馬 寧,王紅兵,劉怡君,2,王 穎,2

(1.中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院,北京 100190; 2.中國科學院大學 公共政策與管理學院,北京 100049)

學科交叉融合是科學技術發(fā)展的必然趨勢。在當今科學高度分化又高度綜合的時代,隨著學科跨度不斷加大,學科間的界線越來越不明顯,跨領域的交叉研究受到了廣泛關注[1]。打開學科邊界,通過跨學科研究促進學科在更高層次上的分化和融合是必然過程[2]。交叉學科跨越兩個或兩個以上的學科領域,強調學科知識的整合、共享和交融[3],既可以彌補獨立學科知識體系的缺口,也能成為連接學科知識的紐帶,進而推動科學的整體化融合與革命性突破。

從全球大背景來看,當今人類社會發(fā)展面臨著諸如氣候、環(huán)境、資源、傳染病等多方面重大挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)帶來的問題愈來愈趨向綜合化、復雜化,需要多學科交叉融合才能有效應對。例如,應對“氣候變化”問題既需要環(huán)境科學、大氣科學、地質學和系統(tǒng)科學等發(fā)揮作用,也要綜合考慮人類介入氣候變化的社會學、倫理學、哲學等問題。自1901年至2008年的百余年間,共授予356項諾貝爾自然科學獎,其中交叉研究成果有185項,占比52%[4]。對2021年諾貝爾獎的生理學或醫(yī)學獎、物理學獎和經濟學獎的分析發(fā)現,跨界跨域跨學科成為主要亮點,展現學科交叉融合發(fā)展的必然性[5]。當前,我國進入新發(fā)展階段,科技發(fā)展出現諸多“卡脖子”問題,應瞄準國家經濟和社會發(fā)展的重大需求,促進學科交叉融合發(fā)展。例如,在“人工智能”領域,我國基礎理論、原創(chuàng)算法、高端芯片和生態(tài)系統(tǒng)等方面仍有較大發(fā)展空間,亟待深化人工智能研究與數理等基礎科學、信息科學、醫(yī)學、哲學等相關學科的交叉融合,不斷豐富完善人工智能主干知識體系和跨學科框架知識的融合,培育新的學科生長點和特色方向[6]。另外,針對全球性重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的研究也表明,跨學科研究為重大突發(fā)疫情的應對提供了系統(tǒng)的解決方案[7]。

2020年8月,國務院學位委員會和教育部對我國學科發(fā)展作出重大調整,新增交叉學科作為新的學科門類,即交叉學科成為我國第14個學科門類。增設交叉學科門類,賦予了交叉學科與傳統(tǒng)學科同等地位,使交叉學科在我國走上了專業(yè)化、制度化和合法化的道路,并獲得社會性認同及發(fā)展的通道和平臺[8]。目前我國高校自主設置交叉學科已有600多個,但交叉學科門類下的一級學科現在僅有6個,未來還有哪些交叉學科應升級為一級學科等問題還有待明確。因此,交叉學科如何發(fā)展、如何管理等成為當前亟待解決和需要研究的議題。在此背景下,為進一步掌握我國交叉學科建設情況和發(fā)展趨勢,本研究以教育部在2019年至2021年連續(xù)三年公布的我國高校交叉學科名單數據為基礎,開展多維定量測度研究,包括交叉學科數量變化趨勢、均衡性和差異性指數、交叉學科復雜網絡連接度與凝聚性分析等。以定量計算支撐定性分析,進一步總結我國交叉學科發(fā)展的基本特征、存在問題和面臨挑戰(zhàn)等,并提出完善我國交叉學科發(fā)展的對策建議,研究具有重要的現實意義。

