美国顶尖大学学科科研竞争力 -- 基于 ESI 数据库的计量分析 卢猛罗仲尤 ( 湖南大学, 湖南省 长沙市,410082) 摘要 : 本文依据 ESI 数据库 2016 年 12 月份至 2017 年 2 月份时段更新的数据, 运用计量分析法对美国顶尖大学 ESI 学科科研生产力 发展力 创新力以及影响力展开研究, 结论显示美国顶尖大学学科竞争优势明显, 不仅科研产出规模大, 而且获得了国际同行对学术成果质量的一致认可, 产生了广泛的国际影响力 关键词 :ESI 学科 ; 科研竞争力 ; 计量分析中图分类号 : G64 文献标识码 :A 2015 年 11 月, 国务院颁布了 关于统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案 方案提出, 到本世纪中叶, 一流大学和一流学科的数量和实力进入世界前列, 基本建成高等教育强国 2017 年 1 月, 教育部 财政部 国家发展改革委印发了 统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法 ( 暂行 ) 强调坚持以学科为基础, 加强总体规划, 坚持扶优扶需扶特扶新, 按照 一流大学 和 一流学科 两类布局建设高校, 引导和支持具备较强实力的高校合理定位 办出特色 差别化发展, 努力形成支撑国家长远发展的一流大学和一流学科体系 本文基于 ESI 数据库, 从科研论文的角度, 对美国顶尖大学学科科研竞争力进行量化分析, 以期客观真实地反映美国顶尖大学学科的科研竞争力现状 一 数据来源及研究对象 ( 一 ) 数据来源本研究采用 ESI 数据库 2016 年 12 月份至 2017 年 2 月份时段更新的数据, 包括样本高校收录论文的总数 高倍引论文数 热门论文数, 篇均被引频次等相关数据, 为了更好地进行下一步研究, 在这里有必要对 ESI 数据库的相关理论作出梳理 ESI(Essential Science Indicators) 即基本科学指标数据库, 它是由世界上著名的学术信息出版机构美国科技信息所 (ISI) 基于 SCI 及 SSCI 两大引文索引数据库收录的期刊文献记录而建立的计量分析数据库, 用以了解世界大学在 22 个学科领域的论文数量 质量 发展动向和前沿议题, 评价大学和学科的国际影响力 ESI 主要由引文排位 (Citation Rankings ) 高被引论文(Most Cited Papers) 及引文分析 (Citations Analysis) 三大主要模块组成, 其中的引文排位模块主要依据收录论文总被引次数, 排出国际前 1% 科学家 前 1% 科研机构 前 50% 国家及期刊 高被引论文模块依据收录论文总被引频次, 排出全球 1% 顶尖论文和 1% 热门论文 引文分析模块主要包括基准线和研究前沿两部分, 基准线用来测度论文组的累计被引频次, 通过研究前沿追可以踪和推测学科或专业的发展动向和趋势 ESI 数据库 22 个学科领域及相关评价指标见表 1 所示, 其中收录论文总数指在特定领域和特定年限内 ( 近 11 年 ) 来发表和刊载论文的数量 ; 引文数是指 ESI 收录发表和刊载论文被引用的全部次数 ; 高被引论文指 ESI 根据在相应学科领域过去 10 年中收录论文中, 引用次数排在前 1% 的论文 ; 热门论文指某学科领域发表在最近两年的论文在最近两个月被引排名在 0.1% 之内的论文 - 1 -
表 1 基本科学指标数据库的学科及指标 1 ESI 学科农业科学 化学 临床医学 生物学与生物化学 计算机科学 经济学与商学 工程学环境科学与生态学 地球科学 免疫学 材料科学 数学 微生物学 分子生物学和遗传学 综合交叉学科 神经科学和行为科学药理学和毒理学 物理学 植物学和动物学精神病学和心理学 社会科学 空间科学 相关指标收录论文总数 (Web of Science Documents) 引文数 (Cites) 篇均被引频次 (Cites/Papers) 高被引论文 (highly cited papers) 热门论文 (hot papers) ( 二 ) 样本高校遴选 1 遴选原则 (1) 客观性 权威性 顶尖大学的概念很难界定, 为了保证样本选择时的客观性, 权威性, 本文依据世界公 认的三大大学排行榜即上海交大世界大学排行榜 泰晤士报世界大学排行榜 QS 世界大学 排行榜 2016 年最新排名筛选出二十四所样本学校, 遵循的原则是进入其中任意两个世界大 学排行榜前 50 的学校即选为样本学校, 能够进入任意两大排行榜前 50 名我们可以认为即 