摘 要：世界一流大學(xué)的跨學(xué)科性是產(chǎn)生重大原始創(chuàng)新成果和培養(yǎng)跨學(xué)科人才的重要基礎(chǔ)。然而，評估測量大學(xué)的跨學(xué)科性一直是個難題。選取麻省理工學(xué)院、帝國理工學(xué)院、亞琛工業(yè)大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)五所以理工科見長的世界一流大學(xué)為研究對象，嘗試改進了一種基于Web of Science學(xué)科分類的大學(xué)跨學(xué)科性測量方法，基于近50年的數(shù)據(jù)測量分析五所大學(xué)的學(xué)科廣度、學(xué)科分布與跨學(xué)科性及其變化趨勢，并用可視化方式呈現(xiàn)研究結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)世界一流工科大學(xué)學(xué)科生態(tài)日趨復(fù)雜，學(xué)科分布同中有異，其分布的異同表明當前世界科學(xué)發(fā)展的多樣性，也體現(xiàn)各個大學(xué)的學(xué)科發(fā)展特色。世界一流大學(xué)的跨學(xué)科性差異與其跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略密不可分。建議我國“雙一流”建設(shè)高校應(yīng)根據(jù)自身所處學(xué)科建設(shè)發(fā)展階段，制定學(xué)科建設(shè)戰(zhàn)略目標，形成具有本校特色的跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略，打造良好的跨學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：世界一流工科大學(xué)；工程教育；跨學(xué)科；學(xué)科建設(shè)；實證研究

2021年4月，習(xí)近平總書記在清華大學(xué)110周年校慶考察時的講話中指出“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，大學(xué)在這兩方面具有天然優(yōu)勢”^[1]。黨的二十大報告也強調(diào)“加強基礎(chǔ)學(xué)科、新興學(xué)科、交叉學(xué)科建設(shè)，加快建設(shè)中國特色、世界一流大學(xué)和優(yōu)勢學(xué)科”^[2]。學(xué)科交叉點往往也是科學(xué)新的生長點、新的科學(xué)前沿，也最有可能產(chǎn)生重大的科學(xué)突破，使科學(xué)發(fā)生革命性的變化，有利于解決人類面臨的重大復(fù)雜科學(xué)問題、社會問題和全球性問題。^[3]特別是，工程問題的復(fù)雜性、實踐性和多變性使得跨學(xué)科合作尤為重要。2021年，“交叉學(xué)科”正式成為我國第14個學(xué)科門類，首批包括6個一級學(xué)科：集成電路科學(xué)與工程、國家安全學(xué)、設(shè)計學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)、區(qū)域國別學(xué)。^[4]

與此同時，跨學(xué)科性已成為世界知名研究型大學(xué)的共同屬性。^[5]促進學(xué)科間的交叉融合、優(yōu)化交叉學(xué)科布局是世界各國建設(shè)世界一流大學(xué)與一流學(xué)科的時代旋律與政策訴求，也是引領(lǐng)當今世界科學(xué)研究邁向高質(zhì)量發(fā)展的新范式。^[6]多學(xué)科的生態(tài)是培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型人才的基礎(chǔ)條件，一所大學(xué)只有具備多學(xué)科的基礎(chǔ)條件，才更有可能進行高質(zhì)量的跨學(xué)科人才培養(yǎng)。翟亞軍等認為大學(xué)學(xué)科系統(tǒng)是一個具有自組織功能的動態(tài)平衡系統(tǒng)，物種的多樣性和互補性是保持這種穩(wěn)定性的基本要求。^[7]還有學(xué)者指出學(xué)科多樣異質(zhì)性是學(xué)科生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，跨學(xué)科性越強，越能維持生態(tài)平衡且越具有自我調(diào)節(jié)能力。^[8]學(xué)科多樣性是學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。^[9]因此，在分析各大學(xué)的跨學(xué)科人才培養(yǎng)時，尤其應(yīng)該關(guān)注各學(xué)校的學(xué)科生態(tài)。

跨學(xué)科性是教育及科技政策領(lǐng)域的一個熱門話題，然而跨學(xué)科的概念既抽象又復(fù)雜，如何衡量跨學(xué)科性一直是個難題。^[10]同時，已有的跨學(xué)科教育研究大多采用質(zhì)性研究方法，缺乏有實證數(shù)據(jù)支撐的深度研究，對于世界一流大學(xué)的跨學(xué)科特征缺乏直觀的呈現(xiàn)和有數(shù)據(jù)支撐的分析。在我國“雙一流”建設(shè)和世界一流科技高地建設(shè)的背景下，對跨學(xué)科的研究無疑需要更加深入。本研究嘗試提出一種國際可比的跨學(xué)科性測量方法，并以實證數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、比較分析五所以理工科見長的世界一流大學(xué)的跨學(xué)科性特征，以期為我國一流大學(xué)學(xué)科建設(shè)和跨學(xué)科人才培養(yǎng)提供實證數(shù)據(jù)支持。

