省域視角下中國優勢學科識別與分析
——基于分級評價方法

趙展一，鐘永恒，劉 佳，孫 源，李貞貞

（1.中國科學院文獻情報中心，北京 100190；2.中國科學院大學經濟管理學院，北京 100190；3.中國科學院武漢文獻情報中心，湖北武漢 430071；4.科技大數據湖北省重點實驗室，湖北武漢 430071）

0 引言

2022 年，中國教育部公布第二輪“雙一流”建設高校名單，共147 所。以學科建設為基礎的高校評估理念不斷深入，學科水平成為衡量高校整體實力的重要標準，如何加強優勢學科建設，重視潛力學科發展、帶動弱勢學科進步，形成高質量的學科群和良好的學科生態體系成為中國高校的重點任務。在“雙一流”建設背景下，各省份出臺了一系列相關規劃用于指導和支持高校學科布局，例如《北京市“十四五”時期教育改革和發展規劃（2021—2025 年）》中提到，要聚焦國家發展和首都急需，集中力量發展最具優勢和前景的學科，瞄準科技前沿和關鍵領域，推進新工科、新醫科、新農科、新文科建設，也要布局一批戰略性新興交叉學科，培育新的學科增長點，深入推進學科共建、優勢互補［1］；《上海高等教育布局結構與發展規劃（2015—2030 年）》中提到，以包括醫學、藝術學、經管、法學、理工農、文史哲教六大類別的學科結構進行統籌管理，引導高校凝練辦學特色，聚焦發展重點，避免過度分散資源，立足學校定位在各自領域追求一流，到2030 年初步建成與社會主義現代化國際大都市相匹配的學科布局［2］；《江蘇省“十四五”科技創新規劃》中提到，要集中力量建設一批國際先進、國內領先的優勢學科，加強數學、物理、化學等基礎學科領域研究，統籌支持基礎學科、應用學科、新興學科、交叉學科發展，培育開辟適應產業需求的新學科發展方向［3］。由此而言，集中力量發展優勢學科，帶動其他學科發展，促進更多學科達到世界一流水平，更好地服務于產業經濟與社會發展已成為中國各省份的戰略性任務。因此，有必要從省域視角識別分析優勢學科和潛力學科，為各省份有重點、有針對性地開展資助，完善學科布局結構、優化學科資源配置，爭創更多一流學科提供參考。

1 理論研究

1.1 優勢學科的定義

學科是知識的分類與學習的科目。隨著知識的體系化、專門化，以學科為基礎的教學科研活動成為高校運行的主要內容［4］。優勢學科是擁有持續領先發展能力和不可替代資源的學科［5］。其往往擁有高水平的學科隊伍、完備的物質技術基礎、良好的運行機制，并產出高質量的科研成果，對整個社會、國家和民族乃至全人類的發展作出重要貢獻［6］。

優勢學科是建設世界一流學科的基礎，可以承擔主體學科或帶頭學科的角色，強化自身優勢，同時激發其他學科潛力，帶動相關學科共同發展，形成協調聯動的學科結構［7］。筆者更傾向于從比較的角度理解優勢學科，即優勢學科是一個相對概念，指在同等條件下處于優越條件的學科，比較視角可以是國家、省份、機構、學科等。因此，本研究從省域視角識別優勢學科，即與本省份其他學科相比以及與其他省份該學科相比具有優勢的學科，以反映各省份學科發展水平的差異。

1.2 優勢學科的判別方法

引文體現了知識的傳遞和轉移，可以通過引文分析判斷學科實力。例如，黃谷香等［8］基于學科論文產出數量和科學引文索引（Science Citation Index,SCI）期刊分區分析中國SCI 期刊的學科優勢；樊曉杰等［7］對比了基于總被引數、文獻量、歸一化影響因子、篇均被引次數等，篩選了上海市優勢學科的結果。

基本科學指標數據庫（Essential Science Indicators,ESI）通過引文數據衡量學科的生產力、影響力、創新力和發展力，每兩個月更新一次，是評價國家、地區、機構學科水平的重要指標，通常將進入ESI 前1%的學科個數及排名作為進入世界一流學科的依據之一［9］。InCites 數據庫可以從時空維度對ESI 數據進行細分，因而結合使用ESI 和InCites 數據庫判別優勢學科成為主流方法，例如，王超等［10］基于ESI 高被引科學家所屬學科領域分析中美優勢學科、追趕學科、弱勢學科、空白學科的人才隊伍建設情況；許子媛［11］結合ESI 學科評價體系和InCites 數據庫構建動態監測系統，實現對ESI 學科管理、評價和預警的功能，可以為高校識別優勢與潛力學科提供參考，具體監測指標包括機構學科排名、學科排名的變化情況以及基于論文量、論文被引頻次的高水平機構、研究人員識別、科研合作效果情況等。