是世界顶尖大学 (2) 可行性原则 聚焦于一个国家的大学, 在一个统一的学科分类下研究大学学科竞争力, 可以有效消 除由于分类的差异所产生的歧义和混乱, 从而增加研究结论的准确性 虽然世界一流大学不 是都集中在美国, 但是毫无疑问的美国占据了世界一流大学的绝大多数, 充分展示了高等教 育强国的领先地位 因此, 研究美国一流大学学科竞争力不失为管窥世界一流大学的有效可 行之路 2 遴选结果依据遴选标准, 本研究选取哈佛大学 斯坦福大学 麻省理工学院 芝加哥大学等 24 所美国顶尖大学作为分析样本, 具体遴选结果见表 2 表 2 24 所高校及排名 2 序 号 高校中文名称 高校英文名称 上海交 大排名 泰晤士 报排名 1 哈佛大学 Harvard University 1 6 3 2 斯坦福大学 Stanford University 2 3 2 3 加州大学伯克利分 校 QS University of California, Berkeley 3 10 28 排 名 1 https://esi.incites.thomsonreuters.com/ 2 资料来源 : 根据三大排行榜官网数据整理 - 2 -
4 麻省理工学院 Massachusetts Institute of Technology 5 5 1 5 普林斯顿大学 Princeton University 6 7 11 6 加州理工学院 California Institute of Technology 8 2 5 7 哥伦比亚大学 Columbia University 9 16 20 8 芝加哥大学 University of Chicago 10 10 10 9 耶鲁大学 Yale University 11 12 15 10 加州大学洛杉矶分 校 University of California, Los Angeles 12 14 31 11 康奈尔大学 Cornell University 13 19 16 12 加州大学圣地亚哥 分校 University of California, San Diego 14 41 40 13 华盛顿大学 University of Washington 15 25 59 14 霍普金斯大学 Johns Hopkins University 16 17 17 15 宾夕法尼亚大学 University of Pennsylvania 18 13 18 16 加州大学旧金山分 校 17 密歇根大学安娜堡 分校 University of California, San Francisco 21 14 31 University of Michigan-Ann Arbor 23 21 23 18 杜克大学 Duke University 24 18 24 19 西北大学 Northwestern University 25 20 26 20 威斯康辛大学麦迪 逊分校 University of Wisconsin - Madison 27 45 53 21 纽约大学 New York University 28 32 46 22 伊利诺伊大学香槟分校 23 圣塔芭芭拉加州大学 24 德克萨斯州大学奥斯汀分校 University of Illinois at Urbana-Champaign University of California, Santa Barbara 29 36 66 35 48 The University of Texas at Austin 37 50 67 11 8 二 学科科研竞争力总体分析 ( 一 ) 基于 ESI 的学科入围数量分析 ESI 前 1% 学科是依据论文累计被引用次数在全球研究机构的排名来界定的, 入围 ESI 数据库的学科即被认为是全球前 1% 学科, 为世界高水平学科 ESI 千分之一学科即在 ESI 数据库中某学科总引文次数排名在总入围机构数量的前 10% 的学科, 为世界顶尖学科, 代表了世界科学研究的顶尖水平 从表 2 的数据分析发现, 美国顶尖大学拥有前 1% 学科 498 个, 校均约 21 个, 拥有千分之一学科 258 个, 校均 11 个, 从数量上不难看出美国顶尖大学学科科研竞争力卓著, 拥有一大批世界高水平学科 表 3 ESI 学科数量 序号学校名称 ESI 前 1% 学科数 ESI 前 1 学科数 1 哈佛大学 22 20-3 -
