007年實現與Web of Science的跨庫檢索，是該平臺上第一個非英文語種的數據庫。在做科技評價時，常用該數據庫對國內自然科學領域的核心期刊論文進行統計分析。SCI數據庫是Web of Science中的一個子庫，全球權威的自然科學引文索引庫，目前收錄了自然科學8300余種國際性、高影響力的學術期刊，數據最早可以回溯到1900年。研究方向是 Web of Science 下的所有產品數據庫都使用的一套分類方法，這樣我們就可以對CSCD和SCI中關于山東省生物技術領域這個同一主題的文獻進行識別、檢索、分析和比較。

1.2 方法：文獻計量學

首先，對山東省生物技術領域的國內外文獻進行計量分析，分析對象包括發文量、機構、研究學科、研究主題、被引次數，從整體上掌握山東省生物技術領域發展總體概況、發展趨勢以及優勢領域和強勢領域。文獻計量學是圖書館學情報學領域中的一門重要的分支學科，在圖書管理、科研管理與評價、情報研究、科學學研究中發揮了重要的作用。從計量數據來源和性質來看，文獻計量學的分析研究對象主要有作者、刊名、出版年等著錄項目、引文以及圖書館或情報單位閱覽數、借閱數、文獻復制數、利用者的人數及其分布等文獻使用指標。

其次，繪制科學知識圖譜，利用可視化分析對文獻數據的研究主題進行更為細致的分析，進一步解讀山東省生物技術領域的國內外文獻所關注的研究內容。科學知識圖譜是以科學知識為計量研究對象的，屬于科學計量學的范疇，科學計量學家們將應用數學、圖形學、信息可視化技術及計算機科學等學科的理論與方法與傳統的科學計量學引文分析方法結合起來，用可視化的圖譜形象地展示科學學科的結構與發展。我們使用VOSviewer工具繪制山東省生物技術領域國內外文獻的重點領域，再分別分析各領域內的熱點研究主題，代表性文獻。VOSviewer是由萊頓大學的CWTS研究中心的Van Eck和Waltman在2010年開發的一款文獻分析和知識可視化軟件，是一款用于構造與可視化文獻計量網絡的工具，可以對期刊、作者、出版物進行共被引、文獻耦合及共作者分析，此外，也可以進行文本挖掘。使用從科學文獻主體中抽取的關鍵詞構建共現網絡并可視化。

2 結果

2.1 發文量分析

統計山東省生物技術領域在國內核心期刊（CSCD）和國際核心期刊（SCI）上發表的論文量，可以作為評價山東省在生物技術領域的科研產出率和科研水平的重要指標。如圖2-1所示，2011～2015年間，山東省共在國內核心期刊中發表生物技術領域論文5411篇，而發表論文的數量逐年降低，呈現線性下降趨勢。其中，2011年發表論文1312篇，至2015年下降到881篇，相比2011年下降了32.85%。然而，在國際核心期刊論文的發表量共計13638篇，論文數量逐年攀升，2015年論文發表數量為3721篇，是2011年發文量的1.9倍，年增長量達到18%。

根據圖2-1的趨勢，國內發文量呈現逐年下降的趨勢，為了分析這種現象是山東省在該領域的研究有所減少，還是全國普遍性現狀，對全國在國內和國際核心期刊上發表的生物技術領域的論文數量進行統計，同時計算山東省在全國的占比。如圖2-2所示，2011～2015年間，國內期刊上生物技術領域發表論文量呈下降趨勢，山東占全國的比例總體也在下降。其中，山東省發表的論文量占比從2011年的8.22%上升到2012年的8.49%之后，開始逐漸下降，至2014年占比已下降至7.67%，相比2012年的最高值，下降了9.66%。國際期刊的表現與國內期刊相反，全國發文量呈現上升趨勢，而山東省占全國的比例也在不斷增加從2011年的7.53%上升至2015年的8.46%，說明山東地區生物技術領域的持續發展，而且在全國生物技術領域中處于較為重要的位置。

