期刊學(xué)科類別視角下學(xué)科關(guān)系計(jì)量研究*
——以ESI工程學(xué)科期刊為例

呂亞娟

（西安科技大學(xué)圖書館 陜西西安 710054）

1 研究背景

習(xí)近平總書記在2018年兩院院士大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，要把握好世界科技發(fā)展大勢(shì)，瞄準(zhǔn)世界科技前沿，建設(shè)世界科技強(qiáng)國[1]。在支撐科技發(fā)展的眾多學(xué)科中，工程學(xué)來源于生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)發(fā)現(xiàn)及學(xué)科分化與綜合，對(duì)科技的發(fā)展有著重要促進(jìn)作用[2]。我國非常重視工程學(xué)的發(fā)展，工程學(xué)是我國一流學(xué)科建設(shè)中的重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。近年來我國工程學(xué)建設(shè)成效顯著，在ESI（Essential Science Indicators，基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫）發(fā)布的數(shù)據(jù)中中國大陸工程學(xué)學(xué)科全球排名穩(wěn)居第1位。工程學(xué)涉及面廣，子學(xué)科間互動(dòng)、交叉與融合活躍。ESI數(shù)據(jù)庫從宏觀視角將全球12000多種學(xué)術(shù)期刊分為22個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，每種期刊被劃分進(jìn)唯一一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。ESI側(cè)重宏觀學(xué)科領(lǐng)域的分析，ESI學(xué)科分類體系的優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)明，缺點(diǎn)是較為粗獷。而期刊引證報(bào)告（Journal Citation Reports，簡(jiǎn)稱JCR）從SCI/SSCI期刊論文及其參考文獻(xiàn)維度的考量測(cè)度學(xué)科關(guān)系及期刊影響因子，構(gòu)建出了細(xì)致的JCR學(xué)科分類體系，涉及200余種學(xué)科門類，每種期刊被劃分到一個(gè)或者多個(gè)學(xué)科中[3]。大多數(shù)科研工作者對(duì)于JCR的學(xué)科分類較為熟知，但對(duì)ESI學(xué)科期刊的認(rèn)識(shí)較為模糊，尤其對(duì)于我國教育部學(xué)科分類與二者之間對(duì)應(yīng)問題更是困惑。具體專業(yè)學(xué)科的科研人員在投稿時(shí)存在很多困擾，經(jīng)常會(huì)遇到交叉使用多種分類體系的需求。故此，本研究基于期刊學(xué)科類別視角，以數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，以專家研判為依據(jù)，以西安科技大學(xué)理學(xué)院學(xué)科覆蓋中相關(guān)工程學(xué)期刊為數(shù)據(jù)來源及其實(shí)證基礎(chǔ)，遵從定量研究與定性研究相結(jié)合的原則，通過不同學(xué)科分類體系中學(xué)科期刊映射關(guān)系，明晰該學(xué)院相關(guān)ESI工程學(xué)科期刊覆蓋情況，識(shí)別學(xué)科間交叉特征、分析學(xué)科關(guān)聯(lián)性、測(cè)度學(xué)科交叉性及學(xué)科支撐度，為工程學(xué)科整體發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，為該校促進(jìn)工程學(xué)科進(jìn)入ESI前1%作出參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文從不同學(xué)科分類體系間的相互差別及相互聯(lián)系視角出發(fā)，學(xué)科分類方法采用中國教育部學(xué)科劃分、ESI學(xué)科分類和JCR的學(xué)科分類。其中JCR學(xué)科采用科睿唯安2019年發(fā)布的數(shù)據(jù)，共涉及期刊12534種、學(xué)科門類236個(gè)[4]。ESI學(xué)科選取2020年5月14日公布的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋時(shí)間為2010年1月1日至2020年2月29日，共10年2個(gè)月。此次數(shù)據(jù)中共收錄ESI工程學(xué)科期刊有893種[5]。學(xué)院學(xué)科以建立在中國教育部學(xué)科分類基礎(chǔ)之上的西安科技大學(xué)理學(xué)院現(xiàn)有的4種學(xué)科為例。

本文以學(xué)院的需求為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建如圖1所示的“學(xué)院學(xué)科需求、ESI學(xué)科期刊、JCR學(xué)科期刊”之間的三角映射關(guān)系。首先建立ESI工程學(xué)科類別與JCR學(xué)科類別之間的映射關(guān)系，確定ESI工程學(xué)科期刊對(duì)應(yīng)的JCR學(xué)科類別；再結(jié)合理學(xué)院的學(xué)科設(shè)置，并通過訪談理學(xué)院的學(xué)科專家，建立JCR類別與該學(xué)院學(xué)科之間的映射關(guān)系；其次將映射到的學(xué)院需求的JCR類別期刊再次與ESI工程學(xué)科期刊建立映射關(guān)系，最終映射匹配出ESI工程學(xué)科期刊與該學(xué)院密切相關(guān)的期刊。

