齊小林 王素梅

專題研究

機(jī)械工程領(lǐng)域中的學(xué)科交叉現(xiàn)象及主題特征研究——基于1024篇博士學(xué)位論文的分析

齊小林 王素梅

探索博士學(xué)位論文的學(xué)科交叉現(xiàn)象，對(duì)于全面洞察學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)的交叉與融合問題具有重要意義?；?017—2021年我國(guó)1024篇機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位論文中的學(xué)科交叉與主題識(shí)別的分析，研究發(fā)現(xiàn)：機(jī)械工程博士學(xué)位論文融合傳統(tǒng)機(jī)械與新興領(lǐng)域視野；高校學(xué)科交叉的地域特征鮮明，學(xué)科特色顯著；基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究結(jié)合緊密；學(xué)科交叉幅度相對(duì)穩(wěn)定，研究領(lǐng)域主題多元。未來(lái)要不斷發(fā)揮學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)展以機(jī)械學(xué)科為主在其他學(xué)科的應(yīng)用，形成以交叉融合為特征的機(jī)械學(xué)科布局體系。

學(xué)科交叉；博士學(xué)位論文；機(jī)械工程；博士生教育

學(xué)科交叉研究對(duì)于人們?nèi)〉每茖W(xué)技術(shù)原創(chuàng)性成果和突破性進(jìn)展意義重大?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重大突破，新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)的產(chǎn)生，往往是在不同學(xué)科彼此交叉和相互滲透的過程中形成的。尤其在異質(zhì)性凸出的工程技術(shù)領(lǐng)域，通過單一學(xué)科范疇的知識(shí)難以解決復(fù)雜性和綜合性問題，更需要通過打破學(xué)科界限，統(tǒng)合學(xué)科知識(shí)，在不斷融合與集成的過程中推進(jìn)科學(xué)知識(shí)體系的完善與發(fā)展。而在學(xué)科交叉過程中，關(guān)鍵在于，應(yīng)純粹根據(jù)問題的需要在各學(xué)科、領(lǐng)域之間，采取綜合性、整體性的視角分析和解決問題[1]。筆者通過分析機(jī)械工程領(lǐng)域博士學(xué)位論文主題，試圖從一個(gè)方面探究機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)W科交叉現(xiàn)狀及主題特征。

一、相關(guān)文獻(xiàn)綜述

從哥倫比亞大學(xué)心理學(xué)家伍德沃斯（R.S. Woodworth）1926年首次提出學(xué)科交叉（Interdisciplinary）起，學(xué)科交叉被廣泛研究，同時(shí)，因其充滿靈活性和不確定性特點(diǎn)，具有多種不同的交叉形式[2-4]。以諾貝爾獎(jiǎng)為例，諾貝爾獎(jiǎng)得主的代表性論文通常具有顯著的學(xué)科交叉特質(zhì)。如1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Zewail，使用光學(xué)手段，通過機(jī)械集成的方式，研究了化學(xué)反應(yīng)中鍵的斷裂與生成，開創(chuàng)了超快激光研究物理化學(xué)中超快現(xiàn)象的先河。2017年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，授予研發(fā)冷凍電鏡的三位物理學(xué)家，獎(jiǎng)勵(lì)他們對(duì)生物成像領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)。由此可以看出，學(xué)科交叉對(duì)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的影響深遠(yuǎn)。學(xué)科作為同源學(xué)科間思想輸出的貢獻(xiàn)者，也在更多地吸納和借鑒同源學(xué)科的知識(shí)[5]，而正是不同學(xué)科知識(shí)在各領(lǐng)域的引用和傳播有效促進(jìn)了新知識(shí)的生成[6]，挖掘?qū)W科間潛在共性主題與新生主題[7]，能夠助力新的學(xué)科生長(zhǎng)。