一、概念界定與文獻回顧

（一）跨學(xué)科、跨學(xué)科性與大學(xué)跨學(xué)科性

跨學(xué)科（interdisciplinary）有多個相近概念，如多學(xué)科、橫學(xué)科、學(xué)科交叉、超學(xué)科等術(shù)語。學(xué)界對這些術(shù)語的內(nèi)涵的解讀存在一定差異，很多學(xué)者交替混用這些術(shù)語。^[11]本研究以跨學(xué)科作為主要概念，并對其進行定義和界定。伍德沃斯（R.S.Woodworth）在1926年首次在社會科學(xué)領(lǐng)域中使用了“跨學(xué)科”一詞，推動了跨學(xué)科研究的早期發(fā)展?？鐚W(xué)科（interdisciplinary）的概念發(fā)端于社會科學(xué)領(lǐng)域。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）將跨學(xué)科定義為：兩門或者兩門以上學(xué)科之間的交互，包括從思想的簡單交流到在一個相對較大領(lǐng)域中的教育與研究在概念、方法、程序、認識論、術(shù)語、數(shù)據(jù)以及組織之間的相互整合。^[12]詹奇（Jantsch E）認為跨學(xué)科是“兩種或兩種以上學(xué)科的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和相交面為實現(xiàn)共同目的而進行的交互，包括各種學(xué)科要素的整合與資源共享”^[13]。拉圖卡（Lattuca）等將跨學(xué)科定義為“回答一個問題、解決一個問題或處理一個過于寬泛或復(fù)雜的主題的過程，而這個主題是單一學(xué)科或?qū)I(yè)無法充分處理的……因此需要利用學(xué)科觀點并通過構(gòu)建一個更全面的觀點來整合其見解” ^[14]。美國促進跨學(xué)科研究委員會（Committee on Facilitating Interdisciplinary Research）認為在真正的跨學(xué)科合作中，來自不同學(xué)科的研究人員以更綜合的方式共同解決一個問題，協(xié)作者不是各自為解決問題貢獻力量，而是緊密合作，將各自學(xué)科的知識結(jié)合起來，共同尋找解決方案。^[15]

跨學(xué)科性（interdisciplinarity）是用來表征跨學(xué)科程度的指標。李江將跨學(xué)科性定義為跨學(xué)科研究中的跨學(xué)科特征，如各學(xué)科知識交叉的廣度與強度、知識跨學(xué)科分布與擴散的特征等?？鐚W(xué)科性實際表現(xiàn)為論文、期刊、作者、團隊、機構(gòu)等對象的“跨學(xué)科發(fā)文”和“跨學(xué)科引用”。同時他還構(gòu)建了跨學(xué)科性的概念框架（見圖1）。^[16]此外， 瓦格納（Wagner） 與波特（Porter）指出，測度跨學(xué)科性的實質(zhì)是測度論文或論文集合涉及的學(xué)科的多樣性。^[17][18]熊文靚等認為跨學(xué)科性是跨學(xué)科研究的學(xué)理特性，既反映學(xué)科整合的多樣性、平衡性程度，也反映相異學(xué)科知識在深度融合過程中發(fā)生“化學(xué)反應(yīng)”的程度，相較于單一學(xué)科研究具有較強的可辨識度。^[19]另有研究將跨學(xué)科性定義為一組研究人員在“主要”學(xué)科之外發(fā)表論文的百分比，這類跨學(xué)科性也被稱為越界指數(shù) （Boundary-Crossing Index）。^[20]還有一些研究通過使用Web of Science等數(shù)據(jù)庫中同時歸屬多個學(xué)科或?qū)I(yè)的期刊文章來表征跨學(xué)科研究。^[21][22]

本研究將大學(xué)跨學(xué)科性定義為該大學(xué)在教學(xué)、研究和知識創(chuàng)新方面積極促進并支持不同學(xué)科領(lǐng)域之間的互動、合作和交流，以解決復(fù)雜問題、創(chuàng)造新知識，并在跨越傳統(tǒng)學(xué)科界限的范圍內(nèi)實現(xiàn)學(xué)術(shù)和創(chuàng)新的整合。這種跨學(xué)科性強調(diào)了學(xué)科之間的融合、合作和交叉，以及促進學(xué)者、研究人員和學(xué)生之間的多學(xué)科互動，從而推動學(xué)術(shù)界和社會對于各種挑戰(zhàn)的理解和解決方案。

（二）跨學(xué)科性測量指標與相關(guān)研究

跨學(xué)科性測量指數(shù)源自信息論的熵概念和生態(tài)學(xué)的多樣性指數(shù)。這些指數(shù)衡量群落多樣性，如生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性或經(jīng)濟活動的分布。常用的多樣性指數(shù)包括香農(nóng)-維納指數(shù)（Shannon-Weiner diversity index）、辛普森指數(shù)（Simpson Index）等。香農(nóng)-維納指數(shù)，基于克勞德-香農(nóng)1948年的理論，評估文本熵或種群的不確定性，反映多樣性——熵值越高，多樣性越大。香農(nóng)指數(shù)考慮種類的豐度和分布，預(yù)測下一種類的難度越大，多樣性和不確定性越高。

它最常見的計算方法如下：

H^'=-∑^Sflogf f=nN（1）

H^'=-∑^Sflnf f=nN（2）

其中N表示個體總量，n表示物種為i的個體數(shù)量， f表示物種類別為i的物種占總?cè)褐械谋戎?，S為種群的物種總數(shù)。

辛普森指數(shù)又稱為優(yōu)勢度指數(shù)，是對物種集中性的度量，也即多樣性的反面。其思想來源一個簡單的數(shù)學(xué)概率計算，假設(shè)從包含N個個體的S個物種的集合中隨機抽取2個個體并且不再放回，如果這兩個個體屬于同一物種的概率大，則說明其集中性高，也即多樣性程度低。其概率可表示為：