ESI 可以基于引文數據衡量學科水平，但引文數據較為單一，并且存在時滯性、學科差異、累積性等固有弊端，因此出現了一些衍生指標，從學科規模、貢獻、潛力等角度衡量學科地位，如表1 所示，例如鄭金婷［12］使用相對優勢學科指數分析中美兩國的社會科學學科優勢，綜合考慮了某國某學科在該國和該學科的地位；開濱等［13］綜合考慮學科被引頻次和學科論文量確定優勢學科；任瑞榮等［14］通過學科論文總被引次數與ESI 末位學科論文總被引次數的比值判斷學科潛力；衣春波等［15］通過學科比重和學科潛力計算長三角地區未進入ESI 前1%的學科的影響力，探索長三角地區的潛力學科；孫曉玲等［16］通過學科權重衡量某一學科在基礎研究結構中的地位，并以學科結構偏振度衡量基礎學科結構的協調程度。

表1 衍生的學科評價指標

綜上，現有相關研究為學科評價奠定了較好的基礎，并基于ESI 及改進性的指標進行了探索，但仍存在一些問題：（1）ESI 及一些引文分析法無法避免時滯性等弊端；（2）ESI 學科分類不能較好地反映中國的學科發展情況；（3）缺乏省域視角的橫向比較，無法反映各地區優勢學科和潛力學科的差異性。因此，本研究基于SCI 論文數據，建立學科相對優勢指數和發展潛力優勢指數，利用分級評價的方式確定中國各省份優勢學科和潛力學科，為各省份建設合理的學科結構，保持并強化現有優勢學科，激發學科潛力，促進弱勢學科實現突破，推進發現新的學科增長點，打造一流學科和良好的學科生態體系提供參考。

2 研究方法

2.1 數據來源與獲取

Science Citation Index Expanded（SCIE）是最知名、權威的自然科學引文索引數據庫之一，收錄了化學與化工、材料科學、工程學等自然科學領域具有高影響力的9 200 多種學術期刊，涉及177 個學科領域，收錄內容最早可追溯到1990 年。本研究以Web of Science 核心合集中的SCIE 數據庫為來源，參考Young 等［18］的研究，選擇類型為論文（article）和綜述（review）的文獻作為分析對象。

依照國際慣例，所有論文均以第一作者為準，以此消除多個不同區域的作者合作一篇論文時被統計多次的誤差［19］。發展潛力優勢指數需要兼顧數據的動態變化情況，所以將論文時間窗口限定為2019—2021 年，檢索時間為2022 年4 月10 日至5月10 日，共得到中國31 個省份（未含港澳臺地區）近3 年175 萬篇SCI 論文。如圖1 所示，北京市的SCI 論文最多，總量超過了25 萬篇；其次是江蘇省、上海市、廣東省，SCI 論文量在10 萬～20 萬篇之間，科研產出規模較大；山東省、湖北省、陜西省、浙江省、四川省、湖南省、遼寧省、天津市的SCI 論文量在5萬～10 萬篇之間；安徽省、黑龍江省、河南省、重慶市、吉林省、福建省、河北省、甘肅省、江西省、山西省、云南省、廣西壯族自治區以及其他一些西部省份的SCI 論文量低于5 萬篇。

圖1 2019—2021 年中國31 個省份SCI 論文量分布

2.2 學科分類標準與映射方法

學科分類在科技評價中起著至關重要的作用，不同學科的發展演變和評估分析均需要以學科分類作為基礎［20］。國際上主要學科分類體系有Web of Science 學科分類、Scopus 學科分類、美國自然科學基金委學科分類、Science-Metrix 學科分類、ECOOM學科分類、UCSD 期刊分類等［21］，這些分類方法被國際上主要引文數據庫所使用，但是不能較好地匹配中國的學科發展情況。

科睿唯安信息服務有限公司根據中國《學位授予和人才培養學科目錄（2018 年4 月）》的學科分類（China SCADC Subject Categories,CSSC），將Web of Science 學科分類與CSSC 分類的一級學科一一對應。利用該映射表時，新興學科納米科學與工程不能與CSSC 分類納入。2022 年9 月，中國教育部［22］印發了《研究生教育學科專業目錄（2022年）》（以下簡稱“新版CSSC”），形成了14 個門類117 個一級學科。新版CSSC 新設了智能科學與技術、遙感科學與技術、納米科學與工程、水土保持與荒漠化防治學、法醫學等一級學科或交叉學科，較為符合科技前沿和關鍵領域對學科發展的需求。因此，本研究以科睿唯安信息服務有限公司的Web of Science 學科分類與CSSC 映射表為基礎，同時通過人工判斷，將Web of Science 學科分類中未涵蓋的學科與新版CSSC 進行映射，最終形成了77 個學科分類，作為優勢學科識別與分析的基礎。