2 斯坦福大学 22 17 3 加州大学伯克利分校 22 15 4 麻省理工学院 21 12 5 普林斯顿大学 19 7 6 加州理工学院 21 5 7 哥伦比亚大学 22 10 8 芝加哥大学 22 8 9 耶鲁大学 21 9 10 加州大学洛杉矶分校 22 14 11 康奈尔大学 22 12 12 加州大学圣地亚哥分校 20 12 13 华盛顿大学 22 15 14 霍普金斯大学 21 9 15 宾夕法尼亚大学 21 11 16 加州大学旧金山分校 15 8 17 密歇根大学安娜堡分校 21 16 18 杜克大学 21 12 19 西北大学 19 8 20 威斯康辛大学麦迪逊分校 22 14 21 纽约大学 21 7 22 伊利诺伊大学香槟分校 22 8 23 圣塔芭芭拉加州大学 17 4 24 德克萨斯州大学奥斯汀分校 20 5 25 平均值 20.75 10.75 26 总数 498 258 ( 二 ) 基于 ESI 的学科布局 通过表 4 数据, 美国顶尖大学在 22 个学科领域均有涉及, 学科布局呈现明显的综合化趋势 ; 进一步分析学科入围院校数分布情况发现,ESI 前 1% 中有 8 个学科入围率 100%, 学科覆盖文 理 医 工和生命五大领域 ; 有 7 个学科入围率 95%, 学科覆盖文 理 工和生命四个领域 ; 学科入围率在 90%-95% 之间的 4 个, 学科覆盖理 生命和交叉三大学科领域 ; 学科入围率 90% 以下的 3 个, 主要集中在生命学科领域, 其中入围率最低的是农业科学, 仅 60%, 有 9 所学校未入围农业科学学科 ESI 排名 ( 具体见表 4 表 5);ESI1 学科入围院校数量最多的学科是社会科学, 其次是临床医学 生物与生物化学, 而综合交叉学科 农业科学和空间科学入围率相对比较低 表 4 ESI 学科分布 - 4 -
学科名称 前 1% 学科入围院校数 前 1 学科入围院校数 农业科学 15 3 化学 24 16 临床医学 24 19 生物学与生物化学 24 19 计算机科学 24 9 经济学与商学 23 14 工程学 23 12 环境科学与生态学 24 11 地球科学 23 10 免疫学 21 13 材料科学 22 12 数学 22 6 微生物学 23 9 分子生物学和遗传学 24 18 综合交叉学科 22 2 神经科学和行为科学 24 17 药理学和毒理学 23 8 物理学 23 16 植物学和动物学 22 7 精神病学和心理学 23 14 社会科学 24 21 空间科学 22 3 表 5 学科入围院校数占比 学科比例 学科数量 学科名称 100% 8 95% 以上 7 临床医学 化学 神经科学与行为科学 计算机科学 生物与生物化学 环境科学与生态学 社会科学 分子生物学与遗传学经济学与商学 地球科学 物理学 精神病学与心理学 微生物学 工程学 药理学与毒理学 - 5 -
90%-95% 之间 5 材料科学 数学 综合交叉学科 空间科学 植物学和动物 学 90% 以下 2 农业科学 免疫学 三 学科科研竞争力分指标分析 为了全方位地地了解美国顶尖大学学科科研竞争力, 本研究参考武汉大学中国科学评价研究中心 (RCCSE) 针对 22 个学科专业基于 ESI 数据库指标划分的维度作进一步分析 RCCSE 提出世界一流大学科研竞争力由科研生产力 科研影响力 科研创新力和科研发展力四个部分构成, 具体指标体系见表 6 所示表 6 学科专业科研竞争力指标体系 3 一级指标 科研生产力 科研影响力 科研发展力 科研创新力 二级指标 论文发表总数 论文被引次数 高被引论文数 高被引论文占有率 热门论文数 ( 一 ) 科研生产力发文数量在一定程度上反映一所高校科研的总体实力, 用近 11 年来 ESI 收录论文总数这一指标来测量科研生产力, 反映了该机构或学科对世界学术交流量的贡献 表 7 数据统计发现,24 所美国顶尖大学在论文发表总数这一二级指标上表现优秀, 在 5361 个科研机构中名列前茅, 其中有 18 所学校进入论文总量排名前 100 名,22 所学校进入前 200 名, 论文发表数量校均值超过 6 万篇, 发文数量最高的哈佛大学科研产量 191925 篇, 在高校发文 数量排名中名列首位 学校名称 表 7 样本高校 ESI 学科论文总数及排名 4 论文总数 排名 哈佛大学 191925 4 斯坦福大学 74636 31 加州大学伯克利分校 67135 39 麻省理工学院 57659 62 普林斯顿大学 28328 217 加州理工学院 32382 182 哥伦比亚大学 66930 41 芝加哥大学 54385 74 耶鲁大学 56317 71 3 邱均平, 赵蓉英等. 世界一流大学学科竞争力评价报告 [M]. 北京 : 科学出版社,2015 4 https://esi.incites.thomsonreuters.com - 6 -