學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)的交叉現(xiàn)象呈現(xiàn)了不同的特點(diǎn)。如物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)領(lǐng)域仍囿于本學(xué)科知識(shí)，較少借鑒其他學(xué)科知識(shí)[8]；而材料工程、電氣/信息工程和化學(xué)工程與物理、化學(xué)通常有著密切的聯(lián)系，此類學(xué)科內(nèi)部的知識(shí)流入/流出表現(xiàn)得更活躍。正如A.L. Porter等研究發(fā)現(xiàn)的，科學(xué)確實(shí)正在變得更加跨學(xué)科，但只是小步前進(jìn)，小步地從鄰近領(lǐng)域借鑒，僅適度地增加與遙遠(yuǎn)認(rèn)知領(lǐng)域的聯(lián)系[9]。學(xué)科交叉程度與領(lǐng)域內(nèi)的研究?jī)?nèi)容與特點(diǎn)有關(guān)[10]，同時(shí)，往往具有鮮明的地域特性，與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r密切相關(guān)，不同地區(qū)之間學(xué)科交叉的側(cè)重點(diǎn)存在顯著差異[11-12]。然而，現(xiàn)有研究大都基于期刊論文、參考文獻(xiàn)等數(shù)據(jù)來(lái)源揭示領(lǐng)域內(nèi)學(xué)科交叉現(xiàn)象及特點(diǎn)[13]，從機(jī)械工程領(lǐng)域來(lái)探究學(xué)科交叉的研究還較少，并且缺乏研究主題與學(xué)科交叉的關(guān)注。博士學(xué)位論文作為研究生培養(yǎng)階段最具代表性、完整性和總結(jié)性的成果，展現(xiàn)了科研領(lǐng)域前沿研究的發(fā)展趨勢(shì)，通過博士學(xué)位論文分析學(xué)科交叉的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)工科研究生培養(yǎng)具有重要意義。鑒于此，本研究以機(jī)械工程學(xué)科博士學(xué)位論文為研究對(duì)象，以涉及其他一級(jí)學(xué)科知識(shí)和技能作為觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，采用學(xué)科數(shù)、學(xué)科覆蓋大類數(shù)等指標(biāo)衡量2017—2021年博士學(xué)位論文成果，展現(xiàn)我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科博士學(xué)位論文學(xué)科交叉的基本情況和發(fā)展趨勢(shì)，整體把握該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)部的共性和特性，以期為學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)交叉學(xué)科設(shè)置和研究生培養(yǎng)成效提供實(shí)證依據(jù)。

二、研究設(shè)計(jì)

學(xué)科交叉是以研究問題為出發(fā)點(diǎn)的科學(xué)研究活動(dòng)[14]，以知識(shí)疊加為基礎(chǔ)的資源聚散過程[15]，本研究中的學(xué)科交叉是指集成和融合了國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)和教育部頒布的《研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄（2022年）》中兩個(gè)或兩個(gè)以上一級(jí)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域的信息、數(shù)據(jù)、技術(shù)、工具、視角、概念或者理論，以解決單一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)無(wú)法解決的問題而進(jìn)行的科學(xué)研究過程。

1.數(shù)據(jù)來(lái)源與樣本信息

本研究中所采集的數(shù)據(jù)主要來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，按照“學(xué)科專業(yè)名稱：機(jī)械工程”、中圖分類號(hào)等檢索要求，時(shí)間范圍選取2017—2021年，共搜索到博士學(xué)位論文36683篇，在綜合考慮時(shí)間、地域和學(xué)校層次等因素的前提下，采用隨機(jī)抽樣的方式，選取全國(guó)擁有機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)的48所高校的學(xué)位論文題目、摘要和關(guān)鍵詞等信息，共抽樣1055個(gè)，剔除無(wú)效樣本后共獲得有效樣本1024個(gè)，采集樣本的基本信息包括學(xué)位授予單位、授予時(shí)間、研究題目、摘要、關(guān)鍵詞、分類號(hào)等。需要說明的是，部分博士學(xué)位論文由于保密或其他原因并未公開，在樣本采集數(shù)量、時(shí)間、地域和辦學(xué)層次上還是出現(xiàn)了一定程度的樣本非均衡問題。

2.研究設(shè)計(jì)