2.3 優勢學科識別指標

論文數量和質量是衡量特定主體學科優勢的關鍵標準，學科優勢可以用相對數量優勢和相對質量優勢指標來測度；同時，學科發展是動態性的，由此提出測度學科發展進程的發展潛力優勢指數，識別出潛力學科。

2.3.1 相對優勢指數

相對優勢測度的理論與方法源自美國經濟學家巴拉薩［23］于1965 年提出的顯示性相對優勢指數(revealed comparative advantage index,RCA 指數)，以某產業在某國的出口份額比例與某產業在整體世界貿易的出口總額比例之比衡量某國產業在國際市場的競爭力。根據RCA 指數原理，本研究從論文數量和質量兩個角度定義學科相對優勢指數，包括相對數量優勢指數和相對質量優勢指數。

相對數量優勢指數(revealed comparative advantage index based on amount,RCAA)，是指特定區域某學科領域發表的論文數占特定區域所有學科發表的總論文數的比重與所有區域該學科發表的總論文數占所有區域所有學科發表的總論文數比重的比值。該指標可用于衡量特定區域相對于其他區域在某學科領域的論文數量方面的比較優勢。其計算公式如下：

相對質量優勢指數（revealed comparative advantage index based on quality,RCAQ），是指特定區域某學科領域發表的高質量論文數占特定區域所有學科發表的高質量論文總數的比重與所有區域該學科領域發表的高質量論文總數占所有區域所有學科發表的高質量論文總數比重的比值。該指標可用于衡量特定區域相對于其他區域在某學科領域論文產出質量方面的比較優勢。其計算公式如下：

高質量論文則是指內容較規范、水平較高、影響力較大的科研論文。期刊引證報告（Journal Citation Reports,JCR）是國際公認的期刊分區，按照影響因子從高到低將期刊分為Q1、Q2、Q3 和Q4 等4 個區。通常認為Q1 的期刊論文經歷了更嚴格的同行評議，在更高的評審標準下得到了認可，質量水平更高［24］。因此，本研究將屬于JCR 分區表中Q1區的期刊論文作為高質量論文。

2.3.2 發展潛力優勢指數

某些學科正處于成長階段，數量和質量優勢尚不明顯，但是具有強大的生命力，未來有可能成為優勢學科。為識別此類具有發展潛力的學科，設計發展潛力優勢指數。發展潛力優勢指數（promising future advantage index,PFA），是指歷年發表論文數與基年發表論文數比值的平均值。該指標可用于衡量特定區域在某學科領域論文產出的平均速度，其值越大說明該區域該學科越具有發展潛力優勢。其計算公式如下：

根據以上指標，將所有學科領域劃分為優勢學科、潛力學科和弱勢學科3 種類型，各類型判斷依據如表2 所示。

表2 學科類型劃分標準

3 研究結果

3.1 整體優勢學科分布

依據SCI 論文學科分類來看，中國31 個省份論文數量占絕對優勢的前5 個學科分別是化學、物理學、臨床醫學、信息與通信工程和材料科學與工程，而質量占絕對優勢的前5 個學科分別是化學、環境科學與工程、材料科學與工程、物理學、納米科學與工程，如表3 所示。

表3 2019—2021 年中國31 個省份學科論文數量統計

3.2 省域優勢學科分布

計算各省份各學科的相對數量優勢指數、相對質量優勢指數和發展潛力優勢指數，確定各省份的優勢學科和潛力學科，如表4 所示。其中，北京市的大氣科學、天文學，湖北省的測繪科學與技術，四川省的口腔醫學，內蒙古自治區、寧夏回族自治區、青海省的畜牧學，山東省、廣東省和福建省的水產學，江西省的食品科學與工程，海南省的園藝學，甘肅省的農業資源與環境等學科的相對數量優勢指數和相對質量優勢指數均大于2，優勢顯著。具體分析如下：

表4 中國省份優勢學科和潛力學科分布情況

北京市高校和科研機構分布集中，中國科學院大氣物理研究所及其大氣邊界層物理與大氣化學國家重點實驗室、大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室的發文量占大氣科學學科領域論文的比重達到28%，中國氣象局及中國氣象科學研究院、北京師范大學的實力也較強；中國科學院國家天文臺的發文量占天文學學科論文的比重達31%，依托國家自然科學基金項目高達70 項，另外還有中國科學院高能物理研究所、理論物理研究所、國家空間科學中心和北京航空航天大學也是天文學領域的主要研究機構。大量高校和研究機構持續的研究造就了北京市在大氣科學、天文學領域發表論文的相對數量優勢和相對質量優勢較突出。

