知识结构及其测度研究_相关性分析论文

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       对不同研究领域或研究主体的科学研究内容的结构和变迁情况进行探测、测度和分析已成为近数十年来科学计量学、图书情报学及科学学等众多领域研究的重要内容。在国内外众多的研究中，一部分专注于知识结构探测、可视化展现等方法和工具的研究和应用；另一部分则专注于运用相关方法和理论对不同研究领域的知识结构进行分析。由于不同学科领域的参与，以及不同研究人员所针对的研究目的不同，对知识结构及其测度的研究虽然成果较多，但对于一些关键问题的研究却显得较为杂乱。有些模棱两可，不够规范统一；有些仅是泛泛而谈，不够深入。为解决这些问题，本文拟对知识结构的概念、相关研究内容及进展等基本理论进行明确和规范，对知识结构形态特征和测度进行深入分析，提出知识结构分析的概念模型和测度体系框架，为知识结构的测度和分析提供理论与方法指导。

       1 知识结构概念界定

       对于科研人员、科研机构、国家、地区等不同等级的研究主体和不同学科领域在一定时期内的科学知识体系和结构进行测度和分析的研究越来越多，但对于该类知识体系或结构并没有形成统一的定义。在图书情报及科学计量领域，从较早时期的引文关系网络①，到利用“认识地图”来组织知识②，到利用“科学知识图谱”来图形化表达科学知识及其活动规律③，再到新世纪中更多引用社会网络分析方法构建和分析各类科学知识网络，对科学知识进行概括和测度的研究越来越多，却没有形成较为统一的概念。国内外学者还分别用过科学结构、主题结构、知识网络结构等不同的称谓④。

       利用知识结构这一概念来表述知识体系，也没有明确的来源。知识管理领域将知识结构定义为一个人所拥有的知识体系的构成情况与结合方式⑤；孙剑斌等⑥指出，科研人员、机构或其他层次主体所掌握的科学知识是一个复杂的知识体系，现有的研究还难以全面准确地表示出来。对于知识体系这类复杂系统，根据系统科学的理论，可以用“结构”来表示系统各要素及其相互关系。研究领域和研究主体的知识可以用知识结构的方式显现出来。任红娟等⑦指出，知识结构是专业或者学科的子领域或者子结构，是基于一定的文献特征项得到的数据集，反映学科或者专业的主题结构关系。国内外已有不少学者⑧⑨⑩(11)以“知识结构”来表示学科领域、科研人员的研究内容和结构，并进行研究和分析。

       因此，在借鉴前人研究成果的基础上，本文将知识结构这一概念界定为：一定时期内研究主体(或学科领域)在其研究内容中所反映的学科知识的构成情况和结合方式，是通过科研成果的特征项获取的，以词语为表征的学科子结构(研究主题或主题词)的构成情况和关联关系。

       2 知识结构相关研究进展情况

       国内外有大量知识结构的相关文献，在对这类文献进行广泛研究的基础上，本文采用三维分析框架，用于梳理知识结构测度及分析相关研究的主要内容及研究进展情况，如图1所示。

      

       图1 知识结构测度与分析研究进展三维分析

       本文将从这三个维度分别介绍知识结构相关研究的进展情况，如表1所示。

      

       2.1 知识结构的主要类别及相关研究进展

       根据研究对象的不同，知识结构的主要类别可以分为两大类，即：不同层面研究领域的知识结构和不同等级研究主体的知识结构。具体包括：

       2.1.1 研究领域的知识结构

       对不同科学研究领域在一定时期内的结构构成、关联及变迁情况进行揭示，有利于掌握学科领域的发展进程、揭示变化规律、分析研究重点与研究前沿。主要包括宏观层面上的大学科或多学科、中观层面上的学科专业领域、微观层面上的研究主题等。学术期刊是专注于专业或综合科研领域，也可作为研究领域的一类。