一、我國交叉學科發(fā)展態(tài)勢及特征

近年來,國內外高等教育普遍高度重視、推進學科交叉,積極倡導學科間相互滲透融合。我國高校作為交叉學科建設的主體,各學位授予單位基于科學研究的前沿、人才培養(yǎng)的需要和社會發(fā)展的需求,自主設置了一大批二級學科和按二級學科管理的交叉學科,有力地推動了新興交叉學科的發(fā)展。國務院學位委員會辦公室在2019年7月、2020年8月和2021年8月分別公布了截至當年6月我國“學位授予單位(不含軍隊單位)自主設置二級學科和交叉學科名單”[9]。本文基于以上公開數據,對我國交叉學科設置情況和變化趨勢進行分析。

(一)交叉學科數量和地位呈上升趨勢

國內各大高校研究設置交叉學科,探索在新的交叉領域培養(yǎng)人才,成為適應學科交叉發(fā)展的重要選擇[10]。從近三年來看(2019-2021年),我國自主設置交叉學科的高校數增多,自主設置交叉學科數量也呈上升趨勢(圖1)。由高校自主設置的交叉學科總體上為二級學科地位,2021年12月國務院學位委員會頒布的《博士、碩士學位授予和人才培養(yǎng)學科專業(yè)目錄(征求意見稿)》,經論證通過了在“交叉學科”門類下設置集成電路科學與工程、國家安全學、設計學、遙感科學與技術、智能科學與技術和區(qū)域國別學6個一級學科,標志著交叉學科合法性的進一步確立。從授予學位來看,以上6個交叉學科授予學位還是在理學、工學、法學、管理學等門類范圍內。

圖1 我國交叉學科設置總體情況(2019-2021年)

(二)自然科學學科門類內部交叉為主

自然科學是研究自然界的物質形態(tài)、結構、性質和運動規(guī)律的科學,社會科學則是用科學的方法,研究人類社會的種種現象,是一組相互關聯的研究人類行為各個不同方面的學科。本研究中交叉學科所涉及自然科學學科門類包括理學、工學、農學、醫(yī)學,所涉及社會科學學科門類包括哲學、經濟學、法學、教育學、文學、歷史學、管理學、藝術學。從不同學科之間的交叉程度來看,自然與社會科學間“大跨度”的交叉學科占比最少,自然科學內部不同學科之間的交叉學科占比最多,且近三年依然呈上升趨勢(圖2)。

圖2 我國不同學科門類交叉情況

1.自然與社會交叉

自然科學與社會科學的互相滲透、交叉和綜合發(fā)展是學科發(fā)展的必然趨勢。通過自然科學與社會科學兩大知識板塊之間的大量交叉學科,架起了兩大知識板塊相互溝通、緊密合作的橋梁。自然與社會這類交叉學科生成于研究對象、研究思路差異較大的母體學科之間,是“遠緣聯姻”的產物,具有旺盛的生命力,而且能夠對其他交叉學科的孕育產生輻射或催生作用[11]。在學科布局上,我國高校努力加強頂層設計,通過打造“學科群”,加大自然與社會的交叉融合,以帶動學科整體水平提升。從自然科學與社會科學“跨域”所設置交叉學科來看,工學和管理學參與組成的交叉學科數最多,其次是理學和管理學(表1),自然科學的不斷發(fā)展對社會的治理能力和治理水平的提升具有促進作用。

表1 自然科學與社會科學不同學科門類的交叉情況

2.自然科學內部交叉

自然科學內部不同學科門類之間的交叉學科設置情況來看,理學和工學作為支撐學科的交叉學科數量最多,約占全部交叉學科的20%。自然科學內部相同學科門類的交叉學科則以工學內部最多,均約占全部交叉學科的40%。從交叉學科占比變化趨勢來看,理學和工學、理學和農學、理學內部和工學內部呈現“連續(xù)上升”趨勢,其余則表現為“先升后降”趨勢(表2)。重點分析有“下降”趨勢的交叉學科,發(fā)現所有與醫(yī)學相關的交叉學科均呈下降趨勢。醫(yī)學與生命科學緊密相連,與現代技術如信息技術、核科學、儀器設備、量子測算等有深度交叉,醫(yī)學相關交叉學科卻呈下降趨勢說明醫(yī)學仍然是人類面對的重大科學難題,如何使用現代科技手段提升醫(yī)學研究水平需要不同學科的研究者共同努力。