圖1 學(xué)科間三角映射關(guān)系

通過不同學(xué)科分類體系中學(xué)科期刊映射關(guān)系，利用學(xué)科關(guān)聯(lián)分析方法，結(jié)合DDA軟件建立學(xué)科關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜，分析學(xué)科間的關(guān)聯(lián)性和交叉度，幫助科研工作者明晰ESI工程學(xué)科大學(xué)科中與自身學(xué)科相關(guān)的JCR類別期刊。

3 結(jié)果與分析

3.1 學(xué)科覆蓋概況及映射關(guān)系

本文以西安科技大學(xué)理學(xué)院作為實(shí)例分析其學(xué)科情況。該學(xué)院現(xiàn)有固體力學(xué)、工程力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理電子學(xué)4個(gè)教育部學(xué)科目錄中的學(xué)科專業(yè)。從理學(xué)院的學(xué)科特點(diǎn)可見，該學(xué)院學(xué)科以基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)理論為主，但其具有普遍適用性的特征，學(xué)科輻射面廣，對(duì)于工程科學(xué)（其他相關(guān)專業(yè)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)）的發(fā)展具有重要的支撐作用。

通過ESI工程學(xué)科類別與JCR學(xué)科類別之間的映射，統(tǒng)計(jì)得知ESI工程學(xué)科的893種期刊對(duì)應(yīng)的89種JCR學(xué)科類別；結(jié)合理學(xué)院的學(xué)科設(shè)置，并通過訪談理學(xué)院的學(xué)科專家，經(jīng)過與專家的多輪深度交互，在學(xué)科專家的研判之下將其中的18種JCR類別期刊與該學(xué)院學(xué)科之間建立映射關(guān)系，并最終映射匹配出ESI工程學(xué)科與該學(xué)院密切相關(guān)的JCR學(xué)科類別（學(xué)科名均采用中文譯名），初步構(gòu)建了西安科技大學(xué)理學(xué)院學(xué)科覆蓋圖（如圖2所示）。

圖2 西安科技大學(xué)理學(xué)院學(xué)科覆蓋圖

由圖2可見，在西安科技大學(xué)理學(xué)院學(xué)科覆蓋圖中，理學(xué)院的物理電子學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、固體力學(xué)及工程力學(xué)4個(gè)學(xué)科映射了ESI工程學(xué)科學(xué)科類別，及JCR的“物理學(xué)，應(yīng)用”“物理學(xué)，數(shù)學(xué)”“物理學(xué)，凝聚態(tài)”“物理學(xué)，流體和等離子體”“統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率”“數(shù)學(xué)和計(jì)算生物學(xué)”“數(shù)學(xué)，跨學(xué)科應(yīng)用”“數(shù)學(xué)，應(yīng)用”“數(shù)學(xué)”“聲學(xué)”“生物物理學(xué)”“運(yùn)籌學(xué)和管理科學(xué)”“光學(xué)”“化學(xué)，物理”“機(jī)械學(xué)”“工程學(xué)，土木”“工程學(xué)，機(jī)械”“工程學(xué)，船舶”18個(gè)學(xué)科類別。

3.2 學(xué)科類別及數(shù)量分析

將學(xué)科專家研判之下的18個(gè)JCR學(xué)科類別映射到ESI工程學(xué)科期刊中，對(duì)應(yīng)到441種期刊，其具體的學(xué)科類別及其數(shù)量如圖3所示。通過學(xué)科類別及其數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，揭示ESI工程學(xué)科學(xué)科結(jié)構(gòu)與JCR學(xué)科結(jié)構(gòu)間的內(nèi)在聯(lián)系及其相互支撐關(guān)系。

圖3 ESI工程學(xué)科期刊中與理學(xué)院各學(xué)科對(duì)應(yīng)的JCR學(xué)科及期刊數(shù)量

由圖3可見，對(duì)于西安科技大學(xué)理學(xué)院而言，其沖擊ESI工程學(xué)科時(shí)，支撐力度較強(qiáng)的第一梯隊(duì)JCR學(xué)科有：“工程學(xué)，機(jī)械”包括116種期刊、“工程學(xué)，土木”包括113種期刊、“機(jī)械學(xué)”包括94種期刊；支撐度次之的第二梯隊(duì)JCR學(xué)科有：“運(yùn)籌學(xué)和管理科學(xué)”包括56種期刊、“物理學(xué)，應(yīng)用”包括34種期刊、“數(shù)學(xué)，應(yīng)用”包括31種期刊、“光學(xué)”包括29種期刊、“數(shù)學(xué)，跨學(xué)科應(yīng)用”包括22種期刊；其他10種JCR類別期刊對(duì)于工程學(xué)支撐力度較弱。

