何 希 李 媛 陈天凯 张立迁 汪怀远 杜 青
专题研究
二级交叉学科的布局结构、学科关联与发展路径研究——基于高校设置交叉学科的实证分析
何 希 李 媛 陈天凯 张立迁 汪怀远 杜 青
交叉学科成为推动科技源头创新和教育高质量发展的重要着力点。立足加快发展交叉学科的时代背景，运用ROST CM6、UCINET、SPSS等分析工具，对我国二级交叉学科发展现状进行实证分析。基于实证分析结果，结合我国交叉学科设置的基本特征，研究提出交叉学科发展的建议：在发展理念上，以育人为核心，培养交叉学科拔尖创新型人才；
在发展模式上，以改革为动力，完善机制体制，促进交叉学科发展；
在发展路径上，以融合递进为牵引，建立三层次交叉学科生态体系。
交叉学科；
双一流；
学科交叉；
学科建设；
学科生态
交叉学科的发展是知识快速迭代融合的内在需求，是重大科学技术突破的重要源泉，是培养拔尖创新型人才的有效路径。单一学科的研究范式与思维模式已难以满足实现科技创新和解决复杂的重大问题的需要，学科的交叉、融合与相互渗透广泛发生在各个学科领域，成为学科高质量发展的重要特征及必然趋势。近年来，随着我国深入推进世界一流大学和一流学科建设工作，国家政策层面对加强交叉学科建设的重视程度不断提升。《统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法》《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》等文件明确提出，高校要优化学科布局，打破传统学科专业之间的壁垒，突出学科交叉融合和协同创新，大力推进科研组织模式创新，鼓励跨校跨机构跨学科开展高质量合作。
交叉学科的广义含义是指不同学科之间相互交叉、融合、渗透而形成的新兴学科[1]。1926年，哥伦比亚大学心理学家伍德沃斯首次在美国社会科学研究理事会上提出“Interdisciplinary”（交叉学科）一词，并将其概括为超越已知学科边界而进行的涉及两门或两门以上学科的研究活动[2]。20世纪50年代之后，这一术语在科学界普遍使用，中外学者对交叉学科的研究也不断深入，主要涉及交叉学科理论、交叉学科内涵及分类、发展动机和阻碍因素等方面。Aboelela等将交叉学科划分为整合度最低、整合度中等和整合度最高的交叉学科3种类型[3]。刘仲林根据交叉程度由低到高，将交叉学科分为比较学科、边缘学科、软科学、综合学科、横断学科、超学科等6种类型[4]。从交叉学科的应用和关联模式角度，吴维民[5]、姜振寰[6]、郑晓瑛[7]、德吉夫[8]等学者对交叉学科的内涵和分类进行了深入研究。在交叉学科的发展促进因素方面，《促进跨学科研究》报告中指出科学知识的复杂性、探索重大研究问题、新技术的发展等是交叉学科发展的主要推动力[9]。Shrimpton等通过研究认为，解决复杂问题的愿望、产生有用结果的动力、积极的学校政策等是交叉学科发展的动力[10]。通过梳理现有文献，发现目前对于交叉学科的研究主要集中于定性研究，基于交叉学科设置情况的实证研究仍较为缺乏。
随着科学技术和高等教育在国家建设中的地位和作用日益彰显，培育交叉学科成为推动科技自立自强和教育高质量发展的着力点。早在2009年2月，国务院学位委员会、教育部印发《学位授予和人才培养学科目录设置与管理办法》，首次提出二级交叉学科的自主设置工作规范，我国开始推行二级交叉学科设置工作。2020年12月，国务院学位委员会、教育部正式发文增设“交叉学科”门类，并首次增设一级交叉学科“集成电路科学与工程”和“国家安全学”。2021年11月，国务院印发《交叉学科设置与管理办法（试行）》，规范推进一级交叉学科设置工作。以上推进工作，形成了现阶段我国交叉学科设置的整体体系——交叉学科门类、一级交叉学科和二级交叉学科。根据教育部2022年9月公布的数据，全国有22所学位授予高校共设置了43个一级交叉学科，210所学位授予高校共设置了729个二级交叉学科。鉴于二级交叉学科的设置情况较为成熟，且学科数据完备，故基于二级交叉学科及其支撑学科情况进行实证分析，对系统性、规范性研究交叉学科发展具有重要意义。
