國(guó)內(nèi)外大科學(xué)領(lǐng)域的研究態(tài)勢(shì)
——基于文獻(xiàn)計(jì)量和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的方法

文/ 孫燕琨 劉薇

0 引言

隨著大科學(xué)的快速發(fā)展和概念的成熟，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者紛紛投入到大科學(xué)領(lǐng)域的研究之中，并提出了許多新觀點(diǎn)和新思路，與此同時(shí)，也出現(xiàn)了一些新問題和新挑戰(zhàn)。一方面，大科學(xué)研究注重團(tuán)體協(xié)作和社會(huì)需求，打破學(xué)科之間的限制，對(duì)研究領(lǐng)域的廣度、深度以及結(jié)構(gòu)性提出了新的、更高的要求。鑒于此，迫切需要對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域研究成果的整體構(gòu)成、熱點(diǎn)主題、潛在研究方向等進(jìn)行系統(tǒng)述評(píng)與深度挖掘，以便在展現(xiàn)大科學(xué)領(lǐng)域研究整體情況的基礎(chǔ)上拓展大科學(xué)領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，促進(jìn)大科學(xué)事業(yè)的發(fā)展。另一方面，大科學(xué)研究往往超出一國(guó)之力，需要通過國(guó)際科技創(chuàng)新合作來實(shí)施，打破了國(guó)家之間的限制。然而，目前少量基于文獻(xiàn)計(jì)量的大科學(xué)研究?jī)H以中文數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，缺乏國(guó)際視野，無法準(zhǔn)確把握大科學(xué)的國(guó)際態(tài)勢(shì)。因此，本文在中文數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，納入外國(guó)數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，從多角度進(jìn)行分析，以期為我國(guó)大科學(xué)的壯大發(fā)展提供借鑒與參考。

1 研究方法

本文采取文獻(xiàn)計(jì)量和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的方法，定量分析國(guó)內(nèi)外大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)的題錄信息和核心內(nèi)容，對(duì)文獻(xiàn)的發(fā)表年份及數(shù)量、發(fā)表刊物、論文學(xué)科、研究熱點(diǎn)、研究主題、研究方法、作者分布、研究視角與合作情況進(jìn)行分析，客觀地對(duì)比國(guó)內(nèi)外大科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)。

2 樣本獲取及預(yù)處理

2.1 文獻(xiàn)檢索

為獲取國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究數(shù)據(jù)，選擇國(guó)內(nèi)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）和國(guó)外ISI Web of Science（WOS）2個(gè)大型數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源，于2020年5月9日進(jìn)行檢索并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)檢索CNKI數(shù)據(jù)庫，高級(jí)檢索條件設(shè)定以“大科學(xué)”分別為主題、篇名、摘要及關(guān)鍵詞，4個(gè)檢索條件為“或者”關(guān)系，同時(shí)將搜索詞頻設(shè)定為“精確”模式，發(fā)表時(shí)間、文章來源和支持基金不限，共檢索得到相關(guān)文獻(xiàn)496篇。系統(tǒng)檢索WOS數(shù)據(jù)庫，以主題詞“big science”檢索文獻(xiàn)類型為“Article”的所有年份數(shù)據(jù)，共檢索相關(guān)文獻(xiàn)604篇。

2.2 數(shù)據(jù)篩選

為保證數(shù)據(jù)的相關(guān)性和準(zhǔn)確性，對(duì)獲取文獻(xiàn)進(jìn)行清洗篩選，通過閱讀文章的題目、摘要、關(guān)鍵詞及部分文獻(xiàn)的主要內(nèi)容，運(yùn)用人工判讀法進(jìn)行初步的內(nèi)容相關(guān)性判定，首先剔除與大科學(xué)領(lǐng)域無關(guān)的文獻(xiàn)，其次剔除簡(jiǎn)介、征稿啟事、書訊、會(huì)議通知、期刊目錄、專題序言、選題指引、短訊報(bào)道、廣告、賀詞、政策文件等非學(xué)術(shù)類文獻(xiàn)，或無法獲取的、不規(guī)范的和無效的部分文獻(xiàn)，最終篩選獲得1990年至2020年間大科學(xué)研究領(lǐng)域CNKI數(shù)據(jù)庫有效學(xué)術(shù)文獻(xiàn)409篇和WOS數(shù)據(jù)庫有效學(xué)術(shù)文獻(xiàn)446篇，作為本文的分析對(duì)象（以下簡(jiǎn)稱“兩類文獻(xiàn)”）。