本研究依照《研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄（2022年）》學(xué)科分類，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和LDA模型相結(jié)合的方法，對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域博士學(xué)位論文所涉及的學(xué)科數(shù)量、學(xué)科交叉頻次、論文研究主題等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和技術(shù)識(shí)別，嘗試從多維度探索機(jī)械工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)學(xué)科交叉現(xiàn)象與領(lǐng)域研究主題的特征。LDA（Latent Dirichlet Allocation）是一種基于貝葉斯思想的主題概率生成模型，廣泛用于文本主題分類，文本關(guān)鍵詞等場(chǎng)景。

三、結(jié)果分析

1.基于LDA模型進(jìn)行技術(shù)主題識(shí)別分析

本研究選取主題一致性指標(biāo)衡量LDA模型效果，利用Word2Vec計(jì)算主題一致性程度（InnerSim）并確定最優(yōu)主題數(shù)，經(jīng)過多次LDA模型聚類，對(duì)自定義詞和停用詞表多次迭代和規(guī)范化處理，計(jì)算得出最優(yōu)主題數(shù)為27個(gè)，并根據(jù)LDA模型聚類得到文檔—主題，主題—詞項(xiàng)的概率分布矩陣，按照每個(gè)主題下各詞匯概率分布高低排序，在結(jié)合論文研究?jī)?nèi)容、回顧相關(guān)文獻(xiàn)、參考專家意見后，選取前7位最相關(guān)詞匯進(jìn)行人工主題標(biāo)識(shí)（見表1）。

根據(jù)識(shí)別結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但會(huì)圍繞領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)進(jìn)行多元化和系統(tǒng)化的擴(kuò)展。機(jī)械設(shè)計(jì)、加工工藝、性能優(yōu)化仍是機(jī)械領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。在擴(kuò)展方面，以機(jī)械設(shè)計(jì)為核心，通過機(jī)電系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)人—機(jī)—電一體化的共融機(jī)器人及無(wú)人駕駛；以加工工藝為核心，從加工工具的優(yōu)化，到復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)—功能一體化的實(shí)現(xiàn)；以性能優(yōu)化為核心，從有限元仿真到高端裝備性能優(yōu)化，不斷融入新材料、新技術(shù)、新方法、新工藝，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造在各領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。

2.基于博士學(xué)位論文的學(xué)科交叉頻次分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，機(jī)械工程學(xué)科博士學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容共涉及34個(gè)一級(jí)學(xué)科，與其他一級(jí)學(xué)科交叉頻次占比依次為：力學(xué)（47.8%）、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程（28.2%）、材料科學(xué)與工程（20.9%）、控制科學(xué)與工程（20.0%）、物理（7.0%）、光學(xué)工程（5.7%）、動(dòng)力工程（4.3%），而生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)及其他所涉學(xué)科占比10%。博士學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容涉及單一學(xué)科的94篇，涉及2個(gè)一級(jí)學(xué)科的461篇，涉及3個(gè)一級(jí)學(xué)科的308篇，涉及4個(gè)一級(jí)學(xué)科的102篇，涉及5個(gè)以上一級(jí)學(xué)科的59篇。

表1 機(jī)械工程博士學(xué)位論文主題—詞項(xiàng)分布

注：*標(biāo)識(shí)不明確主題。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、材料等學(xué)科交叉的頻次較高。這主要源于力學(xué)作為機(jī)械工程的理論基礎(chǔ)，高新技術(shù)領(lǐng)域的核心是信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)作為一種輔助技術(shù)，基于知識(shí)建模、數(shù)值模擬、擬合重構(gòu)等技術(shù)應(yīng)用，與機(jī)械工程學(xué)科交叉頻次超過了材料、控制、動(dòng)力等學(xué)科，僅次于力學(xué)，表明機(jī)械學(xué)科與信息技術(shù)領(lǐng)域的深度交叉融合趨勢(shì)不斷增強(qiáng)。新工業(yè)革命的基礎(chǔ)仍然是新能源和新材料，越來(lái)越多的新的表征手段、新材料出現(xiàn)為新知識(shí)創(chuàng)造了更多可能性，成為機(jī)械制造過程中所應(yīng)用的新的工藝材料?？刂茖W(xué)科是新機(jī)器系統(tǒng)建模，系統(tǒng)性能整體、適應(yīng)性的反映，系統(tǒng)性占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，也是新機(jī)器系統(tǒng)交叉、互聯(lián)的明確體現(xiàn)。