3.3 學(xué)科之間交叉程度分析

英國著名文獻(xiàn)學(xué)家布拉德福也提出，在科學(xué)技術(shù)中，每一個(gè)學(xué)科或多或少、或近或遠(yuǎn)地與其他任何一個(gè)學(xué)科相關(guān)聯(lián)[6]。JCR學(xué)科分類精細(xì)，JCR將SCI/SSCI期刊分為236個(gè)學(xué)科類別，每種期刊以一對(duì)多的方式歸入多個(gè)學(xué)科類別之下，呈現(xiàn)出多樣性、開放性、交叉性和復(fù)雜性的特征。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，與理學(xué)院各學(xué)科相關(guān)的18種JCR學(xué)科分類對(duì)應(yīng)的ESI工程學(xué)科期刊有441種，其中342種期刊對(duì)應(yīng)理學(xué)院唯一相關(guān)的JCR學(xué)科類別、89種期刊對(duì)應(yīng)理學(xué)院2個(gè)相關(guān)的JCR學(xué)科類別、10種期刊對(duì)應(yīng)理學(xué)院3個(gè)相關(guān)的JCR學(xué)科類別。本研究通過每種期刊所屬的學(xué)科類別之間的關(guān)系揭示學(xué)科間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和各個(gè)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性。以刊名為相關(guān)基礎(chǔ)，通過JCR學(xué)科類別之間的交互關(guān)系，構(gòu)建學(xué)科間的交互相關(guān)矩陣，運(yùn)用余弦函數(shù)計(jì)算交互相關(guān)指數(shù)并度量學(xué)科間相關(guān)度的大小。具體情況如表1所示。將其矩陣可視化后得到如圖4所示的學(xué)科交互相關(guān)圖。表1中，行和列分別代表著學(xué)科，行和列交叉單元格內(nèi)數(shù)字大小代表著學(xué)科間相關(guān)度的大小。從表1和圖4可以看出，在學(xué)科間交叉數(shù)量層面，本案例涉及的18種JCR學(xué)科中，有15種學(xué)科間存在著交叉連線，學(xué)科間連線最多的為“機(jī)械學(xué)（ME）”，與其他8種JCR學(xué)科之間具有交叉關(guān)系；其次是“工程學(xué),機(jī)械（E,ME）”，與其他7種JCR學(xué)科之間存在交叉關(guān)系；再次是其他13種學(xué)科間也普遍存在著或多或少的交叉連線。由此可見，各學(xué)科間存在著廣泛交叉融合特質(zhì)，正是這種特質(zhì)激發(fā)了學(xué)科的快速發(fā)展[7]。在學(xué)科間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度層面，“工程學(xué)，機(jī)械（E,ME）”和“機(jī)械學(xué)（ME）”學(xué)科間的相關(guān)系數(shù)最高為0.278，學(xué)科間連線最粗，相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度也最強(qiáng)。“物理學(xué)，應(yīng)用（P,A）”與“物理學(xué)，凝聚態(tài)（P,F&P）”關(guān)聯(lián)度為0.23；“機(jī)械學(xué)（ME）”與“物理學(xué)，流體和等離子體（P,F）”關(guān)聯(lián)度為0.219；“數(shù)學(xué)，應(yīng)用（M,A）”與“數(shù)學(xué)（MA）”及“物理學(xué)，數(shù)學(xué)（P,M）”關(guān)聯(lián)度都為0.18；“機(jī)械學(xué)（ME）”與“聲學(xué)（AC）”關(guān)聯(lián)度為0.179；“運(yùn)籌學(xué)和管理科學(xué)（O&M）”與“數(shù)學(xué)，應(yīng)用（M,A）”關(guān)聯(lián)度為0.168；“運(yùn)籌學(xué)和管理科學(xué)（O&M）”與“統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率（S&P）”關(guān)聯(lián)度為0.152；“工程學(xué)，機(jī)械（E,ME）”與“聲學(xué)（AC）”關(guān)聯(lián)度為0.134；“工程學(xué)，土木（E,C）”與“工程學(xué),船舶（E,MA）”關(guān)聯(lián)度為0.126；“機(jī)械學(xué)（ME）”與“數(shù)學(xué)，應(yīng)用（M,A）”關(guān)聯(lián)度為0.111；“機(jī)械學(xué)（ME）”與“物理學(xué)，數(shù)學(xué)（P,M）”關(guān)聯(lián)度為0.103。這些子學(xué)科聯(lián)系十分緊密，作為ESI工程學(xué)科研究的基礎(chǔ)子學(xué)科，支撐其他子學(xué)科的研究發(fā)展。而其中相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科有“化學(xué)，物理（C,P）”“數(shù)學(xué)和計(jì)算生物學(xué)（M&C）”“生物物理學(xué)（BI）”，這三個(gè)學(xué)科與其他學(xué)科無交叉。

