跨學(xué)科研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)特征研究進(jìn)展

趙俊玲，劉雪立

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

跨學(xué)科研究是科學(xué)發(fā)展在當(dāng)代表現(xiàn)出的顯著特征?？v向來看，各門學(xué)科不斷衍生發(fā)展；橫向來看，各門學(xué)科之間的交叉、滲透和融合現(xiàn)象已經(jīng)成為常態(tài)。跨學(xué)科研究發(fā)展的動(dòng)力主要來自兩個(gè)方面：一方面，為了解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中所出現(xiàn)的各類復(fù)雜問題，要求多個(gè)學(xué)科密切合作、協(xié)同攻關(guān)，提出綜合性的解決方案；另一方面，科學(xué)研究領(lǐng)域的拓寬以及科學(xué)自身向縱深的演進(jìn)所提出的各類學(xué)術(shù)問題，要求進(jìn)行學(xué)科間的對話，以求取得更好的研究結(jié)論。

1 跨學(xué)科研究的內(nèi)涵

跨學(xué)科，也稱作“交叉學(xué)科”。中文“跨學(xué)科”一詞是從英文Interdisciplinarity翻譯引進(jìn)的。目前，在國外學(xué)者中，獲得公認(rèn)的“跨學(xué)科”的涵義是指對于典型學(xué)科之間的問題的研究。西方學(xué)者G·伯杰克在《跨學(xué)科——大學(xué)的教學(xué)和科研問題》中指出，跨學(xué)科是兩門或兩門以上不同學(xué)科之間緊密的和明顯的相互作用。著名學(xué)者錢學(xué)森指出，所謂交叉學(xué)科是指自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)相互交叉地帶生長出來的一系列新生學(xué)科。由此可見，跨學(xué)科是一種多學(xué)科之間相互作用、相互補(bǔ)充的合作研究，是打破學(xué)科界限進(jìn)行的科研活動(dòng)。

2 跨學(xué)科研究測量的指標(biāo)和方法

2.1 跨學(xué)科測量指標(biāo)

亨利指出，一個(gè)學(xué)科的特定領(lǐng)域可以通過文獻(xiàn)和共同引用的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析研究，這提供了一種考慮跨學(xué)科交叉參考的新方式。Zhang等[1]從學(xué)科分類數(shù)量和分布的差異方面對圖書情報(bào)學(xué)領(lǐng)域(LIS)的跨學(xué)科性進(jìn)行了分析。Bjorn[2]通過引文分析對來自各種文學(xué)期刊的引文主題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，比較了兩個(gè)時(shí)期的變化趨勢，并通過引文主題對一個(gè)學(xué)科的跨學(xué)科性進(jìn)行了測量。在標(biāo)準(zhǔn)化主題關(guān)鍵詞的基礎(chǔ)上，Min和Sun[3]得出了交叉關(guān)鍵詞的樹狀圖，他們通過使用從定量角度引入的聚類分析和策略分析，討論跨學(xué)科研究熱點(diǎn)的內(nèi)部關(guān)系和發(fā)展背景。Chang和Huang[4]利用布里淵指數(shù)分析了LIS的跨學(xué)科性，證明了其在測量跨學(xué)科性方面的有效性，并得出了LIS跨學(xué)科水平增強(qiáng)的結(jié)論。Morillo等[5]提出了利用一系列文獻(xiàn)計(jì)量指標(biāo)衡量跨學(xué)科性，并在化學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)證研究。通過使用COC指數(shù)，Hurd[6]測量了大學(xué)科學(xué)家進(jìn)行的研究領(lǐng)域的跨學(xué)科水平。Lariviere和Gingras[7]將一篇論文參考文獻(xiàn)涉及其他學(xué)科所占的比例作為一個(gè)跨學(xué)科的測量指標(biāo)。