3.基于地域維度的學(xué)科交叉情況分析

按照我國(guó)地理分區(qū)，將采集樣本高校所在的省域劃分為東北、華北、華中、華東、華南、西南和西北7個(gè)地區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)高校學(xué)科交叉模式呈現(xiàn)不同特點(diǎn)：西北、東北地區(qū)高校博士學(xué)位論文呈現(xiàn)相近學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)內(nèi)的交叉居多，華南、華東地區(qū)高校博士學(xué)位論文多學(xué)科交叉融合特征顯著，融合了更多較遠(yuǎn)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)。高校博士學(xué)位論文在單科研究中以西北地區(qū)占比最高，為18.18%，東北地區(qū)次之；博士學(xué)位論文涉及2個(gè)學(xué)科的在西北、東北兩地區(qū)占比分別為57.28%和50.37%，西南地區(qū)次之，占比47.96%，華北、華中地區(qū)涉及2個(gè)學(xué)科的占比分別為42.81%和40.52%；而從整體看，涉及3個(gè)以上學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的博士學(xué)位論文，在華南、華中、華北、華東四地區(qū)均超過50%，華南占比超過60%；華北、華東兩地區(qū)中運(yùn)用其他學(xué)科交叉數(shù)在4個(gè)以上的博士學(xué)位論文占到25%以上。

由以上數(shù)據(jù)分析可知，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、海外高層次人才就業(yè)流向、先進(jìn)儀器設(shè)備集中，以及國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)投入傾斜等方面均是影響地區(qū)高校博士學(xué)位論文研究方向的重要因素。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群密集，科研資金充裕，科研實(shí)力雄厚，科研機(jī)構(gòu)集中為學(xué)科交叉研究發(fā)展提供了良好的平臺(tái)，而高校特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科的多寡又直接影響了學(xué)科交叉的內(nèi)容及形式。此外，獨(dú)特的歷史文化及地理環(huán)境鑄就了優(yōu)勢(shì)學(xué)科的高校特色，如北京理工大學(xué)的車輛與智能交通、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的機(jī)器人、福州大學(xué)的船舶與海洋機(jī)械、蘭州交通大學(xué)的軌道交通、桂林電子科技大學(xué)的腦控與機(jī)器學(xué)習(xí)等都保持了鮮明的學(xué)科特色，而這也成為不斷推進(jìn)學(xué)科建設(shè)的原動(dòng)力。

4.基于時(shí)間維度的學(xué)科交叉情況分析

從時(shí)間維度看，博士學(xué)位論文運(yùn)用其他學(xué)科數(shù)量（以下統(tǒng)稱“學(xué)科交叉數(shù)”）為2的論文在近5年內(nèi)總體呈現(xiàn)平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)，學(xué)科交叉數(shù)為3的論文數(shù)量隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，2021年同比增長(zhǎng)16.3%，學(xué)科交叉數(shù)量在4及以上的論文數(shù)量從2019年開始保持平穩(wěn)。2020年，博士學(xué)位論文多學(xué)科交叉程度則出現(xiàn)遞減現(xiàn)象，同比下降71.2%。這部分源于學(xué)科發(fā)展過程中會(huì)不斷融合其他學(xué)科的知識(shí)，經(jīng)過一段時(shí)期后會(huì)達(dá)到一定程度的“成熟”和“飽和”，學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)會(huì)有吸收、細(xì)化和延伸的過程，短期內(nèi)運(yùn)用更多其他領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)的就會(huì)出現(xiàn)逐漸減少的情況，部分可能源于新冠疫情下科研條件的改變，科研工作變得不可持續(xù)，科學(xué)研究?jī)H限于開展部分相對(duì)基礎(chǔ)的研究工作，跨學(xué)科的學(xué)術(shù)合作減少等因素均影響博士學(xué)位論文多學(xué)科間的交叉融合。