（一）数据来源
依据教育部2022年9月公布的《学位授予单位自主设置交叉学科名单》，我国各学位授予单位共设置了729个二级交叉学科。按照学科设置要求，每个二级交叉学科均需依托3个及以上一级学科作为支撑，支撑学科情况在《学位授予单位自主设置交叉学科名单》中均已详细列出，本文基于全国二级交叉学科及其支撑学科情况进行实证研究。
（二）研究方法
社会网络分析法源于社会学统计研究，随着其研究内容和方法的不断深入创新，社会网络分析被逐渐引入教育学领域，用来解释各种教育问题。社会网络具有节点聚集、整体呈现模块结构等新特征，通过对学科交叉网络特点进行分析，可以进一步有效地度量学科交叉聚集度。因此，本研究运用UCINET分析软件构建二级交叉学科网络，分析学科复杂网络点度中心度，比较其学科交叉网络的交叉现状、基本特征等。
聚类分析法是运用统计分析的方法对样本进行聚类，通过分析样本数据间的内在关系，将具有相同属性或具有较大相似性的对象聚集在一起，以从中发现规律和典型模式的研究方法[11]。研究中采用系统聚类分析法，运用SPSS软件进行分析，把关联密切的学科聚集形成不同的交叉学科类型，进而具体分析不同交叉学科类别的特征和交叉规律。
通过综合运用词频分析、社会网络分析和聚类分析等方法，基于交叉学科设置与建设的实践，探讨二级交叉学科设置的现状。在整体分析层面，首先运用文本挖掘工具ROST CM6进行高频词分析，并运用UCINET分析软件，根据二级交叉学科和支撑学科的共现矩阵，分析二级交叉学科整体间的关联和支撑关系，同时运用SPSS分析软件，对整体二级交叉学科进行聚类分析，得到交叉学科的具体类别；
在分类分析层面，对聚类分析得出的各交叉类别，进行交叉学科的关联支撑分析和可视化研究。
（一）整体分析
研究中首先运用ROST CM6软件对二级交叉学科数据进行词频分析，提取排名靠前的高频词和高频领域词。交叉学科高频词统计表（见表1）显示，工程、科学、管理的频次分别排在前三位，而人工智能、文化产业、数据科学、新能源等是排名靠前的高频领域词，这与国家重大战略新兴产业需求以及经济社会发展需要有极大的契合性。
表1 交叉学科高频词统计表
根据二级交叉学科及其支撑学科数据，从学科知识交叉和组织形式分析二级交叉学科体系的特点，运用UCINET软件进行交叉网络分析。研究中采用点度中心度概念衡量每个学科在交叉网络中的中心程度。即在交叉网络中，如果一个点与其他许多点之间存在直接联系，那么该点则处于交叉网络的核心位置。点度中心度分为绝对点度中心度和相对点度中心度。绝对点度中心度，就是将某一点的点度中心度等同于该点的度数，即与该点有直接联系的点的个数；
相对点度中心度是点的绝对中心度与网络中点的最大可能的度数之比。
支撑学科分布情况（见表2）所示，在排名前20的支撑学科中，工学门类有7个，理学门类有4个，管理学门类有3个，医学门类有2个，法学、经济学、文学、历史学门类各1个。工学门类的计算机科学与技术、控制科学与工程、材料科学与工程分别位列第1、第3和第4，这与人工智能、信息与数据科学、新能源材料等领域大量兴起交叉学科相关。管理科学与工程、工商管理、应用经济学、法学等4个社会科学类学科位列前10，说明支持政策决定的软科学对交叉学科有广泛的支撑作用。而生物学、临床医学、基础医学分别位列第6、第8和第12位，显示出生命与医学也是非常值得关注的交叉领域。
交叉学科关联网络图（见图1）是基于二级交叉学科及其支撑学科数据构建的高度共性关联网络图谱。图谱采用多维量表的方式显示，多维量表根据“距离”进行画图，在二维空间中，距离越近的点关系越紧密[12]。中心度越大的节点，表示其支撑的交叉学科越多，与其他一级学科产生的交叉也越多，在图中的节点越大。两个节点间的连线越粗，表示其发生交叉的次数越多。该图显示，依托计算机科学与技术、管理科学与工程、工商管理、应用经济学、材料科学与工程、控制科学与工程、生物学、法学等学科自设二级交叉学科的频度较高，相对活跃。
