學科領域研究熱點及科研協(xié)作模式識別研究
——以我國聲學領域中文文獻為例

徐 浩，黃傳峰，金衛(wèi)健，周媛媛

（南京工程學院經(jīng)濟與管理學院，江蘇南京211167）

0 引言

聲學為物理學的重要分支之一，其研究內(nèi)容主要包括聲音的產(chǎn)生、控制、傳播、接收及其產(chǎn)生的影響，相關學科囊括線性及非線性聲學、大氣聲學、水聲學、機械聲學、建筑聲學等［1］。1954 年中國科學院院士、我國聲學事業(yè)開創(chuàng)者之一魏榮爵先生（1916—2010）率先于南京大學創(chuàng)建了我國第一個聲學專業(yè)，一生成果累累，研究范圍廣泛，水平卓越，曾于國際著名雜志Phys.Rev.Lett，Phys.Rev.等上發(fā)表論文200 余篇對我國聲學事業(yè)的發(fā)展做出了卓越的貢獻［2］。

2016年為魏先生100周年誕辰，為紀念魏先生為發(fā)展我國聲學研究和教育事業(yè)所貢獻的心血，筆者基于情報學領域的文獻計量學分析方法及信息可視化分析方法，以2000—2014 年中國知網(wǎng)（CNKI）收錄的20世紀后我國聲學研究領域的15年中文核心期刊文獻為研究對象，探索在我國聲學研究的研究熱點變遷、領域?qū)W者科研協(xié)作模式及其演變規(guī)律。

1 研究工具、方法及數(shù)據(jù)來源

本文基于文獻計量學方法展開，采用CiteSpace及Pajek 可視化展現(xiàn)高頻關鍵詞的動態(tài)演變、高產(chǎn)作者的科研協(xié)作模式等，選取CNKI為數(shù)據(jù)源，基于其學科領域分類，選擇文獻來源類別為SCI或EI來源期刊或核心期刊（以下統(tǒng)稱為核心期刊），初步實現(xiàn)2000—2014年聲學中文文獻的采集，命中3 474條數(shù)據(jù)集，經(jīng)人工排檢及數(shù)據(jù)清洗，最終實現(xiàn)了會議紀要等非論文文獻的剔除，得到3 046 篇文獻題錄，基于其關鍵詞、作者等元數(shù)據(jù)展開分析。

2 20世紀以來我國聲學研究概況分析

圖1 2000—2014年我國聲學中文文獻發(fā)表時間分布

期刊文獻為記錄科研工作者研究成果的重要載體，數(shù)量多寡可表征科研活躍度。圖1給出了20世紀后學者的發(fā)文數(shù)量，可發(fā)現(xiàn)：20 世紀伊始發(fā)文較少，2005—2007 年領域發(fā)文量呈現(xiàn)明顯上升，于2007 年達到最大，表明在此時間段內(nèi)，在國內(nèi)舞臺上，領域內(nèi)科研工作者較為活躍；2010年后發(fā)文量逐年遞減，2014 年甚至低于20 世紀初，造成該現(xiàn)象的原因可能是領域研究者逐步注重與國際接軌，研究成果多發(fā)表于國際期刊。

3 20世紀以來我國聲學研究發(fā)展脈絡分析

關鍵詞為撰寫者對學術論文的高度濃縮，對其進行共現(xiàn)分析能夠科學地反映某學科領域的研究熱點和動態(tài)。筆者抽取及清洗目標數(shù)據(jù)集內(nèi)的關鍵詞，清洗過程主要包括含義相同或者相近關鍵詞的歸并以及無實際分析意義詞的剔除，如將有限元分析、有限元方法、有限元法統(tǒng)一歸并為有限元；將邊界元方法、邊界元等歸并為邊界元法；剔除了實驗研究、實驗方法等無實際分析意義的詞，得到8 097個相異關鍵詞，累計詞頻13 809。