2.2 主要產出機構分析

為了識別在山東省國內及國際生物技術領域文獻的發文機構主要有哪些，我們統計了各研究機構的發文量，及其占所有論文的比例。表2-1是山東省國內和國際生物技術領域論文發文機構按發文量排序的前10名。

其中國內第10名中包含三個機構，其論文發表量均為48篇。從國內高產機構看，中國科學院海洋研究所是從事海洋科學基礎研究與應用基礎研究、高新技術研發的綜合性海洋科研機構，是國際海洋科學領域具有重要影響的研究所，中國水產科學研究院黃海水產研究所是農業部所屬綜合性海洋水產機構，在漁業資源調查、捕撈技術、海水增養殖、水產品加工及質量檢測等領域先后承擔并完成了1000余項國家和省部級的研究課題，中國海洋大學海洋生命學院是我國最早從事海洋生物學教學與科研的單位之一，是海洋大學歷史最悠久、特色最突出的學科之一，在國家信息中心發布的全國不同學科排名中，海洋生物學科實力不斷提高。從國際高產機構看，其中發表論文較多的機構是山東大學，中科院以及中國海洋大學。山東大學發表論文數量3686篇，約占山東省生物技術領域全部發文量的27%，山東大學生命科學有著悠久的歷史和輝煌的成就，1996年3月，在原有單位的基礎上組建生命科學學院，并以強勁的勢頭持續發展，植物學與動物學、生物與生物化學學科排名進入美國基本科學指標ESI前1%，學院科技論文SCI收錄在中國生物技術領域排名第六，擁有微生物技術國家重點實驗室等眾多國家級省部級重點實驗室。

2.3 研究學科分析

山東省生物技術領域文獻在學科分布方面有著不同的表現，部分學科的發文量高，意味著該學科的學術成果多，研究力量強，學科地位高，相對于其他學科比較強勢，我們稱這部分為強勢學科。表2-2和表2-3分別是山東省生物技術領域國內和國際文獻發文量最高的10個學科分布，也就是國內和國際強勢學科的前10名。山東省生物技術領域國內強勢學科的前三名分別是植物學、神經科學神經學和基因遺傳，其論文發表總量均超過600篇。值得注意的是，在生物技術領域國內文獻呈現下降趨勢的背景下，山東省“生命科學生物醫學其他話題”學科發文量仍有明顯增長，其主要研究內容包括植物生理與生態學。而山東省生物技術領域國際強勢學科的前三名分別是生物化學與分子生物學、生物科技與應用微生物學、海洋與淡水生物學。從論文年發表量的變化情況來看，前10名強勢學科的發文量均呈現增長趨勢，在生物化學與分子生物學方向，科技論文產出量從2011年的528篇增長到2015年的1058篇，增長了近一倍；在生物科技與應用微生物學方向，科技論文產出量從2011年的335篇增長到2015年的539篇，增長了1.6倍；在海洋與淡水生物學方向，科技論文產出量從2011年的303篇增加到2015年的419篇。

2.4 研究領域分析

為了更加深入的了解山東省生物技術領域的發展現狀，我們利用VOSviewer軟件進行信息可視化，識別出山東省生物技術領域國內外研究的重點領域。具體步驟是先使用Bibexcel抽取“學科”字段，統計各研究方向的頻次，同時生成研究方向共現對，生成pajek格式的網絡圖，然后將該網絡圖放入VOSviewer進行可視化分析，同時進行聚類，如圖2-3和圖2-4所示，將山東省生物技術領域國內及國際文獻根據聚類結果劃分為四大重點領域：生物遺傳、生物農業、生物醫學，以及生物工程。雖然國內和國際文獻的研究方向從整體上來看都可以分成四個領域，但是每個領域下所包含的研究方向還是存在差異的。四個領域下國內和國際文獻聚類結果中的研究方向有部分重合，而國際文獻的研究方向數量均多于國內文獻。在生物遺傳領域國內外研究方向中遺傳學、魚業、海洋學等六個研究方向是相同的，國內研究方向共計11個，而國際該領域下研究方向為15個；生物醫學領域國內外相同的研究方向有7個，國內研究方向為11個，而國際研究方向為24個；在生物工程領域，國內研究方向為16個，國際研究方向數量為18個，其中有11個與國內一樣；國內生物農業領域包括農業、植物科學、昆蟲學和林學四個研究方向，國際文獻研究方向中除了與國內相同的農業以外，還包括能量與燃料、營養學、食品科技、商業與經濟。