加州大学洛杉矶分校 76121 28 康奈尔大学 59360 59 加州大学圣地亚哥分校 61518 54 华盛顿大学 ( 西雅图 ) 76804 27 霍普金斯大学 83348 23 宾夕法尼亚大学 71846 33 加州大学旧金山分校 54205 75 密歇根大学安娜堡分校 84672 21 杜克大学 57307 64 西北大学 48574 92 威斯康辛大学麦迪逊分校 纽约大学 伊利诺伊大学香槟分校 圣塔芭芭拉加州大学 58965 60 41836 116 44696 105 22410 301 德克萨斯州大学奥斯汀分校 40526 122 ( 二 ) 科研影响力 高被引论文数的多寡直接反映收录论文的质量高低, 被引频次即论文被引用的全部次 数, 作为同行认知的一种形式, 反映了科研群体对科学家的依赖程度, 客观反映了科学共同 体在科学发展和文献交流的重要贡献, 反映了研究成果的反响水平, 反映论文应用的价值 表 8 数据分析发现 24 所顶尖大学的论文被引用次数相比发文数量这一指标表现更佳, 其中有 20 所学校进入被引总数前 100 名,24 所学校全部进入前 200 名, 可见世界顶尖大 学在科研上不只是追求数量, 更看重质量 从高被引论文数这一指标看, 美国顶尖大学有 21 所学校进入前 100 名,24 所学校全部进入前 200 名, 高被引论文数校均值超过 2 千篇, 哈佛大学高被引论文数更是超过 8 千篇, 位列高校排名首位, 由此可见美国顶尖大学的科研 影响力 辐射力很强, 这为一流学科的形成与发展奠定了坚实的基础, 相较之下, 我国高校 的学科高被引数排名不甚理想, 竞争力后劲不足, 我国一流大学清华大学高被引论文数仅 1000 篇左右, 更别提其他高校了 表 8 ESI 学科科研影响力二级指标情况 5 学校名称 引文数排名高被引文数排名 哈佛大学 5960584 2 8708 2 斯坦福大学 2096768 16 3407 16 加州大学伯克利分校 1869576 27 2944 27 5 https://esi.incites.thomsonreuters.com - 7 -
麻省理工学院 1967124 20 3200 20 普林斯顿大学 772660 122 1299 73 加州理工学院 1010073 78 1415 78 哥伦比亚大学 1686088 33 2465 33 芝加哥大学 1392165 44 1965 44 耶鲁大学 1474128 40 2046 40 加州大学洛杉矶分校 1959436 21 2532 21 康奈尔大学 1367346 45 1952 45 加州大学圣地亚哥分校 1609653 37 2200 37 华盛顿大学 ( 西雅图 ) 1972385 19 2892 19 霍普金斯大学 2191945 15 2763 15 宾夕法尼亚大学 1819430 29 2429 29 加州大学旧金山分校 1654437 34 2160 34 密歇根大学安娜堡分校 1932989 25 2469 25 杜克大学 1489932 39 2158 39 西北大学 1210189 61 1698 61 威斯康辛大学麦迪逊分校 纽约大学 伊利诺伊大学香槟分校 圣塔芭芭拉加州大学 1268825 54 1528 54 918295 91 1235 91 829084 107 1038 108 618940 163 1003 163 德克萨斯州大学奥斯汀分校 821432 108 1181 108 ( 三 ) 科研发展力 高被引论文率是高被引论文数与论文总数的比值, 这一比例值越高, 说明该机构某学科受到关注的论文数越多, 越拥有优势地位, 学科的科研发展实力和潜力也越强, 更可能在以后创造出更多的学术成果来 样本高校在这一指标体系上, 平均占有率达到 3.7%; 高被引引文率最高的是麻省理工学院, 有 8 所高校高被引论文率达到 4% 以上, 而对比我国高校, 其超过 1% 的学校仅有两所, 可见美国顶尖大学在 22 个学科领域拥有较高的学科发展力和学科潜力 ( 具体见表 9) 表 9 ESI 样本高校 ESI 学科高被引论文率 学校名称 高被引论文占有率 哈佛大学 4.5% 斯坦福大学 4.6% 加州大学伯克利分校 4.4% 麻省理工学院 5.5% 普林斯顿大学 4.6% 加州理工学院 4.4% 哥伦比亚大学 3.7% 芝加哥大学 3.6% - 8 -