       对不同层面研究领域知识结构的研究中，大多利用相关学科领域内高被引论文、高频关键词进行分析，探测和分析学科领域研究的知识结构分布与演化情况。如Zhao Limei等(12)利用共词分析和社会网络分析方法，分析中国数字图书馆研究的知识领域和研究范式结构。Chen Kaihua等(13)利用共词和共引网络分别探测三个新兴学科领域的知识结构、演化足迹和转折点。Cho Jane(14)利用词频和网络文本方法，比较和分析了日韩两国在信息组织领域的知识结构特点和发展趋势。还有部分研究关注学术期刊的知识结构，如安璐等(15)对学术期刊的研究主题的专业化和综合性进行了分析。McCain Katherine W(16)通过对进化发育生物学领域的三本核心期刊的高被引论文集之间的引用网络、研究主题特征之间的关系进行分析。

       2.1.2 研究主体的知识结构

       主要是针对不同等级的研究主体在一定时期内的科学研究的主要内容结构、分布和变迁等情况进行反映，主要包括国家、地区、科研机构、科研团队、研究人员等。研究主体知识结构的获取与分析往往与研究领域相结合，分析研究主体在特定和相关研究领域的知识结构更具有实际意义。

       对不同研究主体的知识结构进行研究的文献也较多，利用合作关系，或是将同一领域内的高被引作者或普通作者作为一个群体，对研究团队或作者群的知识结构进行分析。如Yan Erjia、Ding Ying等(17)通过合著网络的拓扑结构探测出科研社区，并利用主题模型探测出科研社区的动态研究主题。王建冬等(18)对国内云计算研究领域的核心作者群体的知识结构及演化路径进行了分析。White(19)通过对120位高被引信息科学家的作者共被引网络进行分析，探测和展示了研究人员的研究内容、知识结构和专长。

       对科研机构知识结构的研究则相对较少。现有国内外研究包括：汤建民(20)利用关键词共现网络构建了各机构的研究主题结构图。庞弘燊等(21)利用多重共现方法，同时将研究机构、关键词和其他分析项进行共现分析和可视化显示。田瑞强等(22)对科研机构期刊论文中的关键词进行共词分析，得到各机构的研究主题分布情况，并分析各机构研究关注异同和研究特色。An Lu等(23)在关键词共现网络聚类的基础上，利用自组织映射人工神经网络方法对87所中美图书馆学情报学科研机构在技术维度的图书情报学领域的研究进行可视化比较分析。

       2.2 知识结构探测方法及研究进展

       在知识结构的相关研究中，对探测方法的研究、比较分析与应用等方面的文献较多，科学计量学等相关领域的研究人员提出、改进并形成了许多有效的知识结构探测方法。经过总结，常用的知识结构探测方法、研究程度、特点及要求情况，归纳如表2所示。

      

       国内外有许多研究提出或改进某一类知识结构探测方法，或应用某一方法对不同学科领域或研究主体的知识结构进行分析。如王知津等(24)利用词频分析方法对国外情报学研究生学位论文进行分析，测度和确定国外情报学领域的研究内容的主要特点及热点。Liu Z(25)利用期刊共被引的方法分析和可视化展现城市研究领域的知识结构。Zhao Dangzhi等(26)提出了利用作者文献耦合分析方法来提示学科领域的知识结构。刘志辉(27)则研究了作者文献耦合在分析学科领域知识结构中的相关理论，并进行了实证研究。Hu Chang-Ping等(28)利用共词分析揭示国内图书情报领域的知识结构。Jeong Yoo Kyung等(29)通过作者共被引分析方法来探测一个研究领域的知识结构。