5.基于單一研究與多科研究的論文成果分析

選取發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)量及論文影響因子（impact factor）對(duì)博士學(xué)位論文中的成果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，屬多學(xué)科研究?jī)?nèi)容的博士學(xué)位論文作者在讀博期間發(fā)表成果數(shù)量及影響因子均顯著優(yōu)于單一學(xué)科研究?jī)?nèi)容的作者，博士學(xué)位論文屬于單科研究?jī)?nèi)容的博士生，人均發(fā)表論文1.66篇，篇均影響因子（IF）2.60；多科內(nèi)容博士學(xué)位論文的博士生人均發(fā)表論文2.84篇，篇均影響因子（IF）2.77。

這主要源于多科交叉研究的工作很多是具有開創(chuàng)性的。以問題為導(dǎo)向的研究，需要跨越學(xué)科界限，結(jié)合不同學(xué)科知識(shí)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新解決方案，在高水平期刊發(fā)表的機(jī)會(huì)高于單科研究。但目前多科研究?jī)?nèi)容篇均影響因子優(yōu)勢(shì)差異不大，則表明發(fā)表的期刊文章雖然有一定程度的學(xué)科交叉，但在交叉融合的深度上還不夠深入。而屬于單一學(xué)科研究?jī)?nèi)容的論文多于傳統(tǒng)機(jī)械類期刊發(fā)表，且影響因子在同一學(xué)科內(nèi)差異較小，單一學(xué)科的研究成果影響因子保持相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。

6.基于學(xué)位授予單位的學(xué)科交叉情況分析

本研究依據(jù)2017年發(fā)布的第四輪機(jī)械工程學(xué)科評(píng)估結(jié)果，將樣本高校分為A、B、C三種類型，其中，A類高校22所，B類高校13所，C類高校13所，按照各高校機(jī)械工程學(xué)科評(píng)選結(jié)果整體水平得分位次百分位，將前70%的學(xué)科按照A（A+、A、A?）、B（B+、B、B?）、C（C+、C、C?）三個(gè)層級(jí)進(jìn)行分檔，以展現(xiàn)不同層級(jí)下學(xué)科交叉的基本情況。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見，學(xué)科交叉數(shù)在4以上的博士學(xué)位論文數(shù)量A類院校至C類院校呈遞減趨勢(shì)。A類院校在單一學(xué)科和運(yùn)用4個(gè)以上學(xué)科的博士學(xué)位論文數(shù)量均明顯高于其他類型的高校，學(xué)科交叉數(shù)為2?3的博士學(xué)位論文數(shù)量B類院校最多，A類院校次之，C類院校最少，這表明A類院校在傳統(tǒng)單一學(xué)科和多學(xué)科研究領(lǐng)域研究都處于明顯的優(yōu)勢(shì)地位，在傳統(tǒng)機(jī)械與新興領(lǐng)域的研究繁榮共存。B類高校多數(shù)是以2?3個(gè)優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科居多，在單一學(xué)科領(lǐng)域研究較其他類型高校較少，部分源于院校優(yōu)勢(shì)學(xué)科的數(shù)量決定了學(xué)科交叉程度，傳統(tǒng)方向是學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，只有當(dāng)學(xué)科發(fā)展水平較高時(shí)，學(xué)科間的交叉才有基礎(chǔ)和潛力。而高校特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科的大多數(shù)學(xué)科方向多以知識(shí)共同體內(nèi)進(jìn)行學(xué)科知識(shí)間的流動(dòng)，所以，優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科數(shù)量多寡直接為學(xué)科間的交叉提供了重要基礎(chǔ)。此外，博士學(xué)位論文所涉學(xué)科交叉數(shù)量與研究主題強(qiáng)相關(guān)，也就是說，研究主題和方向直接決定了學(xué)科交叉的形式和內(nèi)容。

四、研究結(jié)論

1.融合傳統(tǒng)機(jī)械與新興領(lǐng)域視野，近緣學(xué)科交叉為主

機(jī)械工程博士學(xué)位論文學(xué)科交叉現(xiàn)象明顯，大部分論文主要以機(jī)械工程領(lǐng)域傳統(tǒng)研究方向?yàn)楹诵?，圍繞國(guó)家重大需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工、應(yīng)用開展研究；在研究過程中，會(huì)根據(jù)研究需求，融合近緣學(xué)科研究方法，推動(dòng)研究?jī)?nèi)容深入并產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用。少數(shù)博士學(xué)位論文注重基礎(chǔ)理論與方法的創(chuàng)新，在應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究部分比重相對(duì)均衡，往往與生物、醫(yī)療、信息技術(shù)、新能源材料等研究領(lǐng)域進(jìn)行交叉與融合，從而衍生出了數(shù)字制造、增材制造、納米制造、生物制造等新興細(xì)分的研究方向，使傳統(tǒng)制造技術(shù)煥發(fā)出新的活力，研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出“百花齊放、繁花似錦”的景象。