耶鲁大学 3.6% 加州大学洛杉矶分校 3.3% 康奈尔大学 3.3% 加州大学圣地亚哥分校 3.6% 华盛顿大学 ( 西雅图 ) 3.8% 霍普金斯大学 3.3% 宾夕法尼亚大学 3.4% 加州大学旧金山分校 4.0% 密歇根大学安娜堡分校 2.9% 杜克大学 3.8% 西北大学 3.5% 威斯康辛大学麦迪逊分校 2.6% 纽约大学 3.0% 伊利诺伊大学香槟分校 2.3% 圣塔芭芭拉加州大学 4.5% 德克萨斯州大学奥斯汀分校 2.9% 平均值 3.7% ( 四 ) 科研创新力 和其它论文相比, 热门论文是出版后很快就拥有高被引频次的论文, 它反映最新的研究前言, 观点新颖, 充分体现了创新性, 热门论文数的多寡一定程度上反映了学科的科技创新能力的强弱, 是否引领着科研方向, 走在世界前列 根据 ESI 数据库 2016 年 12 月份至 2017 年 2 月份时段更新的数据检索结果分析发现, 24 所样本学校热门论文数排名进入前 100 名的有 20 所, 进入前 200 名的学校有 24 所, 校均值 78.6, 足见美国顶尖大学科研创新力很强, 学科的原动力十分充足, 引领世界科研前沿, 当然这和美国拥有一大批国际顶尖人才有不可分割的关系 ( 具体见表 10) 表 10 样本高校热门论文数及排名 6 学校名称热门论文数排名 哈佛大学 277 2 斯坦福大学 120 12 加州大学伯克利分校 88 25 麻省理工学院 110 14 普林斯顿大学 51 68 加州理工学院 46 76 哥伦比亚大学 95 22 芝加哥大学 71 37 耶鲁大学 88 25 加州大学洛杉矶分校 86 28 6 https://esi.incites.thomsonreuters.com - 9 -
康奈尔大学 71 37 加州大学圣地亚哥分校 71 37 华盛顿大学 ( 西雅图 ) 106 15 霍普金斯大学 96 19 宾夕法尼亚大学 73 35 加州大学旧金山分校 72 36 密歇根大学安娜堡分校 81 31 杜克大学 60 50 西北大学 61 45 威斯康辛大学麦迪逊分校 41 96 纽约大学 39 107 伊利诺伊大学香槟分校 29 153 圣塔芭芭拉加州大学 27 169 德克萨斯州大学奥斯汀分校 28 161 平均值 78.6 参考文献 [1]https://esi.incites.thomsonreuters.com/ [2] 邱均平, 赵蓉英等. 世界一流大学学科竞争力评价报告 [M]. 北京 : 科学出版社,2015 [3] 党亚茹. 基于 ESI 的科学影响力分析 [M]. 北京 : 科学技术文献出版社,2008 [4] 教育部中外大学校长论坛领导小组 : 中外大学校长论坛, 北京 : 高等教育出版社,2002 Discipline Competitiveness of Top Universities in the United States - Metrological Analysis Based on ESI Database Lu Meng,Luo Zhongyou (Hunan university, Changsha / Hunan, 410082) Abstract : Based on the data updated from December 2016 to February 2017, this paper uses metrological analysis to study the research productivity, development force, innovation and influence of top universities in the United States. The conclusion shows that the top universities in the United States have the competitive advantage Obviously, not only the large scale of scientific research output, but also won the international peer recognition of the quality of academic results, resulting in a wide range of international influence. Keywords: ESI disciplines;scientific research competitiveness;metrological analysis - 10 -