       有些研究则综合利用多种方法研究相关知识结构分布及变化情况，也有作者利用实证比较和分析不同知识结构探测方法的效果和优劣。如Zhao Dangzhi等(30)利用领域作者共被引、作者参考文献耦合两种分析方法揭示情报学领域的知识基础和研究前沿。Ferreira M等(31)利用一个研究领域内的论文为分析单元，以引用、共被引和可视化分析知识结构研究主题。Shibata Naoki等(32)对基于引文结构的三类研究前沿探测方法进行了比较分析，包括共被引、文献耦合、直引等方法在多个研究领域进行了试验对比。结果发现，直引网络可以更早探测到大的年轻的新兴聚类，具有最好的探测效果，共被引方法效果最差。Yan Erjia等(33)对机构层面的6类学术网络，包括文献耦合、引用网络、共被引网络、主题网络、合著网络和共词网络，利用余弦系统来测量各网络之间的距离。研究发现，主题网络和合著网络间的相似性最低，共被引网络与引文网络、文献耦合网络与共被引网络、主题网络和共词网络均具有高相似度。

       2.3 知识结构测度及研究进展

       对探测出的知识结构如何进行全面系统的测度，从哪些维度进行测度，这些问题是对知识结构进行深入分析，对研究领域及研究主体的研究状况、特点和趋势进行准确判读的基础。国内外部分学者分别从广度、深度、强度、持续性、核心边缘性、热点程度、网络位置等维度和特征对不同类别的知识结构进行分析，相关文献见表3所示。

      

       虽然不少学者提出了不同的知识结构测度维度和分析特征，但整体上相对零散，不够系统全面，较难指导知识结构较为全面系统的测度和分析。

       3 知识结构分析概念模型

       3.1 知识结构形态分析

       为了将知识结构更加形象地展示出来，知识结构的测度与分析往往与可视化方法结合起来。本文对相关研究中对知识结构形态的分析进行梳理，以找出更接近现实的知识结构形态，为知识结构的系统全面测度提供理论支撑。

       现有对知识结构的分析和展示，大多可将知识结构理解为网络结构图、动态演化图和时空管三维图3种形态，如图2所示。

      

       图2 常见的知识结构三种主要形态的可视化形式

       注：左图：网络结构图；中图：动态演化图(41)；右图：时空管三维图(42)

       其中，网络结构图可以反映出知识结构的规模、子结构分布及关联等信息，但仅能反映某一时期静态的知识结构，无法揭示知识结构随时间的变化情况。动态演化图则引入了时间维度，可以绘制出知识结构及内部子结构随时间的变化情况，但丢失了节点构成、分布和关联，以及主题间的关联及地位等重要信息。时空管三维图，同时可以反映出知识结构的规模、空间位置和随时间变化情况，但却无法揭示知识结构的内部构成及关联情况。

       知识结构是对研究主体或研究领域一定时期研究内容的抽象概括，利用文字或图形都很难准确揭示出其真实的面貌。以上三类可视化图所展现的知识结构形态在有效反映部分特征的同时，也缺失了其他重要信息。要想将知识结构完整全面地反映出来，需对其特征进行深入的分析。在以上几类形态分析的基础上，本文总结出各类知识结构所具有的特征，包括：

       (1)知识结构内部由相互联系的子结构和要素构成，内部结构分布及关联情况是知识结构的重要特征；

       (2)知识结构的整体规模和内部结构会随着时间而动态变化；

       (3)特定研究主体或研究领域的知识结构在全领域知识结构中的位置也会随着时间发生变化。

       3.2 知识结构分析概念模型

       上述三种形态都难以同时将整体规模、内部结构及关联、外部位置和时间变化等特征信息全部揭示出来，因而难以完整反映知识结构的真实面貌。因此，为了对知识结构进行较为系统的测度和多方位分析，本文提出基于时空四维的知识结构分析概念模型，如图3所示。

      

       图3 机构知识结构形态时空四维分析示意

       图3中，实体部分为特定研究领域或研究主体在一段时期的知识结构，虚线立方体为该研究主体或研究领域相对应的学科领域全局的知识结构。我们可以通过以下4个维度对特定研究领域或研究主体的知识结构进行系统全面的测度和分析：

