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河北工业大学硕士学位论文 i 基于创新行为分析的高校学科演化景观模型研究 基于创新行为分析的高校学科演化景观模型研究 摘 要 摘 要 学科演化以学科创新为主导方式，创新是学科本质的一种反映，学科之间的差别根源 在于学科创新行为方式，学科创新行为方式与学科的创新绩效之间存在着一定的互动机 制，学科演化路径很大程度上取决于学科创新行为方式组织形式的适当性，并最终使具有 不同绩效的学科演化路径呈现较大的差异。 本文在已有的研究基础上，运用复杂性科学方法，从学科科技创新的角度出发，将学 科系统看作是一个复杂适应系统，而科技创新元则是系统中一个具有智能化的主体 （agent） ，并且结合影响矩阵，提出了学科创新行为方式的五种组织形式，通过观察和思 考，我们发现这五种方式是目前高校学科中主要的创新行为方式。在此基础上，给出了学 科创新行为方式适合度景观研究框架，即将高校学科创新能力提高的过程比喻为不断攀登 山峰的过程，那么学科创新行为方式适合度景观研究的目标就是要为学科建设提供一张全 面的学科发展模式地形图，使学科能够在崎岖不平的山地上发现最高的山峰或者最适合攀 登的山峰，然后找出一条最佳路径，用最小的代价尽快登上峰顶，同时能够根据山地的变 化，不断的调整自己的位置，始终占领山地的最高峰顶。 通过引入适合度景观，将学科创新行为方式分为自组织及他组织，并且围绕“什么样 的学科创新行为方式会带来更高的学科绩效”这一主题开展了相关的探讨，并利用计算机 程序及 nk 模型数值分析对不同学科创新行为方式的适合度景观进行了仿真与分析，由此 对高校学科的发展机理进行了更深一步的研究。 关键词：关键词：学科创新行为方式，影响矩阵，适合度景观，nk 模型，科技创新元 基于创新行为分析的高校学科演化景观模型研究 ii the research of discipline evolution fitness landscape based on innovation behavior abstract the innovation of discipline is the main form of discipline evolution, and innovation is a kind of reflection of nature relationship among disciplines. the difference among disciplines originates from the form of discipline innovation. there is a certain kind of interaction mechanism between the form of discipline innovation and innovation performance. the performance of the discipline innovation to a large extent depends on the fitness of the organization form of discipline structure and finally leads to a large difference among the disciplines with different evolution path. based on the current research, starting from the view point of scientific and technological innovation, the paper refers the discipline system as a complex adaptation system, and the s1, ;1,ii jj k=kkk k , ,i j k p代表三种元素组合发生创新的概率，计算所得t值越高，说明创新绩效越高，t是对创 新的总的状况的数量化评估。 由于很多创新是发生在局部最优点的， 而局部的最优化可以是有两个维度 的创新主体不同的情况， 因此可以通过计算发生在两维空间的信息交互来考察局部最优的创新情况。 计 算公式如下： , ,i j k ,j (/() ,2 11 t, )log iji ij pp p i j ij yp = =（x 1, ;1,ii jj=kk (公式5.10) , (/() 2, 11 t, )log ii kk ik pp p i k ik zp ) = =（x 1, ;1,ii kk=kk (公式5.11) , 11 , (/() 2 t, )log jk j k jk j ) j kk ppp py z = =（ 1, ;1,jj kk=kk (公式5.12) 为了对这一模型做更详细的说明，限于篇幅限制，下面将本文中的影响因素做简单的处理，对于更 为复杂的问题，其原理当然是一样的。假设学科创新行为他组织方式影响因素只有资源禀赋、外部环境 及组织结构这三者， 每个要素的状态分别用0和1来表示， 其中0表示低于平均水平， 1表示高于平均水平， 则创新主体空间为8。跟进一步假设学科发生了10次创新，在000组合形式中发生了1次，在001发生了3 次，在110发生了4次，在111发生了2次，在其它的组合形式中都为0。因此各产业共性技术创新网络发 生创新的频率见表5.1。 河北工业大学硕士学位论文 表5.1 创新成功频率表 fig5.1 the proportion of successful innovation 000 p=0.1 001 p=0.3 010 p=0 100 p=0 110 p=0.4 101 p=0 011 p=0 111 p=0.2 为了计算t值，先计算以下各项： 0. p= 000 p+ 001 p+ 010 p+ 011 p=0.4； = 1. p 110 p+ 101 p+ 100 p+ 111 p=0.6； 同理， .0. p=0.4；=0.6；=0.5；=0.5 .1. p .0 p .1 p 下面再考察发生在两两主体之间的交互信息值。