表2 自然科學中不同學科門類的交叉情況

3.社會科學內部交叉

社會科學內部各學科門類組成的交叉學科數量整體呈下降趨勢。從排名前五學科門類組成來看,與自然科學內部的交叉學科組成情況相反,不同學科門類之間組成的交叉學科要明顯高于相同學科內部組成的交叉學科數量(表3)。

表3 社會科學中不同學科門類的交叉情況(排名前五)

(三)新增交叉學科聚焦前沿科技領域

交叉學科融合不同學科的范式,強化各學科之間交流,學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿,最可能產生重大的科學突破[12-13]。2020年和2021年新增交叉學科瞄準科創(chuàng)前沿,2020年新增交叉學科主要涉及能源、工程、人工智能等,例如3所高校(華北電力大學、大連理工大學、四川大學)新增人工智能交叉學科;新增8個能源相關交叉學科,包括能源互聯網、能源工程與技術、新能源科學與工程、能源經濟管理等。2021年新增交叉學科更加聚焦在工程類,例如人工智能科學與工程、智慧交通與運載工程、集成電路科學與工程、數據科學與工程、能源化學工程等。從學科門類來看,工學、理學、醫(yī)學和管理學是新增交叉學科的主要支撐學科門類。

二、我國交叉學科的均衡性和差異性測度

(一)支撐交叉學科的學科門類均衡性

在時代發(fā)展需求的大背景下,交叉學科發(fā)展獲得了快速發(fā)展的推動力,但交叉學科發(fā)展也存在分布不平衡、發(fā)展不均衡的問題。一些需要長期積累、難以短期出成果的學科缺少穩(wěn)定支持;一些對國家長遠發(fā)展有戰(zhàn)略意義,但當前沒有明確應用目標的學科缺少前瞻部署;一些在學科體系知識傳承中不可或缺的“冷門”學科也受到沖擊[14]。

為測度我國不同學科門類對交叉學科的支撐情況,分析不同學科門類在交叉學科的分布程度,本研究應用辛普森指數倒數(Simpson's Reciprocal Index)進行定量計算:

其中,xi表示學科門類i支撐的交叉學科數,SI表示辛普森指數。SRI值最小為1,最大為計算樣本中的種類數,數值越大代表多樣性越高、分布越均勻。本研究中,SRI最大值為12,表示12個學科門類均勻分布。

經過計算,2019年SRI=6.865,2020年SRI=6.641,2021年SRI=6.557(表4)。整體來看,三年的SRI值基本穩(wěn)定,但都遠小于SRI的最大值12,說明我國支撐交叉學科的學科門類分布均衡性較低。

表4 支撐交叉學科的學科門類均衡性

從各個學科參與交叉學科的占比來看,近三年來農學均是對交叉學科設置參與度最少的學科門類(2019年占比2.8%、2020年占比3.6%、2021年占比4.9%),農學所支撐的交叉學科占比雖呈上升趨勢,但仍不足5%。同時,對所有支撐交叉學科的一級學科進行統(tǒng)計,發(fā)現連續(xù)三年支撐交叉學科數量最多的前10個一級學科基本相同,應用學科依然是支撐交叉學科的主要力量,包括管理科學與工程、計算機科學與技術、應用經濟學、材料科學與工程、控制科學與工程、機械工程等一級學科;基礎學科作用則較小,僅包括生物學、化學兩個一級學科。我國現在面臨的“卡脖子”問題也與基礎學科有關,基礎學科對于關鍵技術突破具有重要作用,無論是人工智能還是量子通信,都需要數學、物理等基礎學科做有力支撐。因此,有待進一步優(yōu)化交叉學科結構,加大對冷門學科、基礎學科的長期穩(wěn)定支持。