3 研究基本情況

3.1 發(fā)文數(shù)量

為直觀看出大科學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)文量及其變化趨勢(shì)，以年度發(fā)文量為標(biāo)準(zhǔn)，分別以CNKI和WOS數(shù)據(jù)篩選結(jié)果為樣本，繪制發(fā)文量統(tǒng)計(jì)圖（見圖1）。

圖1 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)

20世紀(jì)50年代，國(guó)際科技界提出“大科學(xué)”這一概念，但學(xué)界從20世紀(jì)90年代才開始涉足這一領(lǐng)域。21世紀(jì)以前，全球科技處于萌芽階段，大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量?jī)H為個(gè)位數(shù)；進(jìn)入21世紀(jì)后，全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展在很大程度上推動(dòng)了科技進(jìn)步，2011—2019年期間大科學(xué)領(lǐng)域影響擴(kuò)大、發(fā)展迅速。大科學(xué)領(lǐng)域研究發(fā)展至今不足30年，尚未產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，但越來越受到相關(guān)研究者的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外大科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究數(shù)量不斷增長(zhǎng)并呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)。

根據(jù)論文數(shù)量的變化分別添加一條趨勢(shì)線，趨勢(shì)線R2分別為0.8和0.9，表明回歸方程擬合性較好，趨勢(shì)線可信性較高。根據(jù)此趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)（見表1），兩類文獻(xiàn)數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)相同。國(guó)內(nèi)對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究和關(guān)注起步較晚，但中文文獻(xiàn)量增長(zhǎng)勢(shì)頭猛，年均增速大幅高于國(guó)外，累計(jì)和年均發(fā)文量均有趕超外文文獻(xiàn)數(shù)量的趨勢(shì)，有較大上升空間；從21世紀(jì)初開始，國(guó)內(nèi)外對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)入明顯的增長(zhǎng)期，相關(guān)文獻(xiàn)量目前均處于高速增長(zhǎng)階段，未來一段時(shí)間還會(huì)保持增長(zhǎng)勢(shì)頭。

表1 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

3.2 發(fā)文期刊

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外載有“大科學(xué)”主題的期刊分別有173種和337種。通過圖2對(duì)比發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外載文期刊數(shù)量分布同論文增長(zhǎng)規(guī)律基本一致，在2006年有明顯的增長(zhǎng)，其中國(guó)外期刊數(shù)量增長(zhǎng)速度低于國(guó)內(nèi)。刊載大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)的期刊種類的增多，說明大科學(xué)領(lǐng)域涉及的學(xué)科增多，分布越來越廣泛。

針對(duì)智能儀表研發(fā)能力培養(yǎng)需求，增設(shè)虛擬儀器技術(shù)、多傳感器信息融合技術(shù)兩門選修課程；修改單片機(jī)原理及接口技術(shù)、嵌入式技術(shù)等課程的教學(xué)內(nèi)容與模式，如單片機(jī)原理及接口技術(shù)改為C語言編程，考核方法上增加實(shí)物制作考核；測(cè)控電路課程于2017—2018學(xué)年第一學(xué)期實(shí)施考試方法改革，引入實(shí)驗(yàn)電路制作考試，提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。

圖2 國(guó)內(nèi)外大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表期刊種類統(tǒng)計(jì)

兩類文獻(xiàn)中，國(guó)內(nèi)和國(guó)外期刊的刊均載文量分別為2.36篇和1.32篇，國(guó)外期刊文獻(xiàn)的研究較為分散，涉及面較廣。通過圖3對(duì)比發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)期刊刊均載文量波動(dòng)較大，而國(guó)外期刊刊均載文量逐漸趨于平緩，國(guó)外期刊以大科學(xué)領(lǐng)域?yàn)橹黝}的論文逐漸向某些特定期刊集中，研究主體和核心也日趨形成并逐漸穩(wěn)固。