采用CiteSpace 對詞頻高于50 次的關鍵詞開展共現(xiàn)分析，得到關鍵詞時區(qū)如圖2所示，結合高頻詞表發(fā)現(xiàn)：（1）20世紀初聲學研究在國內(nèi)舞臺上具備著較好的研究基礎，具備有限元、聲輻射等18 個研究主題，隨后此類關鍵詞不斷與其他年度的主題相結合，研究深度加深。表征有限元法的詞節(jié)點出現(xiàn)于2000年，該方法共出現(xiàn)了135 次，遠高于領域內(nèi)其他關鍵詞，表明其為領域內(nèi)重要的研究方法，該方法為求解微分方程的一種有效的數(shù)值計算方法，由分析復雜的工程結構問題而來，具備堅實的數(shù)學基礎，在聲學研究中可運用于確定有限體積內(nèi)聲壓分布、估計無限媒質(zhì)中振動結構的聲輻射問題以及估算存在氣流時管道內(nèi)的聲傳播等方面［3］，因此采用該研究方法開展研究較多。（2）2006—2007年為進入20世紀后我國聲學領域研究者的創(chuàng)新之年，具體表現(xiàn)為文獻數(shù)量的激增以及矢量水聽器、振動與波、光纖水聽器等關鍵詞的出現(xiàn)及詞頻累積。矢量水聽器為接受換能器的一種，是繼標量水聽器后的熱門研究課題，此關鍵詞的出現(xiàn)表明國內(nèi)學者在此方向有所拓展［4］。（3）2007年后領域內(nèi)未形成新的高頻關鍵詞，但此時間段的關鍵詞與既存關鍵詞存在較多共現(xiàn)，2008—2014年關鍵詞“有限元”“矢量水聽器”分別出現(xiàn)了93次及60 次，表明學者依據(jù)領域內(nèi)成熟的方法對既定研究方向開展后續(xù)研究領域研究延續(xù)性較好。

圖2 CNKI收錄的我國聲學中文文獻高頻關鍵詞共現(xiàn)圖譜

4 20世紀以來我國聲學研究領域科研協(xié)作網(wǎng)絡分析

中國科技論文的合著比例已超過85%［5］，并且還在遞增，協(xié)作中形成了一種特殊關系網(wǎng)絡——科研協(xié)作網(wǎng)絡，為發(fā)現(xiàn)領域內(nèi)的科研協(xié)作模式，探究學者間知識交流現(xiàn)狀及其協(xié)作網(wǎng)絡發(fā)生、發(fā)展特征，筆者首先將2000—2014 年視為整體，識別科研合作全貌分析網(wǎng)絡特征；再將2000—2014 年等分為3 份，識別作者合作網(wǎng)絡的演化，擬挖掘核心科研團隊并從微觀層面闡述知識交流特征。

4.1 整體科研合作網(wǎng)絡分析

將清洗后的目標數(shù)據(jù)集導入CiteSpace 軟件中，以author為分析節(jié)點，擬發(fā)現(xiàn)領域內(nèi)第一作者或合作發(fā)文位于前100的高產(chǎn)作者及其合作網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)集導入Pajek 中，產(chǎn)生107 條合作關系12 個子網(wǎng)，網(wǎng)絡整體密度為0.021 6，表明領域內(nèi)作者交流程度較低，圖3 中表現(xiàn)為整體網(wǎng)絡內(nèi)部呈現(xiàn)多個互不連通的凝聚子團。

4.2 科研合作子網(wǎng)模式分析

子網(wǎng)分析為整體網(wǎng)絡微觀化，通過子網(wǎng)分析能更直觀說明合作現(xiàn)狀，進一步識別子網(wǎng)所處的科研背景及其發(fā)展趨勢。筆者將科研合作整體網(wǎng)絡細分為：雙核模式、完備模式以及持續(xù)發(fā)展模式3種結構：（1）雙核模式。雙核模式即有且僅有兩名作者相互合作直接相連。2000—2014年共有14名高產(chǎn)作者隸屬于該模式，如圖3中的#C1部分。進一步查詢發(fā)現(xiàn)，此模式中大部分直接相連的作者具有相同的高等院校或科研院所背景。共同的學術資源、地理位置的接近促進了作者的科研合作、信息交互，最終形成了該模式子網(wǎng)，但此模式往往缺乏跨地域跨機構甚至跨知識背景的交流，僅為內(nèi)部合作，不利于長期發(fā)展。（2）完備模式。完備模式網(wǎng)絡指的是網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點大于2 且任意節(jié)點的出度值與入度值相等，任意一個節(jié)點均可稱為網(wǎng)絡的中心節(jié)點，通常情況下網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點數(shù)量越多越難形成，即：網(wǎng)絡內(nèi)部至少包含3位學者，兩兩科研協(xié)作緊密互動頻繁，網(wǎng)絡結構較為穩(wěn)定，為理想的模式之一。2000—2014 年我國聲學研究領域高產(chǎn)作者共形成3 個此類模式科研合作子網(wǎng)，如圖3 中的#C2 部分。（3）持續(xù)發(fā)展模式。持續(xù)發(fā)展子網(wǎng)具備網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點數(shù)量多，結構復雜，具備多個下位子網(wǎng)，形成時間較長等特點。2004—2012 年我國聲學研究領域高產(chǎn)作者所形成的該模式子網(wǎng)如圖3 中#C3 所示，該模式子網(wǎng)內(nèi)部含有47 個作者節(jié)點，科研協(xié)作關系復雜，位于中心節(jié)點的作者通常能夠為促進領域?qū)W者知識交流充當橋梁作用，對學科的發(fā)展作用較大。