2.學(xué)科交叉的地域特征鮮明，高校學(xué)科特色顯著

機(jī)械工程博士學(xué)位論文學(xué)科交叉主要受區(qū)域和學(xué)科影響，與區(qū)域環(huán)境、高校學(xué)科布局密切相關(guān)。如東北地區(qū)重工業(yè)發(fā)達(dá)，地區(qū)內(nèi)高校長(zhǎng)期深耕與重工業(yè)結(jié)合緊密的學(xué)科，多以基礎(chǔ)學(xué)科內(nèi)的交叉為主；華東、華南地區(qū)新產(chǎn)業(yè)繁榮，該地區(qū)博士學(xué)位論文內(nèi)容以機(jī)械領(lǐng)域和前沿成果交叉為主，圍繞電子技術(shù)、新材料、工藝設(shè)計(jì)、美學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域展開研究；西北地區(qū)則立足傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科，面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛、新型智能終端等領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)展；西南地區(qū)以電子信息產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo)，圍繞集成電路、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、5G等相關(guān)領(lǐng)域，在先進(jìn)材料、裝備制造、信息與控制、環(huán)境資源、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物等領(lǐng)域形成了優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科。整體而言，依托地域特色、高校學(xué)科優(yōu)勢(shì)，我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域形成了一批行業(yè)特色鮮明的交叉學(xué)科，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

3.領(lǐng)域研究需求決定學(xué)科交叉形式，基礎(chǔ)性與應(yīng)用性緊密結(jié)合

博士學(xué)位論文研究主題決定學(xué)科是否交叉，而具體研究方向則決定學(xué)科交叉形式。工程領(lǐng)域中的具體問題從不限于遵循單一學(xué)科的分類邏輯，不同的研究主題需要整合和集成不同學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)以期創(chuàng)新性地提出解決方案。如無(wú)人駕駛研究領(lǐng)域，決定了其研究要涉及信息技術(shù)、人機(jī)交互、導(dǎo)航定位、通信系統(tǒng)、信號(hào)識(shí)別、計(jì)算科學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)；而裝備是整體性能集成系統(tǒng)研究，包括新材料、新技術(shù)、控制系統(tǒng)、新概念施工、美學(xué)、人體工程學(xué)等多學(xué)科技術(shù)的融合。從偏重基礎(chǔ)理論，到面向工程應(yīng)用，從設(shè)計(jì)新方法、制造新原理、探索新技術(shù)、制備新工藝等方面呈現(xiàn)出基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用研究緊密結(jié)合，推動(dòng)了科學(xué)研究與工程應(yīng)用的高度融合和發(fā)展，培養(yǎng)了具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

4.高?；A(chǔ)研究深厚，學(xué)科交叉融合優(yōu)勢(shì)明顯

習(xí)近平總書記指出，重大原始創(chuàng)新成果往往萌發(fā)于深厚的基礎(chǔ)研究，產(chǎn)生于學(xué)科交叉領(lǐng)域。高校依據(jù)學(xué)科的客觀規(guī)律和學(xué)科自身的特點(diǎn)，不斷發(fā)揮基礎(chǔ)研究深厚的優(yōu)勢(shì)，以學(xué)科建設(shè)為引領(lǐng)，形成不同類型和層次的交叉學(xué)科，推動(dòng)機(jī)械學(xué)科內(nèi)部和外部學(xué)科間的交叉融合。如以西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)為代表的高校，在傳統(tǒng)學(xué)科方向基礎(chǔ)上不斷吸收其他學(xué)科最新成果，拓展了很多新的研究領(lǐng)域和熱點(diǎn)方向；上海交通大學(xué)也發(fā)揮優(yōu)勢(shì)學(xué)科特色，不斷融入生物、醫(yī)學(xué)、聲學(xué)、導(dǎo)航等新興領(lǐng)域前沿成果，不斷衍生和細(xì)化新的領(lǐng)域，擴(kuò)展知識(shí)的廣度和深度，呈現(xiàn)出圍繞一個(gè)研究領(lǐng)域向四周輻射的“雪花模式”。高校聚力基礎(chǔ)研究，不斷匯聚創(chuàng)新資源，為關(guān)鍵核心技術(shù)突破奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.學(xué)科交叉幅度相對(duì)穩(wěn)定，研究領(lǐng)域主題多元