圖3 大科學(xué)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外期刊刊均載文量

大科學(xué)領(lǐng)域發(fā)文量前5名的國(guó)內(nèi)外期刊如表2所示，國(guó)內(nèi)期刊對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中于管理和宏觀科技層面，而國(guó)外期刊對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究更多從具體學(xué)科角度出發(fā)，國(guó)內(nèi)期刊文獻(xiàn)有26.9%集中在前5名期刊（平均載文量為22篇），國(guó)外期刊文獻(xiàn)僅12.3%集中在前5名期刊（平均載文量為11篇）。這在一定程度上反映國(guó)內(nèi)對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究更為集中，但是大科學(xué)是一個(gè)涉及學(xué)科面極廣的領(lǐng)域，多學(xué)科參與對(duì)大科學(xué)的理論完善和實(shí)踐指導(dǎo)有重要意義。從發(fā)文期刊的影響因子來看，大科學(xué)領(lǐng)域研究尚未受到國(guó)內(nèi)外高層次期刊的深度關(guān)注。

表2 大科學(xué)領(lǐng)域發(fā)文量前5名的國(guó)內(nèi)外期刊排名

3.3 論文學(xué)科

根據(jù)CNKI和WOS對(duì)文獻(xiàn)的第一類別學(xué)科分類，兩類文獻(xiàn)分別屬于63種和26種不同類型的學(xué)科。其中，排名前五的學(xué)科及文獻(xiàn)數(shù)量如表3所示。中文文獻(xiàn)超過50%集中在文化教育領(lǐng)域，學(xué)科分布不均衡，較少涉及大科學(xué)具體應(yīng)用的學(xué)科領(lǐng)域，且大部分僅為一般性理論探討，存在一定程度的雷同和重復(fù)，但也說明國(guó)內(nèi)對(duì)大科學(xué)在教育領(lǐng)域的研究更為深入和透徹，更注重將大科學(xué)與文化教育、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的結(jié)合。外文文獻(xiàn)對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究比較廣泛，文獻(xiàn)所屬學(xué)科前四位均為理工學(xué)科，更注重從具體學(xué)科角度研究大科學(xué)。

表3 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)所屬學(xué)科前五位統(tǒng)計(jì)

3.4 研究熱點(diǎn)

對(duì)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行梳理排序，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行去重、去掉停用詞、合并同義詞等處理后，共獲中外兩類文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分別為1001個(gè)（1801次）和2022個(gè)（3110頻次）。分別取頻次大于等于15次的10個(gè)關(guān)鍵詞作為分析對(duì)象，其分布及占比情況見表4，其關(guān)聯(lián)可視化圖見圖4。

圖4 大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分布對(duì)比

表4 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)關(guān)鍵詞前十位統(tǒng)計(jì)

通過對(duì)比兩類文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞發(fā)現(xiàn)，中文文獻(xiàn)對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究更側(cè)重于宏觀層面，對(duì)大科學(xué)項(xiàng)目的整體創(chuàng)新、管理、國(guó)際合作、數(shù)據(jù)和情報(bào)分析較多；而外文文獻(xiàn)更關(guān)注于微觀層面，主要集中在大科學(xué)項(xiàng)目涉及的具體學(xué)科。中文文獻(xiàn)18.5%的關(guān)鍵詞集中在前十位，研究?jī)?nèi)容相對(duì)集中；外文文獻(xiàn)僅有10.2%的關(guān)鍵詞集中在前十位，一定程度上反映出國(guó)際上大科學(xué)領(lǐng)域研究角度更為廣泛，涉獵更多。從詞數(shù)占比分布來看，大科學(xué)領(lǐng)域研究共用關(guān)鍵詞詞數(shù)較少但共用頻率較高，絕大多數(shù)關(guān)鍵詞頻次較低，說明大科學(xué)領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容較為廣泛，重復(fù)性研究不多（見表5）。