(二)同一交叉學科的一級學科差異性

在對近三年交叉學科的對比分析中發(fā)現,部分交叉學科名稱雖然相同或相近,但關聯的支撐學科卻存在較大差異。例如,2021年全國有5所高校設置了“數據科學”交叉學科,但有的以計算機科學與技術、管理科學與工程、圖書情報與檔案管理等為支撐學科,有的則以數學、食品科學與工程、控制科學與工程等作為支撐學科。顯然,這些“數據科學”的具體內涵并不同。

為測度支撐同一交叉學科的一級學科的差異性,本研究應用Jaccard距離系數進行定量計算:

其中,A和B分別表示不同的交叉學科所包含的一級學科情況。

以2021年為例,不同高校所設置的“同名”交叉學科共有102個。例如,2所高校所設置交叉學科“集成電路科學與工程”的差異性為0.875;2所高校所設置交叉學科“生命倫理學”的差異性為0.833;5所高校(北京大學、中國科學技術大學、山東大學、武漢大學、四川輕化工大學)所設置交叉學科“數據科學”的差異性平均值為0.764(表5)。我國不同高校所設置交叉學科的支撐學科差異性較大,存在交叉學科內涵不清晰等問題。

從交叉學科設置路徑或關聯模式來看,目前部分高校設置的交叉學科主要是瞄準前沿科學問題或重大任務需求,但對各自學術資源的有限性考慮不足,對自身學科發(fā)展基礎的考慮不充分,而是“追熱點”“跟風”建立大量熱門交叉學科,在可持續(xù)發(fā)展方面往往由于定力不足而無法進行持久性投入,導致所建交叉學科難以得到深度發(fā)展[15]。部分高校一味追求擴大規(guī)模,不斷合并和增設新興學科、對不同學科進行疊加,卻不注重內涵式學科建設,忽視學科間的交叉整合,導致交叉學科內涵、范圍、目標不明確,學科建設也缺乏主動性和原創(chuàng)性。交叉學科內涵界定不清,一方面會對不同高校間的學科交流造成一定障礙,缺乏形成穩(wěn)定的學術共同體的根基,難以形成學科發(fā)展的良好生態(tài)。另一方面,也不利于社會對交叉學科的認知和接納,容易引起誤解,錯失學科發(fā)展機遇[16]。同一交叉學科的支撐學科門類差異性大,反映出目前不同高校在同一交叉學科內涵方面缺乏較為一致的共識問題。

三、我國交叉學科關聯關系網絡結構分析

將學科門類和交叉學科抽象為“節(jié)點”,將不同學科門類參與形成交叉學科的關系抽象為“連邊”,選擇2021年全部交叉學科數據形成復雜網絡,并對網絡結構做進一步分析。

(一)學科門類連接度分析

復雜網絡中節(jié)點的“連接度”也稱“度中心性”(Degree centrality),表示網絡中與某節(jié)點直接相連的其他節(jié)點的個數。該指標測度是指與某節(jié)點之間相連的點數,不考慮其他間接相連的節(jié)點情況,表征的是節(jié)點的局部中心性。

在對我國12個學科門類的交叉學科參與度分析中發(fā)現,工學、理學和管理學支撐的交叉學科數最多,占比高于其他學科門類,在交叉學科復雜網絡關系圖中也是以上學科門類的度中心性較高,表現為更具集聚優(yōu)勢;相反,自然科學中農學和社會科學中哲學對交叉學科設置參與度最少,在交叉學科復雜網絡中的影響力較弱(表6)。

(二)交叉學科連接度分析

對所有交叉學科的連接度做進一步分析,連接度較低(連接度=1或2)的節(jié)點數占比超70%,即70%的交叉學科是由一個或兩個學科門類下的不同一級學科交叉組成,從具體復雜網絡結構可以看出,主要是自然科學內部的學科門類之間交叉。連接度較高(連接度=4或5)的節(jié)點共有19個,其中連接度為5的交叉學科為知識產權、藝術文化學、海洋事務、科學傳播與科學教育、邊疆學。例如,交叉學科“海洋事務”的一級學科涉及理學、工學、經濟學、法學和管理學共5個學科門類(表7)。