为深入分析以上数据，本文运用SPSS软件对数据样本进行系统聚类分析，采用组间平均法进行距离测度。根据聚类分析结果，可将二级交叉学科分为五大类（见表3）。第1类为理工主导型交叉学科，共356个，占比48.8%，代表性交叉学科为人工智能、数据科学、新能源材料等；
第2类为人文社科主导型交叉学科，共263个，占比36.0%，代表性交叉学科为中国学、文化产业、金融科技等；
第3类为医学主导型交叉学科，共72个，占比9.9%，代表性交叉学科为医学信息学、人文医学、转化医学等；
第4类为农林主导型交叉学科，共23个，占比3.2%，代表性交叉学科为农业生态环境、作物健康、农业人工智能等；
第5类为艺术主导型交叉学科，共15个，占比2.1%，代表性交叉学科为艺术文化学、数字媒体艺术、民族艺术与教育等。
表2 支撑学科分布情况
图1 交叉学科关联网络图
表3 交叉学科聚类分析结果
（二）分类分析
1.理工主导型交叉学科
图2是基于356个理工主导型交叉学科数据构建的交叉学科关联网络图谱。由图可见，控制科学与工程、计算机科学与技术、材料科学与工程是点度中心度最高的三个支撑学科，位于交叉网络的核心位置，这与人工智能、信息与数据科学、新能源材料等领域大量兴起交叉学科相关。理学门类和工学门类有广泛的交叉联系，这与工学和理学间天然的内在密切联系相关，工学的发展离不开深厚的理学基础。管理科学与工程、应用经济学、法学等学科与工学学科也有较多的交叉联系，说明理工主导型交叉学科的发展亦需要社会科学提供支撑。
2.人文社科主导型交叉学科
人文社科主导型交叉学科关联网络图（见图3）显示，点度中心度最高的是应用经济学，支撑了文化产业管理、中国学、国际商务等78个文科内部交叉学科。点度中心度排名前10的学科中，管理学门类的学科有3个，数量最多；
其次是经济学门类和法学门类，各有2个学科进入前10；
而文学、教育学、哲学、历史学门类各有1个学科，人文社科主导型交叉学科主要产生于人文社科门类学科的内部交叉。计算机科学与技术、生态学、设计学、安全科学与工程等其他门类的学科，成为人文社科主导型交叉学科的边缘支撑学科。
3.医学主导型交叉学科
医学主导型交叉学科关联网络图（见图4）显示，临床医学、基础医学、公共卫生与预防医学是点度中心度最高的三个支撑学科。理学门类的生物学、化学、物理学等基础学科因其自身属性，与基础医学具有较多的交叉联系。近年来医学健康领域越来越受到学界关注，国家持续推进对医疗体制和公共卫生工作的改革与创新，管理科学与工程、公共管理等管理学门类学科和公共卫生与预防医学的交叉融合日益增多。医工结合、医学智能化与信息化的兴起，促进生物医学工程、计算机科学与技术、材料科学与工程等工学学科，与医学学科具有愈发广泛的交叉联系。而中医学、中药学、中西医结合则形成了较为独立的交叉网络。
图2 理工主导型交叉学科关联网络图
图3 人文社科主导型交叉学科关联网络图
图4 医学主导型交叉学科关联网络图
4.农林主导型交叉学科
农林主导型交叉学科关联网络图（见图5）显示，农学门类的各一级学科之间有广泛的交叉联系，其中作物学、农业资源与环境、畜牧学是点度中心度最高的三个支撑学科。由于学科内涵与农学有着天然的交叉联系，农业经济管理、农业工程、生物学分别是支撑度最高的三个非农学门类学科。由于人工智能、信息化、可持续发展在农林业发展中的广泛应用，计算机科学与技术、信息与通信工程、管理科学与工程等成为农林主导型交叉学科的边缘支撑学科。
5.艺术主导型交叉学科
图6是基于15个艺术主导型交叉学科数据构建的高度共性关联网络图谱。其中，设计学、戏剧与影视学、音乐与舞蹈学是点度中心度最高的三个支撑学科。由于艺术与人文之间相辅相成的发展关系，艺术学门类与文学、哲学、史学等人文学科门类有较多的交叉联系。此外，“艺术与科学”“数字媒体艺术”等交叉学科体现了工科对艺术学科的“赋能”，这是由于当代科技飞速发展，科学技术为艺术提供了更多的表达方式和表现空间，信息与通信工程、计算机科学与技术、材料科学与工程等工学学科对艺术主导型交叉学科群具有重要的支撑作用。
（三）我国二级交叉学科设置的整体特征
1.以服务需求为导向，呈现多样性发展特点