表1 學(xué)科間交互相關(guān)矩陣

圖4 學(xué)科交互相關(guān)圖

3.4 學(xué)科分區(qū)之間交叉度分析

期刊的影響因子（Impact factor，IF）是指對(duì)期刊獲得客觀響應(yīng)、反映其重要性的宏觀度量，是評(píng)價(jià)期刊學(xué)術(shù)水平的重要指標(biāo)，由于不同學(xué)科期刊影響因子有明顯差異，故不適宜用影響因子來比較不同學(xué)科期刊之間的相對(duì)影響力。對(duì)此，科睿唯安將期刊按照學(xué)科方式分成4個(gè)JCR質(zhì)量區(qū)。IF排名進(jìn)入期刊所屬學(xué)科前25%者歸Q1區(qū)；IF排名進(jìn)入期刊所屬學(xué)科前26～50%者歸Q2區(qū)；IF排名進(jìn)入期刊所屬學(xué)科前51～75%者歸Q3區(qū)；學(xué)科領(lǐng)域IF排名后25%的期刊則歸Q4區(qū)[8]。由于一種期刊可能屬于多個(gè)JCR學(xué)科，即每種期刊可能屬于多個(gè)分區(qū)，有的期刊不同的學(xué)科分類其分區(qū)也不盡相同，甚至出現(xiàn)分區(qū)跨度較大的情況。對(duì)本案例中涉及到的期刊的學(xué)科分區(qū)進(jìn)行共現(xiàn)分析，得到如表2所示的學(xué)科分區(qū)共現(xiàn)矩陣及如圖5所示的學(xué)科分區(qū)共現(xiàn)圖。

表2 學(xué)科分區(qū)共現(xiàn)矩陣

由表2和圖5的學(xué)科分區(qū)矩陣及關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可見，Q1與Q2的共現(xiàn)指數(shù)為0.05，節(jié)點(diǎn)間的連線也較粗，表明Q1與Q2間存在較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性；Q1與Q3的共現(xiàn)指數(shù)為0.024，節(jié)點(diǎn)間的連線較細(xì)，表明Q1與Q3間存在弱關(guān)聯(lián)性，即一種期刊其學(xué)科分類和學(xué)科分區(qū)可能涉及到Q1、Q2，甚至涉及到Q3區(qū)。值得注意的是，Q2與Q1、Q3、Q4之間都存在共現(xiàn)，Q3與Q1、Q2、Q4之間都存在共現(xiàn)，即部分期刊學(xué)科分類較多、學(xué)科分區(qū)跨度也較大，涉及Q1、Q2、Q3及Q4四個(gè)分區(qū)。Q4與Q3的共現(xiàn)指數(shù)為0.05，與Q2的共現(xiàn)指數(shù)為0.005，即某些期刊學(xué)科分區(qū)主要以Q4與Q3為主，少數(shù)涉及到Q2分區(qū)。

圖5 學(xué)科分區(qū)共現(xiàn)圖

4 結(jié)語

通過基于期刊學(xué)科分類視角對(duì)學(xué)科間交叉關(guān)系的計(jì)量研究，尤其是通過對(duì)ESI工程學(xué)科與樣本學(xué)院學(xué)科緊密相關(guān)期刊的學(xué)科分布特點(diǎn)、學(xué)科間交叉數(shù)量、學(xué)科間交叉強(qiáng)度、學(xué)科分區(qū)間關(guān)聯(lián)度等多維分析，不難發(fā)現(xiàn)，ESI工程學(xué)科領(lǐng)域涉及到了眾多細(xì)化的JCR學(xué)科類別，各子學(xué)科間相互交叉、彼此聯(lián)系，呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合的發(fā)展態(tài)勢(shì)。而學(xué)科交叉促進(jìn)了不同學(xué)科間知識(shí)的彼此流動(dòng)、相互吸收與融匯貫通，推動(dòng)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域成熟發(fā)展[9]。特別是基礎(chǔ)學(xué)科作為ESI工程學(xué)科中重要的研究基礎(chǔ)和分支，跨領(lǐng)域特征更加明顯，支撐著工程學(xué)整體及其他眾多相關(guān)學(xué)科的研究發(fā)展。通過識(shí)別學(xué)科間交叉融合特征及學(xué)科支撐度考量，有助于突破學(xué)科間障礙，促進(jìn)學(xué)科間交流合作，發(fā)掘前沿研究動(dòng)向，預(yù)測(cè)學(xué)科交叉主題，帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科的協(xié)同發(fā)展，探尋學(xué)科新的生長(zhǎng)點(diǎn)，營(yíng)造良好的學(xué)科生態(tài)。