湖北省武漢大學的測繪科學與技術學科源于1956 年成立的教育部直屬武漢測量制圖學院，歷史悠久，已成為全國同類學科中門類最齊全、規模最大、教育層次和辦學體系最完備，綜合實力和社會影響居于領先地位的學科［25］。

四川省口腔醫學的學科優勢源自四川大學華西口腔醫院。四川大學華西口腔醫院是中國第一個口腔醫院，被譽為中國現代口腔醫學的發源地和“搖籃”，其基礎口腔醫學和臨床口腔醫學均為國家級重點學科，在國內外具有極為廣泛的學術號召力和影響力，并且擁有國內口腔醫學領域唯一的國家重點實驗室——口腔疾病研究國家重點實驗室［26］。

江西省南昌大學的食品科學與工程專業獲批國家級特色專業和省級品牌專業，并列入教育部首批“卓越計劃”［27］，其與江南大學共建的食品科學與技術國家重點實驗室產出了一系列高質量研究成果，推動了江西省食品科學與工程學領域發表論文的相對數量優勢和相對質量優勢進入全國前列。

廣東省、山東省和福建省地處中國東部沿海，具有優越的漁業生產自然條件，同時本地區的高校和科研機構均設立了相關專業開展研究，為水產學的發展提供了發展動力。

內蒙古自治區、寧夏回族自治區、青海省位于中國北方地區，草原面積遼闊，如內蒙古自治區的草原可利用面積達10.2 億畝（1 畝約為0.067 hm2），占全國草原總面積的22%，占內蒙古總面積的74%［28］；寧夏回族自治區的天然草原面積達0.3 億畝，占寧夏總面積的36%［29］；青海省有天然草地面積6.3 億畝，占青海總面積的60.47%［30］。這些地區依托天然草場的資源優勢，形成了畜牧業為重點的特色優勢學科。

海南省位于中國最南端，光熱資源豐富，有“天然大溫室”之稱，依托獨特的資源優勢，海南省園藝學形成了發表論文的相對數量優勢和相對質量優勢。

甘肅省農業資源與環境學科的相對數量優勢指數和相對質量優勢指數均大于2，主要是相對本省其他學科的發展具有更為有利的條件。甘肅省地處中國西北內陸區，氣候為溫帶大陸性氣候，省內河西走廊是中國西北內陸著名灌溉農業區之一［31］，甘肅省具有中國最為富集的寒旱農業資源，也是中國提出和發展寒旱農業最早的省［32］。

綜上可以發現，省域優勢學科的形成主要有兩方面的原因：一是雄厚的師資和科研力量；二是獨特的區位優勢和自然資源優勢。

3.3 中國省域潛力學科分布

通過發展潛力優勢指數，共識別出28 個省份129 個潛力學科，如表4 所示。其中，化學為安徽、福建、甘肅、貴州、海南、河南、江蘇、江西、遼寧、寧夏、山東、天津、新疆等13 個省份的潛力學科，環境科學與工程為北京、福建、甘肅、貴州、黑龍江、江蘇、山東、新疆、云南等9 個省份的潛力學科。

浙江省、重慶市、吉林省當前無顯著優勢學科，但可以通過發展潛力優勢指數識別出其潛力學科，如浙江省的潛力學科包括藥學、基礎醫學、生物醫學工程、公共管理學、臨床醫學、生物工程、生物學、農業工程，重慶市的潛力學科包括土木工程、交通運輸工程、儀器科學與技術、力學、基礎醫學、數學、臨床醫學、公共衛生與預防醫學，吉林省的潛力學科為農業資源與環境。潛力學科發展的潛力與本地區的科研院所、高校發展程度以及政府對本學科的人財物的投入力度密不可分。

4 結論

本研究以中國31 個省份SCI 論文為數據來源，探索性地構建了相對數量優勢指數、相對質量優勢指數和發展潛力優勢指數，對各地區的優勢學科、潛力學科進行了識別與分析，主要結論如下：

（1）相對優勢理論在優勢學科分析中具有適用性。從數量和質量兩個維度構建相對數量優勢指數、相對質量優勢指數，綜合考慮學科之間科研產出的規模差異和學科之間科研產出的質量水平，分析結果與各省份學科發展現狀基本吻合。根據優勢學科的分析結果，各省份可以有針對性地優化項目經費資源配置，強化現有優勢，同時對亟需、重點發展的弱勢學科給予傾斜，構建更加合理的學科發展體系。

（2）利用發展潛力優勢指數可以定量地、合理地判斷出潛力學科。及時、準確發現學科發展潛力，推動更多學科成為本地區的優勢學科，是科技管理部門的工作重點之一。

（3）優勢學科和潛力學科的形成得益于雄厚的師資和科研力量、獨特的區位優勢和自然資源優勢，以及政府對本學科的人財物的投入力度。