表5 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)關(guān)鍵詞詞數(shù)和頻次統(tǒng)計(jì)

3.5 研究主題

通過計(jì)算關(guān)鍵詞的共現(xiàn)矩陣、基于Ochiia系數(shù)的相似矩陣和相異矩陣，用SPSS繪制兩類文獻(xiàn)中詞頻大于等于6次的關(guān)鍵詞的聚類圖（見圖5）。

圖5 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)主要關(guān)鍵詞聚類

中文文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞可分為三大類，按語義相關(guān)度可進(jìn)一步細(xì)分為5類，分別是以經(jīng)濟(jì)為核心的跨國(guó)合作研究、以治理為核心的宏觀大科學(xué)研究、以社會(huì)科學(xué)為核心的跨學(xué)科創(chuàng)新研究、以大數(shù)據(jù)為核心的物理研究和以散裂中子源為核心的大科學(xué)項(xiàng)目研究。外文文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞可分為兩大類，按語義相關(guān)度可進(jìn)一步細(xì)分為5類，分別是以機(jī)構(gòu)持久性為核心的物理實(shí)驗(yàn)室和設(shè)施研究、以科學(xué)政策為核心的歷史研究、以數(shù)據(jù)庫為核心的基因組學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究、以組織為核心的合作模式研究和以技術(shù)轉(zhuǎn)移為核心的產(chǎn)業(yè)與生產(chǎn)力研究。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，中文文獻(xiàn)主題主要圍繞宏觀層面的合作與創(chuàng)新研究，以及物理學(xué)科的設(shè)施與項(xiàng)目；外文文獻(xiàn)主題主要圍繞宏觀層面的政策、合作、生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化研究，以及物理和醫(yī)學(xué)2門學(xué)科的應(yīng)用。

3.6 研究方法

通過對(duì)兩類文獻(xiàn)中的研究方法進(jìn)行定量和定性分析，發(fā)現(xiàn)大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)主要為定性分析（見圖6），以一般性探討和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為主，主觀色彩和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)主義較濃，其中中文文獻(xiàn)定性分析占比高達(dá)92.4%，研究方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，定量分析在大科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用有待提高。

圖6 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)研究方法對(duì)比

3.7 作者分布

選取第一作者作為確定核心作者群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)中外兩類文獻(xiàn)分別由332位和415位作者完成。其中，中文文獻(xiàn)作者更為集中，5.1%的文獻(xiàn)集中來自于3位高產(chǎn)作者；4.9%的外文文獻(xiàn)集中來自于5位高產(chǎn)作者（見表6）。通過分析高產(chǎn)作者所在單位可以看出，兩類文獻(xiàn)高產(chǎn)作者均來自理工科類高校和實(shí)驗(yàn)室，對(duì)高等教育與大科學(xué)的結(jié)合有深入的研究，但同時(shí)研究視角較為單一。

表6 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)主要第一作者發(fā)文情況統(tǒng)計(jì)

3.8 研究視角

選取文獻(xiàn)第一作者所在單位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)中外兩類文獻(xiàn)所涉作者分別分布在409處和446處機(jī)構(gòu)中。兩類文獻(xiàn)的研究者基本來自高校和科研院所，尤其是外文文獻(xiàn)中，來自高校和科研院所作者的占比高達(dá)93.9%；較少從政府和企業(yè)視角出發(fā)，中文文獻(xiàn)中來自于企業(yè)的作者占比僅為0.2%（見圖7）。

圖7 大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)研究視角對(duì)比

對(duì)兩類文獻(xiàn)的一級(jí)署名單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表7），高校和研究組織是大科學(xué)領(lǐng)域研究的主要陣地與核心力量。其中，國(guó)內(nèi)前六位一級(jí)署名單位分布在北京、西安、浙江、合肥和四川，且均為國(guó)內(nèi)一流的研究機(jī)構(gòu)，其中，中國(guó)科學(xué)院在大科學(xué)領(lǐng)域的研究實(shí)力最強(qiáng)，其文獻(xiàn)占比高達(dá)17.1%，其他高校在大科學(xué)領(lǐng)域的研究還有很大空間；國(guó)外的單位基本來自美國(guó)。