科学技术发展内在规律、社会发展需求以及学科协同效应的共同作用，为交叉学科发展提供了内在动力和外在需求。交叉学科是多学科相互渗透的产物，研究涉及的领域多，知识体系融合，目前，交叉学科多样性特点已经呈现，为学科深度交叉融合提供了路径模式参考。从基于聚类分析的统计角度，我国二级交叉学科分为理工主导型、人文社科主导型、医学主导型、农林主导型、艺术主导型等5类交叉学科。
2.关联学科融合和应用学科赋能现象明显
关联学科间存在更易融合迁移的学科范式和知识架构，在交叉网络中，相近学科往往交叉融合更多。通过分析发现，各交叉支撑网络主要集中于学科门类内部的交叉或相关联的学科之间交叉，如中国学、智能制造、微波光子工程等交叉学科。同时，应用学科对各领域学科赋能现象明显。例如计算机科学与技术学科，对理工、人文社科、医工结合等领域的交叉学科均有一定赋能作用，通过拓展研究领域，形成了“互联网+”“设计+”“芯片+”等交叉范式。
图5 农林主导型交叉学科关联网络图
图6 艺术主导型交叉学科关联网络图
3.交叉学科的多层次发展融合体系相对不足
交叉学科建设是一项系统工程，亦是一个递进发展过程。从上面的分析，可以看出交叉学科发展的领域、方向和成效等还处于探索和成长阶段，交叉学科的耦合效果和溢出效应尚不够明显。当前，交叉学科的多层次发展融合体系还比较缺乏，部分高校存在一定的“忽冷忽热”“仓促上马”等现象，对自主设置的一级和二级交叉学科的建设标准不够明确，发展体系不够成熟，重增设而轻发展。同时，为了增加学科数量盲目申报，对交叉学科的建设缺乏长期规划，易造成学校学术、教育资源的浪费。
对二级交叉学科设置情况的分析，可以揭示交叉学科发展的客观规律和趋势。目前，我国二级交叉学科呈现多样性发展特点，但同时存在发展不均衡和建设目标不明确的问题。交叉学科发展的领域、方向和成效还处于探索和成长阶段，交叉学科的耦合效果和溢出效应尚不够明显，交叉学科的发展路径尚未形成规范连贯的体系。为促进交叉学科发展，需要从学科生态理论出发，探索交叉学科的发展路径。徐贤春等学者认为学科生态系统是由学科体系通过相互作用组成的“知识—社会”复杂实践系统，是具有生长性、适应性和耗散性网络结构，通过不断吸取和输出物质、能量与信息而实现层级递进[13]。生态系统中的学科是在与其所处的社会环境通过物质、能量和信息等各种资源的交换而构成的一个相互作用、相互依赖、共同发展的整体[14]。而交叉学科如何与学科生态环境进行资源和知识流的协调互动，是其培育发展的重要影响因素。陈映江通过研究认为，学科生态位是在特定生态环境里，学科与环境相互作用过程中所形成的相对地位与功能作用[15]。基于学科建设的基本原则和学科生态理论，交叉学科建设应遵循适应性、发展性、系统性和生态优化等原则，在知识体系、研究范式、师资队伍等不同成熟程度的基础上，建立适应相应生态位的交叉学科。
我国交叉学科系统分为探索性学科交叉、二级交叉学科和一级交叉学科，本文根据其学科生态位模式的优劣势，提出基于学科生态理论的交叉学科“三层次”发展路径（见图7），旨在形成三种学科生态位相互促进的融合发展路径。第一层次，重视和厚植学科交叉基础，鼓励自由的学科交叉，以科研项目、教育专项等形式牵引，支持学科根据研究需要自发地开展交叉科研和人才培养工作。对于符合国家战略、聚焦科技前沿、满足社会需求的学科群，进行项目制牵引和资源支持。第二层次，在学科交叉发展成熟的基础上，论证是否具有科学的交叉机制、明确的研究方向和完善的培养体系，通过二级学科自主设置工作支持建设满足条件的二级交叉学科。第三层次，当二级交叉学科已形成完备的交叉学科知识体系，具有稳定的交叉团队和突出的交叉成果，并对培养交叉复合型人才有持续需求时，可通过自主审核新增学位授权点工作建设一级交叉学科。
图7 交叉学科三层次发展路径图
第一层次探索性学科交叉，相当于是一个包含面广、伸缩性大、可充分调动多学科综合力量的交叉学科建设孵化器，可根据科学、经济、社会发展的需要做出快速反应和调整，具有较大的灵活性[16]。探索性学科交叉没有学科的边界和限制，各种综合性强、研究价值高的跨学科领域都可以参与其中。发展成熟并具备学科标准的学科交叉项目，可以通过申报程序增设为交叉学科；