λ=∑ⁿp² p²=n（n-1）N（N-1）（3）

之后，Greenberg（1966）提出用如下公式直接代表多樣性。^[23]

D=1-∑ⁿp² p²=n（n-1）N（N-1）（4）

已有研究中對跨學(xué)科性的測量一般包括以下兩種視角。

（1）測量某一研究領(lǐng)域的跨學(xué)科性。方法為測量該領(lǐng)域文獻的引文在學(xué)科類別上的多樣性和分散程度。通常采用香農(nóng)信息熵公式。

香農(nóng)信息熵測量公式：

H=-∑^Sflnf f=nN（5）

H=-∑^Sflogf f=nN（6）

其中N表示研究領(lǐng)域引文的總數(shù)，n表示學(xué)科類別為i的引文數(shù)量， f表示學(xué)科類別為i的引文占總引文數(shù)量的比重，S為該領(lǐng)域引文所在學(xué)科的總量。

（2）測量某篇論文或作者的專業(yè)度。

波特（Porter）等提出了依據(jù)論文的參考文獻的學(xué)科分布的分布規(guī)律來測量跨學(xué)科性的方法，即專門度指標（Specialization，S）。^[24]總的來說，波特提出的公式與辛普森指數(shù)在數(shù)學(xué)上無異：

專業(yè)度指數(shù)S=∑（P²+…+P²）∑（P+…+P）²（7）

其中P指學(xué)科n中的文獻數(shù)量。作者的跨學(xué)科性越高，S值越趨近于0。

此外還有布里淵（Brillouin）指數(shù)等跨學(xué)科測量指數(shù)。^[25]

（三）Web of Science學(xué)科分類與相關(guān)研究

Web of Science（WoS）是Clarivate Analytics開發(fā)的跨學(xué)科信息服務(wù)平臺，提供文獻檢索，涉及自然科學(xué)、社會科學(xué)、藝術(shù)與人文等領(lǐng)域。它包括核心合集、BIOSIS Previews、MEDLINE等數(shù)據(jù)庫，涵蓋超過21100本同行評議期刊以及會議錄和圖書資料。^[26]WoS分為自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)藥、社會科學(xué)、藝術(shù)與人文五大研究領(lǐng)域，核心合集包含聲學(xué)和農(nóng)業(yè)工程等254個研究方向^[27]，全集包括建筑學(xué)、農(nóng)業(yè)、天文學(xué)等155個研究方向^[28]。

WoS的學(xué)科分類常被用于跨學(xué)科研究。^[29]基于Web of Science的學(xué)科分類，已有研究多采用學(xué)科間引用分析和共現(xiàn)方法來衡量跨學(xué)科性。例如，拉弗爾（Rafols）等人通過引用矩陣的因子分析來進行跨學(xué)科測度^[30]，莫里洛（Morillo）等人提出了測量大學(xué)跨學(xué)科性的分類共現(xiàn)方法^[31]。范諾登（Van Noorden）通過分析Web of Science中的論文數(shù)據(jù)，觀察到跨學(xué)科引用在自然和社會科學(xué)中呈增長趨勢。^[32]而黃穎等人從專業(yè)化、集成度和擴散度三個維度進行跨學(xué)科性衡量，并利用科學(xué)地圖進行可視化。^[33]盡管如此，現(xiàn)有研究主要集中于特定領(lǐng)域或短期內(nèi)的文獻，對于機構(gòu)層面的長期跨學(xué)科性測量則相對缺乏。本研究旨在通過全面分析機構(gòu)的文獻，對大學(xué)整體的跨學(xué)科生態(tài)進行深入研究，以彌補現(xiàn)有文獻的不足。

二、研究設(shè)計

（一）大學(xué)跨學(xué)科性測量策略分析

結(jié)合大學(xué)跨學(xué)科性的定義與已有的跨學(xué)科測量研究，經(jīng)分析，本研究選取大學(xué)科研論文作為大學(xué)跨學(xué)科性測量分析的對象。理由如下：（1）學(xué)術(shù)論文是學(xué)術(shù)研究成果的直接體現(xiàn)，可以有效衡量大學(xué)各學(xué)科的科研實力，是國際上通用的大學(xué)學(xué)科水平比較指標。（2）論文反映科研水平的同時，也間接顯示跨學(xué)科人才培養(yǎng)的效果，有助于綜合評估大學(xué)的學(xué)科生態(tài)和跨學(xué)科性。（3）使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中的論文數(shù)據(jù)，可確保學(xué)科分類的一致性，便于實現(xiàn)國際可比性，避免了不同國家學(xué)科分類體系差異帶來的比較困難。譬如中國國標學(xué)科分類涵蓋哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)等14個學(xué)科門類，下設(shè)111個一級學(xué)科、近500個二級學(xué)科和47個專業(yè)學(xué)位類別。^[34]然而美國最新版學(xué)科專業(yè)目錄CIP2020（Classification of Instructional Programs）中則有61個學(xué)科群（CIP family），合計2827個專業(yè)方向（program）。^[35]（4）相對于其他可能的跨學(xué)科性指標，如師資、學(xué)生構(gòu)成、課程設(shè)置等，學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)更易獲取，便于進行跨學(xué)科性研究。