表7 我國交叉學科復雜網絡及交叉學科連接度

交叉學科的“交叉”不是將兩個或多個學科進行簡單的拼湊,而是要以解決理論和實際問題為導向,找到不同學科內在的邏輯聯系,才能培育出新的學術增長點。通過以上對所有交叉學科連接度的分析發(fā)現,我國目前交叉學科的設置大多是同一門類或同一級別學科的組合,缺乏綜合考慮相關學科之間的淵源和內在聯系,不能反映不同學科間的邏輯和互動關系。近三年所有的交叉學科中,同時涉及自然科學與社會科學學科門類的交叉學科占所有交叉學科不足30%,我國交叉學科“遠緣”交叉依然較少。因此,我國高校交叉學科設置的學科交叉“廣度”仍較小,以各學科類別內部交叉為主,包括“雙一流”建設高校的交叉學科規(guī)劃也主要局限于自然科學內部的學科交叉[17],缺乏突破既有學科門類藩籬的自覺性。

(三)交叉學科凝聚性分析

復雜網絡結構中,“模塊化”是指根據網絡圖中的連接關系對節(jié)點進行歸類,屬于一種聚類算法,可用于復雜網絡中社區(qū)(子團)發(fā)現[18]。根據模塊化分析結果,可將復雜網絡劃分為若干個穩(wěn)定的社區(qū)或子團,各個子團內部的連接更緊密、凝聚性更強。在交叉學科的研究中,學科凝聚性旨在捕捉交叉學科知識系統(tǒng)內不同學科在多大程度上被一致地連接起來,并形成一個有意義的相關“簇”[19]。基于以上,本研究應用復雜網絡中“模塊化”結果來反映交叉學科的凝聚性。

對我國交叉學科復雜網絡進行模塊化分析發(fā)現,12個學科門類及其交叉學科共可分為7個穩(wěn)定的模塊。其中,自然科學類的4個學科門類各形成一個模塊,即4個學科門類對應4個模塊,學科門類之間的凝聚性較低。社會科學類的8個學科門類則形成3個模塊,藝術學單獨形成一個模塊;管理學和經濟學組成一個模塊,所涉及交叉學科包括互聯網經濟學、行為金融學、經濟大數據分析、數字經濟管理等;教育學、歷史學、法學、文學、哲學五個學科門類組成一個模塊,所涉及交叉學科包括中國學、國學、社會治理與社會發(fā)展、科學傳播與科學教育等。因此,對比自然科學與社會科學,社會科學不同學科門類之間的凝聚性要高于自然科學(表8)。

表8 我國交叉學科復雜網絡模塊化分析

四、研究結論與對策建議

(一)主要研究結論

本研究聚焦我國交叉學科發(fā)展,以近三年(2019—2021年)連續(xù)公布的“學位授予單位交叉學科名單”數據為基礎,總結了我國交叉學科發(fā)展的態(tài)勢和特征,并應用定量測度指標對我國交叉學科進行了定量計算和分析。研究發(fā)現:(1)近年來,我國交叉學科數量和地位呈上升趨勢,新增交叉學科基本瞄準科創(chuàng)前沿;(2)整體來看,支撐交叉學科的學科門類之間均衡性較低,且一級學科中應用學科依然是支撐交叉學科的主要力量,基礎學科作用較小;(3)從交叉學科內涵來看,不同高校所設立的“同名”交叉學科所支撐的一級學科差異性較大,存在交叉學科內涵不清晰、缺乏一致性共識等問題。

同時,本研究創(chuàng)新性將復雜網絡分析方法應用于交叉學科研究,結合復雜網絡結構測度指標研究發(fā)現:(1)工學、理學和管理學三個學科門類在網絡結構中度中心性較高,更具集聚優(yōu)勢;(2)超過70%的交叉學科連接度為1和2,即由一個或兩個學科門類下的不同一級學科交叉組成,我國交叉學科的交叉“廣度”仍較小;(3)從不同交叉學科的凝聚性來看,社會科學不同學科門類之間形成“模塊”,具有一定凝聚性,自然科學與社會科學之間“大跨度”的交叉學科有待進一步發(fā)展。