4.3 作者合作網(wǎng)絡演化分析分年度對比分析

隨著學科的發(fā)展，合作網(wǎng)絡處于動態(tài)演變中，為揭示該動態(tài)，筆者將研究年限等分為3 個時間段，發(fā)現(xiàn)領域內(nèi)作者發(fā)文數(shù)位于前100 位學者科研合作演化，表1給出了分時間段的科研合作網(wǎng)絡的部分網(wǎng)絡特征。

3 個時間段內(nèi)篇均作者數(shù)呈上升趨勢表明參加科研的作者呈遞增趨勢；科研合作網(wǎng)絡密度較低，整體網(wǎng)絡結構較為稀疏，其中2005—2009 年時間段網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡節(jié)點平均入度、節(jié)點最大入度、最大子網(wǎng)節(jié)點數(shù)4 個指標均為3 個時間段內(nèi)的最高值，表明此時間段內(nèi)科研合作較為頻繁，知識交流較為廣泛。

圖3 我國聲學領域研究中文文獻作者科研合作網(wǎng)絡

表1 我國聲學領域研究中文文獻作者科研協(xié)作網(wǎng)絡圖指標統(tǒng)計

5 結語

本文采用文獻計量學方法分析CNKI收錄的我國聲學領域核心期刊論文信息，運用CiteSpace 及Pajek從研究熱點變遷、科研合作模式等角度總結20 世紀以來我國聲學領域研究在國內(nèi)舞臺上所表現(xiàn)出的某些特征，結果顯示：（1）20 世紀后國內(nèi)舞臺上我國聲學領域研究于2007 年達到最高峰，領域內(nèi)學者科研活動開展廣泛直接地表現(xiàn)為該時間段領域發(fā)文量最多。（2）20世紀初我國聲學研究領域研究基礎較為扎實，領域研究延續(xù)性較好：2000—2002年共形成18個高頻關鍵詞，具備有限元法、邊界分析法等分析方法，領域內(nèi)學者就關鍵詞所表征的研究方向廣泛研究；2006—2007 年領域內(nèi)逐漸形成矢量水聽器、振動與波、光纖水聽器等9 個高頻關鍵詞；2007 年后領域內(nèi)學者就前兩個時間片段展開進一步研究未出現(xiàn)高頻關鍵詞。（3）20 世紀以來，我國聲學領域研究在科研合作網(wǎng)絡整體密度較低的情況下形成了持續(xù)發(fā)展子網(wǎng)、完備子網(wǎng)、雙核子網(wǎng)3種模式子網(wǎng)，作者合作模式具備多樣性的特點，但是模式子網(wǎng)之間互不連通；科研合作網(wǎng)絡演變過程中，各時間段科研合作網(wǎng)絡均較為稀疏，2005—2009年網(wǎng)絡密度位于3個時間段最高值，此時間段作者科研合作較為緊密。

研究不足主要在于樣本局限于CNKI核心期刊發(fā)文題錄信息，僅能識別聲學研究在國內(nèi)發(fā)展的特征，后續(xù)將擴大樣本，以全面識別聲學的發(fā)展總體特征，此為筆者的后續(xù)研究方向。