本研究的核心目標是測量一所大學(xué)的整體跨學(xué)科性，其難點在于一所大學(xué)涉及的論文數(shù)量與作者數(shù)量巨大。經(jīng)初步檢索，麻省理工學(xué)院收錄在Web of Science全集數(shù)據(jù)庫中論文量高達20萬篇以上，作者數(shù)量則更是由于作者可能同名、跨機構(gòu)合作等原因難以計量。如果從作者的角度去計算跨學(xué)科性，那需要獲得這所學(xué)校所有作者的全部論文，分別計算每位合作度、專業(yè)度、學(xué)科交叉度，最后將全部作者的跨學(xué)科測量歸總，其工作量將會十分巨大，可操作性低。如果從論文的角度出發(fā)計算跨學(xué)科性，也有兩種不同的策略。第一種是檢索一所大學(xué)的所有論文，并分別計算每篇論文的跨學(xué)科性，然后將所有論文的跨學(xué)科性進行歸總。第二種則是將一所大學(xué)的所有論文視為一個整體，然后計算這個整體的跨學(xué)科性。不同的測量策略見圖2、圖3。比較以上幾種大學(xué)跨學(xué)科性測量策略，可以發(fā)現(xiàn)，從論文角度出發(fā)，將一所大學(xué)的全部論文視作一個整體來測量是最為可行的策略。

具體來說，將一所大學(xué)的所有論文視為一個整體，然后計算這個整體的論文都分布在哪些學(xué)科之中，各個學(xué)科中各有多少篇論文。正如Rafols所指出那樣，跨學(xué)科性與生態(tài)學(xué)的多樣性類似。^[36]一篇論文便是一個單獨的個體。由同一個學(xué)科組成的論文集合便是一個物種。對一所學(xué)校而言，同一個學(xué)科組成的論文集合便是一個種群。大學(xué)內(nèi)多個學(xué)科種群一起構(gòu)成了大學(xué)的學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)。測量大學(xué)學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)中的科研論文的跨學(xué)科性其實就如測量同生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性。

本研究將世界一流大學(xué)跨學(xué)科性分為如下四個指標：論文總體、論文學(xué)科分布、論文學(xué)科廣度和論文跨學(xué)科性。（1）論文總體。一個大學(xué)科研論文總體豐富，意味著該大學(xué)在多個學(xué)科領(lǐng)域都有較強的研究實力。（2）論文學(xué)科廣度。如果一個大學(xué)涵蓋的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，那么它就更有可能在不同領(lǐng)域之間建立橋梁，促進不同學(xué)科之間的交流和合作，從而支持跨學(xué)科性。（3）論文學(xué)科分布。如果一個大學(xué)的論文分布在多個學(xué)科領(lǐng)域，而非集中在某一個領(lǐng)域，那么這可能意味著該大學(xué)具備更強的跨學(xué)科傾向。這也有助于推動不同學(xué)科之間的交流和合作。（4）論文跨學(xué)科性。通過衡量大學(xué)論文的跨學(xué)科性，可以評估大學(xué)是否在知識融合和創(chuàng)新方面取得了進展。本研究采用的跨學(xué)科性的指數(shù)包括香農(nóng)指數(shù)、兩種辛普森指數(shù)。各指標的測量值見表1。

（二）研究對象、數(shù)據(jù)來源、預(yù)處理與分析流程

本研究選取美國麻省理工學(xué)院、英國帝國理工學(xué)院、德國亞琛工業(yè)大學(xué)、日本東京工業(yè)大學(xué)和中國清華大學(xué)這五所學(xué)校作為研究對象，用于探究世界一流工科大學(xué)的跨學(xué)科性（見表2）。選取標準包括：國際聲譽、多樣性、學(xué)科廣泛性及數(shù)據(jù)可獲得性。這些大學(xué)的全球分布和學(xué)科范圍為研究提供了代表性和多樣性，而其研究成果在Web of Science等數(shù)據(jù)庫中的普及保證了數(shù)據(jù)的可獲取性。

本研究使用Web of Science數(shù)據(jù)庫全集，檢索五所頂尖工科大學(xué)的文獻記錄。同時，為了0e5c26b237ee5003d1c9736711a708c6整體挖掘各學(xué)校的學(xué)科特性以及隨時間變遷的情況，本研究將文獻時間跨度設(shè)為全時間跨度，也即Web of Science中收錄的五所大學(xué)所有的文獻數(shù)據(jù)。檢索策略包括機構(gòu)名稱的不同變體（如：OG="Tokyo Tech" OR OG="Tokyo Institute of Technology"），覆蓋全時間跨度，不限文獻語言。研究流程涉及文獻檢索、數(shù)據(jù)下載與預(yù)處理、分析及可視化，數(shù)據(jù)分析與可視化工具包括Excel、Tableau 2022等。檢索時間為2022年1月25日，檢索獲得五所大學(xué)文獻記錄合計939563條。

三、研究結(jié)果

（一）論文總體情況及變化趨勢

五所大學(xué)的論文總體情況見表3、圖4。從全集文獻總數(shù)量來看，帝國理工學(xué)院在五所學(xué)校中數(shù)量最高，全集總文獻量高達327465篇，緊隨其后的是清華大學(xué)，共267735篇。麻省理工學(xué)院居第三，共237323篇。最后是亞琛工業(yè)大學(xué)與東京工業(yè)大學(xué)，二者數(shù)量差距不大。

從文獻數(shù)量年度變化來看，2001年之前，帝國理工學(xué)院長期以來一直是年度發(fā)文量最多的大學(xué)，麻省理工學(xué)院緊隨其后。相對而言，亞琛工業(yè)大學(xué)和東京工業(yè)大學(xué)在五所大學(xué)中的年度發(fā)文量相對較低。