相反，如果其更适合以灵活的学科交叉形式发展，或很难取得进一步科研价值成效，则可继续以学科交叉形式开展或退出学科交叉项目。
第二层次二级交叉学科，是通过探索性学科交叉阶段的发展，在充分实现人才培养、科学研究和社会服务等学科组织职能的基础上形成的。二级交叉学科是探索性学科交叉与一级交叉学科连接的纽带，也是学科发展初期从学科生态系统中获得物质、能量和信息资源的方式。作为母体学科上新的知识体系增长点，二级交叉学科具有规模适度、相对成熟的学科特点。
第三层次为一级交叉学科，经过探索性学科交叉和二级交叉学科阶段，在形成相对独立的知识理论和方法体系，具有符合一级学科的社会需求、学科范式、师资队伍、人才培养体系等的基础上，可增设相应的一级交叉学科。一级交叉学科具有不同于现有一级学科的概念、理论和方法体系，具有相对独立性，在自身发展中可派生出分支学科，并且作为学科生态体系中的一级学科要素，与其他学科不断进行交叉融合。
（一）发展理念：以育人为核心，培养交叉复合型人才
高校是育人的核心阵地，交叉学科发展需要具有多学科背景的人才队伍，应以培养国家发展战略所需的高层次交叉型人才为目标，完善学科交叉各项体制机制，全链条推进交叉培养。一是完善大类招生选拔方式。推进大类招生，组建跨学科导师团队指导学生。二是创新交叉学科人才培养机制。在交叉学科建设中更加重视培养体系的升级完善，提高学生跨界整合知识创造性解决问题的能力，深入推进院校、校企、国际联合培养及复合交叉培养，为交叉学科的发展培养拔尖创新型人才。三是实施多元培养评价体系。结合国际与国内多方评价，构建适合交叉学科发展的分类评价体系，从导师、生源、教学、学位多方面推进交叉培养，打通交叉学科人才培养全过程。
（二）发展模式：以改革为动力，完善机制体制，促进交叉学科发展
交叉学科要深入发展，就必须从深层突破以传统学科界限为基础的学科组织模式，根据其发展规律，采取有力措施进行组织建构和制度设计，设立现代大学体制的矩阵式交叉组织体系，推动一批学科交叉中心建设，为交叉学科发展提供更好的组织、制度、资源和人才支持[17]。但单一学科发展中形成的制度惯性相当强大，应在深化机制改革、科学配置资源、加强组建培育、设立联聘制度、增设交叉学科学术委员会和学位评定委员会等方面进行深入探索，建成有利于交叉学科发展的组织管理体系。在考核评价方面，需对交叉学科的科研成果、人才培养、职称评聘与绩效考核等进行科学评价，建立激励交叉学科发展的评价机制[18]。
（三）发展路径：以融合递进为牵引，建立三层次交叉学科生态体系
交叉学科发展是一个动态过程，应坚持需求导向和系统观念，进行分类指导、分层推进，遵循学科发展内在规律和经济社会发展需求，结合学科自身特色及优势，针对三层次交叉学科发展的各阶段，优化完善交叉学科发展体系，全力打通政策链、资源链、人才链。同时，基于交叉学科类型、所处阶段和发展趋势，可设置学科交叉工作委员会和专家咨询委员会，强化统筹协调、顶层设计和评估优化，明确交叉学科各阶段的发展目标，构建有组织的交叉学科模式，营造良好的交叉学科创新文化，打造动态推进、螺旋上升、创新发展的交叉学科生态体系。
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10.16750/j.adge.2023.02.003
何希，天津大学发展规划处副科长，助理研究员，天津 300072；
李媛，天津大学研究生院助理研究员，天津 300072；
陈天凯，天津大学研究生院科长，助理研究员，天津 300072；
张立迁，天津大学研究生院综合办公室主任，副研究员，清华大学教育研究院博士研究生，天津 300072；
汪怀远，天津大学发展规划处副处长，教授，天津 300072；
杜青（通讯作者），天津大学发展规划处处长，教授，天津 300072。
（责任编辑 刘俊起）
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