機(jī)械工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)更多元，研究?jī)?nèi)容更系統(tǒng)。博士學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容主要涉及精密加工、高效高質(zhì)加工、難加工材料等方面，關(guān)注數(shù)值和參數(shù)協(xié)同優(yōu)化下系統(tǒng)整體性能的提升。例如，將傳統(tǒng)制造與電化學(xué)、超聲、激光等新手段結(jié)合，通過多系統(tǒng)集成的方法形成智能制造新范式，拓展了制造極限能力，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的共同提升。而在傳感、檢測(cè)與儀器方面，與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密，多以實(shí)驗(yàn)研究為主。需求/應(yīng)用牽引的內(nèi)容多，技術(shù)/方法研究占比高，科學(xué)/理論也有一席之地，并呈現(xiàn)管理生產(chǎn)逐步提升的趨勢(shì)。整體而言，機(jī)械工程學(xué)科交叉在內(nèi)容和構(gòu)架上呈現(xiàn)“聚焦—散焦”現(xiàn)象，圍繞核心學(xué)科發(fā)展的同時(shí)，與多領(lǐng)域研究方法進(jìn)行交叉和融合，交叉幅度總體保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

五、討論及建議

制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體和生產(chǎn)力發(fā)展的基石，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。而機(jī)械學(xué)科是當(dāng)代制造工業(yè)體系建設(shè)與科技創(chuàng)新的重要基石，承載著創(chuàng)造和發(fā)展新裝備及其制造技術(shù)的重任[17]，在我國(guó)高等院校學(xué)科布局中占據(jù)重要地位。學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的發(fā)展決定了學(xué)科專業(yè)的樣態(tài)，多學(xué)科交叉融合勢(shì)必成為推動(dòng)制造領(lǐng)域科技創(chuàng)新的重要途徑。鑒于機(jī)械工程學(xué)科是一個(gè)具有高度交叉性的學(xué)科領(lǐng)域，高校在自主設(shè)置交叉學(xué)科時(shí)，應(yīng)充分考慮分科知識(shí)、共性原理、應(yīng)用領(lǐng)域的相互關(guān)系[17]；應(yīng)統(tǒng)籌考慮知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體研究?jī)?nèi)容，細(xì)分研究領(lǐng)域和研究方向，對(duì)新興學(xué)科與交叉學(xué)科設(shè)置應(yīng)留有充足空間；同時(shí)，保持機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科下二級(jí)學(xué)科設(shè)置的動(dòng)態(tài)性和開放性。優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)，不斷發(fā)揮學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)多學(xué)科融合的現(xiàn)代工程和技術(shù)科學(xué)研究，以需求為牽引，帶動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)發(fā)展，擴(kuò)展以機(jī)械學(xué)科為主，并在其他學(xué)科中加以應(yīng)用，形成以交叉融合為特征的機(jī)械學(xué)科布局體系。不斷提升科學(xué)研究的集成創(chuàng)造力，用好學(xué)科交叉融合的“催化劑”，促使機(jī)械學(xué)科煥發(fā)出新的活力，讓人才創(chuàng)新創(chuàng)造活力競(jìng)相迸發(fā)。在研究生培養(yǎng)上，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)成果需要積極參與跨學(xué)科課程開發(fā)，將組織資源、人員和想法以新穎的方式加以利用，以一種促進(jìn)學(xué)生掌握的方式引入學(xué)科和跨學(xué)科內(nèi)容至關(guān)重要[18]。未來(lái)研究可結(jié)合博士學(xué)位授予單位博士學(xué)位論文的研究?jī)?nèi)容，追蹤調(diào)查畢業(yè)生未來(lái)職業(yè)發(fā)展軌跡，通過考察早期研究人員就職科研教職崗位的比例以及開展新領(lǐng)域研究的情況，展示個(gè)人職業(yè)發(fā)展方面學(xué)科交叉學(xué)位成就的成果，了解跨學(xué)科教育及人才培養(yǎng)的實(shí)效，進(jìn)而為學(xué)科課程設(shè)置以及跨學(xué)科人才培養(yǎng)方案提供實(shí)證數(shù)據(jù)。