從論文數(shù)量變化趨勢來看，五所高校的發(fā)文數(shù)量總體呈現(xiàn)上升趨勢。其中，清華大學(xué)的變化最為顯著。在1995年，清華大學(xué)的發(fā)文量超過了亞琛工業(yè)大學(xué)，并在五年后超過了帝國理工學(xué)院，成為年度發(fā)表論文最多的大學(xué)，并一直保持至今。帝國理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院的論文發(fā)表數(shù)量都呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的趨勢，分別位列第二和第三的位置。亞琛工業(yè)大學(xué)的論文數(shù)量也在逐年遞增，并在2010年前后超過了東京工業(yè)大學(xué)。相比之下，東京工業(yè)大學(xué)的增長幅度最小，在2005年左右開始，年度論文發(fā)表量趨于平穩(wěn)，似乎進入了平臺期。

（二）論文學(xué)科分布情況

通過對五所世界一流大學(xué)論文的學(xué)科分布情況的分析，可以看出不同大學(xué)在學(xué)術(shù)產(chǎn)出上的特點和側(cè)重學(xué)科領(lǐng)域。首先，在生命科學(xué)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域，帝國理工學(xué)院處于絕對領(lǐng)先地位，其論文總數(shù)高達162396篇，是第二位麻省理工學(xué)院的2.5倍以上。帝國理工學(xué)院該領(lǐng)域的論文占比最高，達到了68.03%。其次是亞琛工業(yè)大學(xué)，該領(lǐng)域的論文占比為46.25%。麻省理工學(xué)院排在第三位，該領(lǐng)域論文占比為35.40%。

其次，在自然科學(xué)領(lǐng)域，從數(shù)量上來說，清華大學(xué)和麻省理工學(xué)院處于領(lǐng)先地位，分別發(fā)表了118561篇和116564篇論文。從比例上看，東京工業(yè)大學(xué)的自然科學(xué)論文占比最高，高達80.93%，其次是麻省理工學(xué)院，占比64.61%。

再次，在應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，從數(shù)量來看，最高的是帝國理工學(xué)院，其次是清華大學(xué)，然后是麻省理工學(xué)院，分別有238703篇、159880篇和91386篇。從占比來看，同樣也是帝國理工與清華大學(xué)最高。

然后，在社會科學(xué)領(lǐng)域，帝國理工學(xué)院占比最高，為17.38%，其次是麻省理工學(xué)院，占比16.66%，接下來是清華大學(xué)，占比15.60%。東京工業(yè)大學(xué)社會科學(xué)論文占比最低，僅為5.96%。

最后，人文學(xué)科是論文數(shù)量最少的學(xué)科，五所學(xué)校發(fā)表的論文最高也僅2000余篇。占比最高的麻省理工學(xué)院也僅有1.41%，其余四所高校的人文學(xué)科占比都低于1%，最低的東京工業(yè)大學(xué)占比0.26%。

分析表4中各個高校學(xué)術(shù)產(chǎn)出最為豐富的研究方向，不難發(fā)現(xiàn)：自然科學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)藥、應(yīng)用科學(xué)是五所大學(xué)學(xué)術(shù)產(chǎn)出最豐富的學(xué)科領(lǐng)域。同時，五所大學(xué)的學(xué)科分布也各有側(cè)重，本文通過可視化的方式直觀呈現(xiàn)五所大學(xué)學(xué)科分布情況。各大學(xué)的學(xué)科分布見圖5至圖10。麻省理工學(xué)院重點發(fā)展自然科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，帝國理工學(xué)院重點發(fā)展應(yīng)用科學(xué)和生命科學(xué)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域，亞琛工業(yè)大學(xué)則在自然科學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)藥、應(yīng)用科學(xué)三個領(lǐng)域較為均衡地發(fā)展，東京工業(yè)大學(xué)則是非常突出地發(fā)展自然科學(xué)，清華大學(xué)學(xué)術(shù)成果主要集中在應(yīng)用科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域。社會科學(xué)在五所學(xué)校中均占有可觀的比例，而人文學(xué)科在五所大學(xué)的學(xué)術(shù)版圖中占據(jù)的比例極小，盡管有學(xué)科屬性的原因，其學(xué)術(shù)論文產(chǎn)出不如自然科學(xué)，但是普遍低于1%的學(xué)科占比也足以說明人文學(xué)科在五所頂尖高校中式微的現(xiàn)狀。

（三）論文學(xué)科廣度與論文跨學(xué)科性

從學(xué)科廣度來看，Web of science核心合集中學(xué)科類別共有254個，Web of science全集研究方向共155個，研究領(lǐng)域共6個。五所高校中學(xué)科廣度最高的是麻省理工學(xué)院，核心合集總學(xué)科數(shù)、全集期刊論文研究方向總數(shù)、全集總研究方向數(shù)分別為254、154、155個，幾乎囊括了數(shù)據(jù)庫中所有的學(xué)科。

基于全時間文獻的跨學(xué)科性測量結(jié)果見表5、圖11。從學(xué)科廣度上看，麻省理工和帝國理工在五所大學(xué)中覆蓋學(xué)科面最廣，155個學(xué)科方向中涉及154個，接下來是亞琛工業(yè)大學(xué)和東京工業(yè)大學(xué)，清華大學(xué)的學(xué)科廣度在五所大學(xué)中最低。