3 結論

通過以上對山東省國內外文獻的相關統計分析和對繪制的知識圖譜的分析，具體從研究領域的總體發展態勢、出版機構、學科分布、研究領域幾個方面，揭示了目前山東省生物技術領域科學研究的發展概況，得出了以下的相關結論。

（1）從山東省生物技術的發文量的時間發展態勢來看，山東省在國內核心期刊的發文量絕對數量值呈現逐年下降的趨勢，而在國際上山東省生物技術領域國際核心期刊論文的發表量呈現出逐年上升的趨勢。通過對全國在生物技術領域發表論文量的比較研究發現，全國生物技術領域發表論文也呈下降趨勢，而相較于全國的下降趨勢山東省生物技術領域地區發表的論文量占全國生物技術領域的比例在不斷增加。

（2）從山東省生物技術的產出機構分布來看，山東省在國內核心期刊發表生物論文數量較多的機構分別是：中國科學院海洋研究所、中國水產科學研究院黃海水產研究所、中國海洋大學海洋生命學院。在國際核心期刊發文機構中，發表論文較多的機構是山東大學，中科院以及中國海洋大學。這與山東省作為我國的海洋大省，在海洋產業、海洋區位優勢和科技優勢突出，海洋經濟產業發展迅速相吻合。

（3）從山東省生物技術研究文獻的學科分布來看，植物學、神經科學神經學和基因遺傳等領域是山東省生物論文產出的重要學科。由于生物學領域的國內發文量整體呈現下降趨勢，學科角度的發文量均有下降趨勢，但是“生命科學生物醫學其他話題”領域有明顯增長，“腫瘤學”領域也有少量增長。

（4）基于國內外論文數據，山東省生物技術領域均可劃分為四個研究領域：生物遺傳、生物農業、生物醫學，以及生物工程。各領域下國際文獻對應的研究方向多于國內研究文獻，兩者也有部分重合。

通過對山東省生物技術領域的總體分析，我們可以從以下幾方面推動山東省生物技術體系建設：（1）做為我國農業產值多年全國第一的省份，山東省在轉基因、克隆以及海洋生物領域等研究上取得了一系列實質性進展，應進一步加強生物技術在農業中應用；（2）山東省在神經系統疾病、心腦血管疾病、精神疾病、腫瘤病病理與治療以及免疫學方面具有相當的優勢，應將技術優勢轉化為經濟優勢，加強生物技術藥物技術轉化組建產學研聯盟。（3）山東省是我國海洋生物技術研發大省，具有在海洋生物遺傳研究以及飼養、海洋污染、海洋生物多樣性等方面的優勢。應該進一步加強海洋生態環境的保護、在海洋生物養殖上提高技術含量、提高海洋生物制藥技術的發展，為新藥開發和保健產品制造提供有效的生物技術保障。

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（編輯：張萌）

Abstract： Through the analysis of literature， major output institutions， strong subjects， and research field， this paper conducts a macro-level analysis of the research status of Shandong Province from 2011 to 2015 both nationally and internationally in biotechnology field.The national and international literature data are derived from the CSCD database and the SCI database， respectively. Among them， the analysis of literature， major output institutions and strong subjects are analyzed using the number of articles published in each year， institutions and subjects as statistical indicators. In the research field analysis， VOSviewer software is employed to visualize the research directions. This method can visually show the division of research fields in the field of biotechnology in Shandong Province. This article separately analyzes the domestic and international literatures in the field of biotechnology in Shandong Province， and makes a comparative analysis of the domestic and international situations， which is of great significance for deepening the overall understanding of the biotechnology field in Shandong Province.

Keywords：Shandong province；biotechnology；bibliometrics；mapping science；VOSviewer