2.2 跨學(xué)科研究方法

2.2.1 生態(tài)多樣性措施。隨著認(rèn)識到多樣性在生態(tài)系統(tǒng)健康功能中的重要作用，以及人們對人類活動(dòng)的威脅日益增加的關(guān)注，生態(tài)領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)了成熟的措施來量化生物多樣性。Chao和Jost[8]采用術(shù)語“元素”和“系統(tǒng)”代替生態(tài)學(xué)中使用的相應(yīng)術(shù)語：“物種”和“集合”，并根據(jù)信息內(nèi)容對其進(jìn)行分類，形成兩種“理想類型”的多樣性措施。其中第一代多樣性措施為分布敏感措施，它主要測度系統(tǒng)中存在的不同元素的數(shù)量。Chao和Jost認(rèn)為，最簡單的多樣性僅具有兩個(gè)不同元素的系統(tǒng)將被認(rèn)為比僅具有一個(gè)元素的系統(tǒng)更多樣化。分布敏感措施的一個(gè)明顯缺陷是它忽略了元素的分布，它不能區(qū)分少數(shù)元素占優(yōu)勢的系統(tǒng)和元素均勻分布的系統(tǒng)。若兩個(gè)系統(tǒng)元素的分布相同，兩個(gè)系統(tǒng)將具有相同的值。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中的Simpson diversity和Shannon entropy指標(biāo)可以映射到生態(tài)學(xué)中使用的第一代多樣性措施，它們的形式如公式1和公式2。pi分別表示Simpson diversity和Shannon entropy指標(biāo)系統(tǒng)中元素的比例，S是系統(tǒng)中元素的數(shù)量。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于Shannon entropy通常使用自然對數(shù)，但是也可以使用其他的基數(shù)。

第二代多樣性措施為分布和相似性敏感度量，是一類考慮在其他條件相同的情況下，遠(yuǎn)距離相關(guān)物種的集合要比近距離緊密相關(guān)物種的集合發(fā)育更具多樣性。Ricotta和Szeidl[9]提出了Rao-Stiring二次熵(見公式3)，通過考慮元素的相似性來擴(kuò)展文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)Gini-Simpson diversity指數(shù)，其中di,j是距離矩陣中第i和第j個(gè)元素之間的距離，pi是元素i的比例，S是系統(tǒng)中元素的數(shù)量。在生態(tài)學(xué)中，這種測量已經(jīng)進(jìn)一步發(fā)展成為物種差異的多樣性測量。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)指標(biāo)Rao-Stiring可以映射到生態(tài)學(xué)中使用的第二代多樣性措施。分布敏感度量是一類不僅考慮系統(tǒng)中元素的數(shù)量而且考慮到元素之間的相似性或不相似性的分布的度量。因此筆者認(rèn)為，生物多樣性研究的屬性同樣適用于在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中學(xué)科多樣性的研究。

2.2.2 空間距離作為評估工具。一些學(xué)者提出，可以使用空間距離作為分析可視化跨學(xué)科研究的度量。空間距離方法通常需要可視化計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)的輔助，這一措施的有效性已經(jīng)通過計(jì)算機(jī)算法的最新發(fā)展得到證實(shí)，可以用于觀察和分析跨學(xué)科之間潛在的動(dòng)態(tài)關(guān)系。此外，一個(gè)經(jīng)典的方法是使用因子分析法，通過測量引文系統(tǒng)中各個(gè)因子之間的向量空間距離，確定不同因子在多大程度上具有跨學(xué)科性。其中每個(gè)因子被標(biāo)記為學(xué)科，在一定空間距離內(nèi)因子的個(gè)數(shù)在預(yù)設(shè)閾值以上的被認(rèn)為是跨學(xué)科的。

2.2.3 術(shù)語頻率TF、TF-IDF和TI值。術(shù)語頻率(TF)是特定關(guān)鍵詞在文檔中出現(xiàn)的次數(shù)，TF值越高，關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率越高。術(shù)語頻率逆文檔頻率(TF-IDF)通常用于信息檢索的加權(quán)技術(shù)。它是一種基于詞頻的統(tǒng)計(jì)方法，用于評估文檔中特定關(guān)鍵詞的重要性。TF-IDF值越高，特定關(guān)鍵詞就越重要。主題術(shù)語的重要性與其在文檔中出現(xiàn)的時(shí)間成比例，而它與文檔集合中的出現(xiàn)次數(shù)成反比。具有高水平跨學(xué)科性的主題術(shù)語應(yīng)出現(xiàn)在許多學(xué)科中。此外，跨學(xué)科性的重要主題術(shù)語應(yīng)積累到一定頻率。為了突出跨學(xué)科主題的特征，可將累積頻率進(jìn)行對數(shù)變換，導(dǎo)出每個(gè)主題術(shù)語的TI值。具有高TI值的主題術(shù)語是潛在的跨學(xué)科主題。TI的計(jì)算公式如下。

TI=d*logtf

其中，d是主題項(xiàng)的分布，tf表示主題項(xiàng)的出現(xiàn)頻率。TI是對主題術(shù)語的跨學(xué)科程度的度量。高TI值表示各學(xué)科之間高度的跨學(xué)科主題術(shù)語。

3 結(jié)語

跨學(xué)科領(lǐng)域研究是對單一學(xué)科研究的挑戰(zhàn)與革命，是人類認(rèn)識自然、改造自然的實(shí)質(zhì)性突破。這是科學(xué)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢，必將對未來科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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