從香農(nóng)指數(shù)來看，帝國理工學(xué)院的跨學(xué)科性在五所高校中最高，其次為亞琛工業(yè)大學(xué)。五所學(xué)校的跨學(xué)科性由高到低依次是帝國理工學(xué)業(yè)、亞琛工業(yè)大學(xué)、麻省理工學(xué)院、清華大學(xué)與東京工業(yè)大學(xué)。

（四）論文學(xué)科廣度與論文跨學(xué)科性的變化趨勢

為了更好地挖掘各大學(xué)跨學(xué)科性的變化趨勢，分別測算各階段五所大學(xué)的學(xué)科廣度與跨學(xué)科性指標。以1972為界，將此后的50年劃分為10個時間切片，即1972-1981、1982-1991、1992-2001、2002-2011、2012-2022，分別測量各所大學(xué)在各個時間切片上的跨學(xué)科性相關(guān)指標變化。學(xué)科廣度變化見圖12，跨學(xué)科性變化見表6、圖13。

首先，從初始學(xué)科廣度來看，帝國理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院很早就具有非常寬的學(xué)科廣度。早在第一個時間切片1972-1980年，帝國理工與麻省理工分別橫跨了147和145個學(xué)科，這兩所高校的初始學(xué)科廣度遠超其他三所。排名第三的是亞琛工業(yè)大學(xué)，在第一個時間切片有130個學(xué)科。之后是東京工業(yè)大學(xué)，初始學(xué)科105個。值得注意的是，由于清華大學(xué)在1972-1981年的論文樣本量較低，整體不具有代表性，因此未包含在圖表中。

其次，從學(xué)科廣度的變化趨勢來看，初始學(xué)科廣度較低的大學(xué)學(xué)科廣度擴張迅速。如清華大學(xué)在第一個時間切片未上榜，第二個時間切片1982-1991年，學(xué)科廣度達到87，1992-2001年，達到139，2002-2011則更是達到153。東京工業(yè)大學(xué)在1982-1991年增加到120個學(xué)科，1992-2001年達到134個學(xué)科，2002-2011年則達到了147個學(xué)科。亞琛工業(yè)大學(xué)也是從初始的130個學(xué)科，經(jīng)過30年達到151個學(xué)科。學(xué)科廣度的快速提高表明各大學(xué)近年來都在往多學(xué)科方向發(fā)展。

最后，截至2022年，五所大學(xué)的學(xué)科廣度達到較高的水平，麻省理工學(xué)院、帝國理工學(xué)院擁有154個學(xué)科，亞琛工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)擁有153個學(xué)科，東京工業(yè)大學(xué)擁有149個學(xué)科。這表明最近十年，這五所以理工科著稱的大學(xué)已經(jīng)一定程度上實現(xiàn)了跨學(xué)科發(fā)展。

在論文跨學(xué)科性變化趨勢方面，五所大學(xué)在過去的50年中整體上呈上升趨勢。五所大學(xué)的跨學(xué)科性變化趨勢可以分為三類：第一類是逐步上升型，包括清華大學(xué)和東京工業(yè)大學(xué)；第二類是先上升后平穩(wěn)型，麻省理工學(xué)院；第三類是平穩(wěn)-上升-平穩(wěn)型，帝國理工學(xué)院和亞琛工業(yè)大學(xué)屬于此類型。出現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)的高校具有的共同特點是起始的跨學(xué)科性都相對較高，逐步上升型高校的特點是起始跨學(xué)科性都偏低。

四、分析與討論

（一）世界一流工科大學(xué)跨學(xué)科、綜合化的學(xué)科布局成為共同趨勢

在當今全球科技與社會融合的趨勢下，世界一流工科大學(xué)普遍傾向于構(gòu)建跨學(xué)科、綜合化的學(xué)科。這種趨勢不僅反映了知識交叉融合的需求，也是為了更好地應(yīng)對復(fù)雜的現(xiàn)實問題。通過整合不同領(lǐng)域的知識和技術(shù)，這些大學(xué)能夠更有力地推動創(chuàng)新、解決挑戰(zhàn)，并在全球范圍內(nèi)保持競爭力?？傮w來說，五所大學(xué)學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)趨向越來越復(fù)雜，個體（論文）數(shù)量劇增，物種（學(xué)科）類別也快速擴張。近50年來，五所大學(xué)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文數(shù)量急劇增長，尤其是處于快速發(fā)展期的高校，如清華大學(xué)，論文發(fā)表的數(shù)量呈指數(shù)增長。大學(xué)學(xué)科廣度越來越寬。目前為止，五所大學(xué)的學(xué)科廣度都接近數(shù)據(jù)庫上限。五所學(xué)校中，帝國理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院很早就具有極寬的學(xué)科廣度?；仡櫬槭±砉W(xué)院跨學(xué)科發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)該校在“二戰(zhàn)”結(jié)束以后就逐漸走跨學(xué)科發(fā)展道路，大力發(fā)展人文社科與管理科學(xué)。1950年成立人文、藝術(shù)與社會科學(xué)學(xué)院，1952年在原管理學(xué)系基礎(chǔ)上成立斯隆管理學(xué)院。因此，麻省理工學(xué)院很早就成為一所文理兼顧的研究型大學(xué)。而對國內(nèi)“雙一流”建設(shè)高校來說，及早制定目標明確的跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略，打造良好的跨學(xué)科生態(tài)是實現(xiàn)大學(xué)高水平內(nèi)涵式發(fā)展的必由之路。