[1] MEETH L R. Interdisciplinary studies: a matter of definition[J]. Change, 1978(7): 1-10.

[2] KLEIN J T. A taxonomy of interdisciplinarity[J]. The Oxford handbook of interdisciplinarity, 2010, 15(6): 15.

[3] MILLER R C. Varieties of interdisciplinary approaches in the social sciences: a 1981 overview[J]. Issues in interdisciplinary studies, 1982.

[4] 袁廣林. 學(xué)科交叉、研究領(lǐng)域與原始創(chuàng)新——世界一流學(xué)科生成機(jī)理與建設(shè)路徑分析[J]. 學(xué)位與研究生教育, 2022(1): 13-20.

[5] CRONIN B, MEHO L I. The shifting balance of intellectual trade in information studies[J]. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 2008, 59(4): 551-564.

[6] DAVIES M, DEVLIN M T. Interdisciplinary higher education: implications for teaching and learning[M]. Melbourne: Centre for the Study of Higher Education, 2007.

[7] 王連喜, 曹樹金. 學(xué)科交叉視角下的網(wǎng)絡(luò)輿情研究主題比較分析——以國(guó)內(nèi)圖書情報(bào)學(xué)和新聞傳播學(xué)為例[J]. 情報(bào)學(xué)報(bào), 2017(2): 53-63.

[8] SZELL M, MA Y, SINATRA R. A nobel opportunity for interdisciplinarity[J]. Nature physics, 2018, 14(11): 1075-1078.

[9] PORTER A, RAFOLS I. Is science becoming more interdisciplinary? measuring and mapping six research fields over time[J]. Scientometrics, 2009, 81(3): 719-745.

[10] 楊良斌. 科研論文合作在跨學(xué)科研究中的作用分析[J]. 情報(bào)雜志, 2013, 32(6): 80-84.

[11] 王思茗, 魏玉梅, 滕廣青, 等. 圖書情報(bào)學(xué)領(lǐng)域中的學(xué)科交叉現(xiàn)象及其地區(qū)差異[J]. 情報(bào)理論與實(shí)踐, 2019, 42(12): 8-15.

[12] SCHUMMER J. Multidisciplinarity, interdisciplinarity, and patterns of research collaboration in nanoscience and nanotechnology[J]. Scientometrics, 2004, 59(3): 425-465.

[13] 程瑩, 劉念才. SCIE、SSCI期刊跨學(xué)科現(xiàn)象的定量分析[J]. 情報(bào)科學(xué), 2005, 23(2): 237-240.

[14] 羅生全. 學(xué)科交叉的源動(dòng)力與創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制[J]. 南京社會(huì)科學(xué), 2022(9): 140-146.

[15] 馬煥靈. 論學(xué)科交叉的發(fā)展樣態(tài)與行動(dòng)策略[J]. 南京社會(huì)科學(xué), 2022(9): 147-155.

[16] RUBIO C M, ABRAMOWITZ M. Handbook of mathematical functions[M]. New York: Dover Publications, 1972.

[17] 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)工程與材料科學(xué)部. 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告（2021—2035）[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2021: 7.

[18] WEIDMAN J C, DEANGELO L. Socialization in higher education and the early career: theory, research and application[M]. Berlin: Springer Nature Switzerland AG, 2020: 269-284.

10.16750/j.adge.2023.02.005

齊小林，北京理工大學(xué)人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院博士研究生，北京 100081；王素梅，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院研究員，北京 100081。

（責(zé)任編輯 黃歡）