(二)發(fā)展對策建議

交叉學科是在人類對自然界深度認知和對高度復雜問題研究過程中形成和發(fā)展的,其發(fā)展離不開國家政策引導和各大高校實踐探索。

1.完善交叉學科發(fā)展的政策大環(huán)境。我國學科管理政策屬于國家學科制度,即只有被國家學科目錄列入的學科才具備真正的合法性和權威性,在高校院系設置、人才培養(yǎng)、資源分配中相應地享有一定權利[20]。2021年,我國正式設置交叉學科門類,預示著越來越多的交叉學科將不再處于學科目錄的邊緣,為交叉學科高質量發(fā)展提供了一定制度保障。在我國強調一級學科地位的政策大環(huán)境下,如何使眾多處于二級學科地位或處于萌芽發(fā)展狀態(tài)下的交叉學科獲得寬松發(fā)展政策環(huán)境仍存在一定挑戰(zhàn)[21]。因此,應進一步加強政策頂層設計,盡快完善交叉學科發(fā)展的配套政策體系,包括制定交叉學科重點發(fā)展領域、進一步規(guī)范交叉學科名單目錄、完善交叉學科評估政策等。例如,在學科評估方面更強調貢獻導向,評估結果進一步輔助指導交叉學科的設置或裁撤。

2.加強交叉學科的學科門類均衡性布局調整。我國各領域交叉學科門類均衡性較低,個別學科門類(農學、哲學等)在交叉學科建設中參與度較低,與國民經濟和社會發(fā)展需求匹配度存在一定的偏差,需進一步加強交叉學科發(fā)展的頂層戰(zhàn)略設計。例如,在復雜的國際局勢下,全球面臨糧食安全風險,加快發(fā)展現代農業(yè),既是轉變經濟發(fā)展方式、全面建設小康社會的重要內容,也是提高農業(yè)綜合生產能力、建設社會主義新農村的必然要求。為適應我國發(fā)展現代農業(yè)的需要,應將國家重大需求與農業(yè)學科發(fā)展相結合,促進農學與經濟學、管理學、法學、信息科學等不同學科的交叉融合,加強現代農學學科體系建設。再如,現代哲學作為具體科學發(fā)展的世界觀和方法論基礎,是社會科學中延伸功能最強的基礎學科,對自然學科的發(fā)展有著舉足輕重的作用。在新一輪科技革命和產業(yè)變革中,應從現代前沿科技對人類發(fā)展和對社會經濟作用的角度出發(fā),充分引導哲學與自然科學交叉融合,以理論創(chuàng)新推動科技創(chuàng)新。

3.鼓勵高校探索學科交叉融合的新發(fā)展模式。高校作為學科交叉發(fā)展的主體,要結合自身優(yōu)勢和特色,形成交叉學科發(fā)展的長期戰(zhàn)略規(guī)劃,促進交叉學科的全面發(fā)展。高?？赏ㄟ^建設跨學院系的交叉學科創(chuàng)新組織,形成交叉學科發(fā)展平臺,設置跨學科教學組織機構,開設交叉學科課程,滿足交叉學科動態(tài)發(fā)展要求。建立虛實結合的學科組織[22],在實體交叉學科組織方面,可由高校結合本校優(yōu)勢學科資源,聚合校內分散于各學院或學科的力量,形成獨立建制組織,打破傳統(tǒng)學院或學科組織之間的阻隔,在校級層面建立新的交叉學科組織載體;在虛擬交叉學科組織方面,更強調任務導向或項目導向,以國家重大戰(zhàn)略任務、關鍵領域技術突破項目等為依托,整合校內相關資源組成不同交叉學科組織。根據任務情況可對虛擬交叉學科組織進行動態(tài)調整,若發(fā)展成熟也可由虛體轉為實體。同時,高校要結合學校特點建立完善的制度保障,深化學科交叉的理念,培養(yǎng)交叉學科研究的氛圍和文化,為交叉學科發(fā)展創(chuàng)造長期穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境。