（二）世界一流工科大學(xué)學(xué)科分布既表明當前世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展最核心的議題所在，也體現(xiàn)各自的學(xué)科發(fā)展特色

世界一流工科大學(xué)的學(xué)科分布不僅僅是一種表面現(xiàn)象，更是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的核心議題的體現(xiàn)。各大學(xué)在不同領(lǐng)域的強勢學(xué)科反映了其在全球科研體系中的地位和影響力。同時，學(xué)科分布也彰顯了各自的學(xué)科發(fā)展特色，突顯它們在特定領(lǐng)域的深厚積累和優(yōu)勢。首先，五所世界一流大學(xué)有三個共同重點布局的學(xué)科領(lǐng)域，分別是自然科學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)藥和應(yīng)用科學(xué)。謝靜等的實證研究也發(fā)現(xiàn)工學(xué)和醫(yī)學(xué)是世界一流大學(xué)最重視的學(xué)科領(lǐng)域。^[37]其次，五所大學(xué)的學(xué)科分布各有側(cè)重。例如，帝國理工學(xué)院重點發(fā)展應(yīng)用科學(xué)與生命科學(xué)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域。帝國理工學(xué)院的全名為帝國理工醫(yī)學(xué)院（Imperial College of Science，Technology and Medicine），足以說明醫(yī)學(xué)院在帝國理工學(xué)院具有極為重要的地位。此外，帝國理工學(xué)院的四大跨學(xué)科研究主題就包括以生命醫(yī)學(xué)為核心的“健康的社會”^[38]。清華大學(xué)學(xué)術(shù)成果主要集中在應(yīng)用科學(xué)與自然科學(xué)領(lǐng)域。麻省理工學(xué)院重點發(fā)展自然科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域。亞琛工業(yè)大學(xué)則在自然科學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域、應(yīng)用科學(xué)三個領(lǐng)域較為均衡地發(fā)展。東京工業(yè)大學(xué)則是非常突出地發(fā)展自然科學(xué)。最后，五所學(xué)校的社會科學(xué)均占有一定的比例，人文學(xué)科在五所大學(xué)的學(xué)術(shù)版圖中占據(jù)的比例極小。在推進學(xué)科建設(shè)的過程中，國內(nèi)高校應(yīng)依據(jù)學(xué)校發(fā)展歷史與自身特色合理規(guī)劃學(xué)科布局，一方面需要鞏固已有的學(xué)科優(yōu)勢，另一方面也要嘗試補齊諸如人文科學(xué)領(lǐng)域的短板，實現(xiàn)跨學(xué)科均衡發(fā)展。

（三）世界一流工科大學(xué)跨學(xué)科性差異與其跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略密不可分

五所學(xué)校的跨學(xué)科性差異明顯，層次分明，體現(xiàn)了各個學(xué)?？鐚W(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略的差異。世界一流工科大學(xué)之間的跨學(xué)科性差異并非偶然，而是與它們的跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略緊密相連。不同大學(xué)在跨學(xué)科研究上的投入和側(cè)重點，反映了它們對未來科技發(fā)展方向的理解和預(yù)見。這種戰(zhàn)略性選擇直接影響了大學(xué)在特定領(lǐng)域的影響力和競爭力。帝國理工學(xué)院最具跨學(xué)科性，無論是全時間的跨學(xué)科性，還是各時間段的跨學(xué)科變化趨勢，它的跨學(xué)科性指標都遙遙領(lǐng)先。在帝國理工學(xué)院之后跨學(xué)科性最高的大學(xué)的就是亞琛工業(yè)大學(xué)。這兩所大學(xué)的共同點是都有非常明確的跨學(xué)科發(fā)展目標，制定了非常詳實的跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略。帝國理工學(xué)院于2020年發(fā)布《帝國理工學(xué)院2020-2025戰(zhàn)略規(guī)劃》（Imperial College London Strategy 2020-2025），指出帝國理工學(xué)院在未來5年將仍舊以社會服務(wù)作為立校之本，并將全校的發(fā)展聚焦于四大跨學(xué)科研究主題：可持續(xù)發(fā)展的社會、健康社會、智慧社會和有彈性的社會。^[39]2019年，亞琛工業(yè)大學(xué)發(fā)布《聯(lián)邦和州政府的卓越戰(zhàn)略卓越大學(xué)資助項目：綜合性的跨學(xué)科科技大學(xué)知識、影響、網(wǎng)絡(luò)》戰(zhàn)略規(guī)劃。^[40]這是繼前五年跨學(xué)科戰(zhàn)略的又一次更新，更進一步推進亞琛工業(yè)大學(xué)朝跨學(xué)科綜合性科技大學(xué)發(fā)展。從數(shù)據(jù)分析可以看出，兩所高校的跨學(xué)科戰(zhàn)略都取得了明顯的成效。相比之下，麻省理工學(xué)院的跨學(xué)科性目前處于五所學(xué)校的中間位置，其跨學(xué)科性在上世紀90年代被亞琛工業(yè)大學(xué)超越。以最近的時間切片為例，東京工業(yè)大學(xué)在五所大學(xué)中跨學(xué)科性最低。這一方面由于東京工業(yè)大學(xué)長期精專于理工的傳統(tǒng)，對其他學(xué)科領(lǐng)域（如人文社科領(lǐng)域）關(guān)注度不高，另一方面也可能受到日本文化中的傳統(tǒng)科層體系和保守循規(guī)蹈矩觀念的影響，不同年級、不同學(xué)科間的界限明確、壁壘分明，缺乏自由溝通交流的氛圍。為此，2016年，東京工業(yè)大學(xué)進行了一場徹底的教育革命，調(diào)整了院系設(shè)置，取消了學(xué)院與學(xué)部的差異，成立融合理工學(xué)系等跨學(xué)科院系，重建了獨特的本研一體貫通的楔形教育體系，毫無疑問是要朝著跨學(xué)科方向發(fā)展。^[41]