表7 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)主要一級(jí)署名單位情況統(tǒng)計(jì)

3.9 合作情況

選擇作者作為分析的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，分別得到兩類文獻(xiàn)作者合作網(wǎng)絡(luò)分析圖（見圖8），中外文文獻(xiàn)分別形成了2個(gè)和4個(gè)比較明晰的合作團(tuán)隊(duì)，其余合作者分布較為分散，互動(dòng)合作關(guān)系較弱，合作意識(shí)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖8 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)合作情況

選擇機(jī)構(gòu)作為分析的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，分別得到兩類文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析圖（見圖9）。其中，中文文獻(xiàn)的研究形成了以中國(guó)科學(xué)院為核心，向華北、華東、華南、西北擴(kuò)散的機(jī)構(gòu)合作模式，集中度高；外文文獻(xiàn)研究的機(jī)構(gòu)合作較為多元，各高校和研究機(jī)構(gòu)的合作渠道較為暢通。

圖9 大科學(xué)領(lǐng)域兩類文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)合作情況

4 結(jié)語

通過對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究具有以下特征和規(guī)律：從研究趨勢(shì)看，文獻(xiàn)數(shù)量不斷增長(zhǎng)并呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，越來越受到相關(guān)研究者的關(guān)注，其中，國(guó)內(nèi)起步較晚但增長(zhǎng)勢(shì)頭猛，國(guó)內(nèi)外均處于高速增長(zhǎng)階段，不過相關(guān)研究尚未產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響；從發(fā)文期刊看，外文文獻(xiàn)研究涉及的期刊種類增多，但都尚未受到高層次期刊的深度關(guān)注，外文文獻(xiàn)正向某些特定外文期刊集中，研究主體和核心也日趨穩(wěn)固；從學(xué)科看，中文文獻(xiàn)的研究集中在文化教育領(lǐng)域，學(xué)科分布不均衡，較少涉及大科學(xué)具體應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域，而且大部分僅為一般性的理論探討，更注重將大科學(xué)與文化教育、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的結(jié)合，而外文文獻(xiàn)對(duì)大科學(xué)領(lǐng)域的研究比較廣泛；從研究熱點(diǎn)看，中文文獻(xiàn)更側(cè)重于管理層面和宏觀科技層面的研究，而外文文獻(xiàn)更關(guān)注微觀層面，集中在大科學(xué)項(xiàng)目涉及的具體學(xué)科；從研究主題看，研究主題都包含物理學(xué)這一重點(diǎn)，中文文獻(xiàn)側(cè)重于合作與創(chuàng)新，外文文獻(xiàn)側(cè)重于政策與技術(shù)轉(zhuǎn)移和應(yīng)用；從研究方法看，主要都為定性分析，以一般性探討和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為主，主觀色彩和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)主義較濃；從作者分布看，中文文獻(xiàn)作者較外文文獻(xiàn)更為集中；從研究視角看，研究基本來自于高校和科研院所，對(duì)高等教育與大科學(xué)的結(jié)合有深入的研究，較少從政府和企業(yè)的角度出發(fā)；從合作情況看，中文文獻(xiàn)合作作者較為分散，互動(dòng)合作關(guān)系較弱，合作機(jī)構(gòu)集中度高，而外文文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)合作較為多元，各高校和研究機(jī)構(gòu)的合作渠道較為暢通。

目前，大科學(xué)處于高速發(fā)展階段，我國(guó)應(yīng)密切關(guān)注國(guó)際大科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)與進(jìn)展，鼓勵(lì)相關(guān)機(jī)構(gòu)和學(xué)者圍繞我國(guó)大科學(xué)的發(fā)展方向和設(shè)施布局開展有針對(duì)性的研究，與不同領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者密切合作，提升我國(guó)大科學(xué)的發(fā)展能力與水平。