       纵截面——规模维度：对知识结构在某一时刻的大小规模进行分析；

       横截面——时间维度：反映知识结构在时间维度上的一些变化特征；

       内部——结构关联与分布维度：对知识结构内部要素构成、关联及分布状况进行分析；

       外部——空间位置维度：对特定研究对象的知识结构在全领域知识结构中所处的位置进行分析。

       4 知识结构测度体系

       依据时空四维分析概念模型，通过选取出各分析维度相对应的测度维度和特征，可以形成较为系统的知识结构测度体系，如表4。

      

       要对不同类别的知识结构进行较为全面系统的测度，应从以下维度和特征展开：

       (1)知识结构纵截面主要是测度知识结构在某一时刻的规模，对应的测度特征为研究广度，即在某一时刻其研究内容在学科领域中的覆盖范围，测度的是知识结构研究内容的多少和反映在学科上的涉及范围。

       (2)知识结构横截面主要是测度知识结构在时间维度上的特征和变化，主要包括对知识结构及其内部各要素的研究强度、研究持续性、研究的稳定性、新颖性及其他相关特征。

       (3)知识结构内部分析维度是从其子结构或构成要素的分布及关联情况等特征进行分析的，主要包括内部结构连接性、内部结构聚集性以及内部结构分布均衡性等特征。

       (4)知识结构外部分析维度主要从特定研究主体的知识结构在全学科领域中的位置特征，以及与其他研究主体或相关领域知识结构的对比情况进行分析，包括研究热度、研究独特性、全局网络中的整体地位及其他相关特征。

       5 总结与展望

       本文对知识结构的概念进行了辨析和界定，对知识结构的主要类型、探测方法以及测度维度等相关研究进展情况进行了梳理，对知识结构的形态特征进行了剖析，并提出了知识结构分析的概念模型和测度体系；丰富了知识结构及测度研究的基础理论和方法，为不同研究领域和研究主体知识结构的测度与分析提供了指导。同时，本文在知识结构测度体系的完善、具体测度指标的选择、在不同研究领域和研究主体的实证等方面还需要进一步研究和验证。

       注释：

       ①赵红州，蒋国华.普赖斯与科学计量学[J].科学学与科学技术管理，1984(9)：9-10.

       ②陈强，廖开际，奚建清.知识地图研究现状与展望[J].情报杂志，2006(5)：43-46.

       ③赵蓉英，邱均平.知识网络研究(I)：知识网络概念演进之探究[J].情报学报，2007(2)：198-209.

       ④赵蓉英.知识网络及其应用研究[D].武汉：武汉大学，2006.

       ⑤知识结构[EB/OL].[2015-02-25] http://baike.baidu.com/view/628134.htm? fr=aladdin.

       ⑥孙剑斌，张朋柱.基于知识网络的科研人员知识结构可视化[J].情报科学，2010(3)：395-399，480.

       ⑦任红娟，张志强.基于文献内容和链接融合的知识结构划分方法研究进展[J].情报理论与实践，2010(4)：124-128.

       ⑧Jeong D,Kim S.Knowledge Structure of Library and Information Science in South Korea[J].Library & Information Science Research,2005(1):51-72.

       ⑨Su H,Lee P.Mapping Knowledge Structure by Keyword Co-occurrence:A First Look at Journal Papers in Technology Foresight[J].Scientometrics,2010(1):65-79.

       ⑩马瑞敏，倪超群.基于作者同被引分析的我国图书情报学知识结构及其演变研究[J].中国图书馆学报，2011(6)：17-26.

       (11)宋艳辉，武夷山.基于作者文献耦合分析的情报学知识结构研究[J].图书情报工作，2014(1)：117-123.

       (12)Zhao L,Zhang,Q.Mapping Knowledge Domains of Chinese Digital Library Research Output,1994-2010[J].Scientometrics,2011(1):51-87.

       (13)Chen K,Guan J.A Bibliometric Investigation of Research Performance in Emerging Nanobiopharmaceuticais[J].Journal of Informetrics,2011(2):233-247.

       (14)Cho J.The Recent Trends of Information Organization Research in Japan and Korea[J].Library Collections,Acquisitions & Technical Services,2013(3-4):107-117.

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