相比之下，清華大學(xué)的跨學(xué)科性與其他世界一流大學(xué)仍存在差距。清華大學(xué)在最近的時間切片內(nèi)跨學(xué)科性排名第四，超越了東京工業(yè)大學(xué)，但相比其他三所大學(xué)，清華大學(xué)跨學(xué)科性還是偏低，這意味著當前清華的學(xué)科同質(zhì)性還比較高。盡管清華大學(xué)近年來開始了一系列的綜合化建設(shè)舉措，也取得了巨大成就，且自身定位為一所“綜合性研究型大學(xué)”^[42]，但是相比其他幾所世界一流大學(xué)，清華大學(xué)還是略顯學(xué)科同質(zhì)化。例如，張（Zhang L）等的研究顯示，在國內(nèi)42所“雙一流”建設(shè)高校的跨學(xué)科性比較中，清華大學(xué)排第20位，跨學(xué)科性也并不突出。^[43]因而，在接下來清華大學(xué)的學(xué)科建設(shè)中，應(yīng)該關(guān)注非傳統(tǒng)強勢學(xué)科的建設(shè)成效。按學(xué)科生態(tài)理論，強勢學(xué)科占據(jù)過多資源，弱勢學(xué)科得不到充分發(fā)展，十分不利于學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與持續(xù)進化，進而影響到跨學(xué)科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

（四）世界一流工科大學(xué)跨學(xué)科性從逐步提升到趨于穩(wěn)定

近50年的實證數(shù)據(jù)顯示，五所世界一流大學(xué)跨學(xué)科性的變化趨勢的基本特征是從逐步提升到趨于穩(wěn)定。這一趨勢可以理解為這些大學(xué)在過去一段時間不斷探索跨學(xué)科研究的有效模式，逐步建立了穩(wěn)固的研究體系和團隊合作機制。隨著時間的推移，這些跨學(xué)科性的實踐將更加穩(wěn)定地融入大學(xué)的學(xué)術(shù)文化中。世界一流大學(xué)跨學(xué)科性的變化趨勢可能具有普遍性，分析大學(xué)跨學(xué)科發(fā)展所處階段有助于制定更加合理的學(xué)科發(fā)展規(guī)劃。而五所案例大學(xué)發(fā)展趨勢可以分為三種類型：（1）逐步上升型；（2）先上升后平穩(wěn)型；（3）平穩(wěn)-上升-平穩(wěn)型。五所大學(xué)的跨學(xué)科性變化呈現(xiàn)的三種趨勢表明，不同大學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)處于不同的發(fā)展階段。如帝國理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、亞琛工業(yè)大學(xué)已經(jīng)度過了跨學(xué)科性快速提高的階段，當前已經(jīng)趨于穩(wěn)定，而初始跨學(xué)科性相對較低的學(xué)校如東京工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等仍處在穩(wěn)步提升的階段之中。以清華大學(xué)為例，清華大學(xué)的跨學(xué)科性從2000年前后開始急劇提升。進一步分析清華大學(xué)的跨學(xué)科發(fā)展趨勢，一方面可以歸因于中國高等教育規(guī)模的不斷擴大、學(xué)術(shù)產(chǎn)出的提高，另一方面也得益于清華大學(xué)開始實施綜合性發(fā)展戰(zhàn)略。1952年院系調(diào)整后清華大學(xué)成為一所多學(xué)科性工科大學(xué)。改革開放后，學(xué)校先后恢復(fù)或新建了理科、文科、醫(yī)學(xué)學(xué)科和經(jīng)濟管理學(xué)科等。^[44]可以推測，清華大學(xué)的跨學(xué)科性在未來會逐步提升直至趨于穩(wěn)定?！半p一流”高校在推進學(xué)科建設(shè)時應(yīng)以實證數(shù)據(jù)監(jiān)測評估本校跨學(xué)科性及跨學(xué)科發(fā)展階段，根據(jù)自身所處跨學(xué)科發(fā)展階段，制定目標明確、符合本校學(xué)科特色的跨學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略，以便打造良好的跨學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)。

（五）研究局限性

本研究在測量跨學(xué)科性時存在一定局限。由于學(xué)科間發(fā)表要求和周期的差異，以及某些學(xué)科如建筑和藝術(shù)的學(xué)術(shù)產(chǎn)出并非主要以論文形式存在，論文數(shù)據(jù)可能未能全面反映所有學(xué)科的貢獻。此外，科研發(fā)表的主導(dǎo)學(xué)科如生命醫(yī)學(xué)，其高產(chǎn)出和高影響力可能導(dǎo)致其他學(xué)科相對代表性不足。此外，數(shù)據(jù)庫選取上的限制也未能覆蓋所有學(xué)術(shù)產(chǎn)出，尤其是非英語文獻，這可能對分析特定大學(xué)如東京工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)的學(xué)科廣度和跨學(xué)科性造成偏差。

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（責(zé)任編輯 劉第紅）