先计算以下各项： 00. p=0.4； =0； =0； =0.6； 10. p 01. p 11. p 0.0 p=0.1； 1.0 p=0.4； =0.3； 0.1 p 1.1 p=0.2； .00 p=0.1； .01 p=0.3； .10 p=0.4； .11 p=0.2； 0.4/0.160.6/0.36 22 (, )0.4log0.6log0.97t x y =+= 0.1/0.20.4/0.30.3/0.20.2/0.3 2222 (,)0.1log0.4log0.3log0.2log0.125t x z =+= 0.1/0.20.4/0.30.3/0.20.2/0.3 2222 ( ,)0.1log0.4log0.3log0.2log0.125t y z =+= 由结果可以看出， 由于相对来说大的多， 因此说明在资源禀赋和外部环境之间存在着较大 的互补性，只要特定的资源和特定的环境相结合，发生创新的概率就较大，而与学科组织结构的关系不 大。同时也说明资源禀赋与组织结构、外部环境与组织结构之间的互补性较小。在这种简单的情况下从 假设条件中也可以看出这个规律， 但对于拥有多种可能组合的学科复杂性创新行为来说， 这是一种很有 效方法。 (, )t x y 5-4 本章小结 5-4 本章小结 本章是在第四章基础上作了进一步拓展， 将学科创新行为方式从自组织转变到他组织层面。 通过对 影响因素的分析，构建了学科创新行为他组织方式景观，并分别对资源禀赋、外部环境、组织结构、特 定性知识及学科文化这五个元素进行了 nk 模型的理论分析及数值分析，得出了有益结论： （1） 通过对学科创新行为他组织方式景观中各个创新要素运行状态的研究， 寻找对创新过程起主要 促进或阻碍作用的主导反馈回路，并通过主导反馈回路，找到制约学科创新和发展的关键原因，为有关 制定促进创新的制度和机制提供依据。 47 基于创新行为分析的高校学科演化景观模型研究 48 （2）通过不同因素的调控来反映学科演化过程中的创新行为各主体的具体运行状态，以此为依据 来确定创新过程中的各个创新主体在什么状态下可达到合理运行， 通过何种方式才能达到合理运行， 从 而为相关制度和机制的合理性给出了评判标准。 （3）通过研究学科创新行为他组织方式的特性，可以对学科演化未来的发展变化趋势做出预测， 进而预见创新活动在发展变化过程中可能出现的问题。 河北工业大学硕士学位论文 49 第六章 结论与展望 第六章 结论与展望 6-1 主要研究结论 6-1 主要研究结论 学科是高等教育领域一个非常重要的研究对象。虽然近十年来，高校在凝练学科方向、汇聚学科队 伍、构筑学科平台等方面进行了大量实践和有益探索，但是到目前为止，大多数学者关于学科创新行为 方式的研究，普遍使用的是定性理论分析，基本属于个人观点陈述型和经验总结型，定量模型分析、实 证研究和大规模的统计调查研究较为稀少，研究的方法侧重于表层分析，不少研究深度不够，所得出的 结论往往缺乏实证基础；进行深刻的理论分析、实证分析和统计调查的研究还很少。 本文在已有的研究基础上，从科技创新元的角度，围绕高校学科创新行为方式进行了较为系统的 研究，以期能够予以新的认识和刻画，更好地指导高校学科建设实践。主要工作包括： 第一，进行了大量的文献调查，综合国内外相关研究文献，着重对学科结构、 高校科研团队以及 学科演化的研究情况进行了梳理、分类、介绍和评述。 第二，本文从学科科技创新的角度出发，在引入科技创新元的概念基础上，对学科创新行为方式的 概念加以认识， 本文中的学科创新行为方式就是指学科内部科技创新元之间的交互作用状态。 在此基础 上，将学科创新行为方式看作是一个复杂适应系统，并且结合影响矩阵，根据将科技创新元之间交互作 用状态，将科技创新元之间的关系分为随机分散型、单核心型、模块型、局域型以及小世界网络型。 第三，把适合度景观与 nk 模型引入到学科演化中，本文把学科创新的过程看作是一个不断攀登高 峰的过程，即学科创新行为方式适合度研究的目标就是要为学科提供一张全面的学科发展模式地形图， 使学科能够在崎岖不平的山地上发现最高的山峰或者最适合攀登的山峰， 然后找出一条最佳路径， 用最 小的代价尽快登上峰顶。 同时能够根据山地的变化， 不断的调整自己的位置， 始终占领山地的最高峰顶。 第四，将科技创新元看作是学科创新系统中一个具有智能的主体（agent） ，围绕“不同类型的学 科创新行为方式会带来怎样的学科行为和学科绩效” 这一基本主题， 选取和本文对科技创新元之间关系 分类相对应的随机型、集中型、模块型、局域型、小世界型 5 种影响矩阵，对这 5 种影响矩阵下学科行 为进行了计算机模拟仿真，分析了不同影响矩阵所带来的不同特征，得出了若干结论。 第五，拓展了学科创新行为方式的自组织特性，将资源禀赋、外部环境、组织结构、特定性知识 及学科文化同样作为学科创新主体， 他们对于学科创新绩效有着莫大的关系， 从而为相关制度和机制的 合理性给出了评判标准。 6-2 进一步研究展望 6-2 进一步研究展望 本文的研究只是将影响矩阵和适合度景观方法结合， 对学科创新行为方式进行了初步研究， 许多深 层次的问题有待进一步地去探索。 首先，适合度景观方法研究的重点之一就是局域搜索能力，即主体都要通过不断的搜索，达到局域 最高峰，并最终达到全局最高。在本文中，假设每个科技创新元都具有相同的搜索能力，但这种情况在 实际中是不存在的。 因此， 下一步研究的重点是分析主体不同的搜索机制会带来怎样学科整体适合度的 变化。 基于创新行为分析的高校学科演化景观模型研究 50 其次，科技创新元之间的交互作用对于每个科技创新元既有积极影响，又有消极影响。积极影响主 要是指科技创新元之间进行网络化协作， 而消极影响则指科技创新元之间的平等或恶性竞争。 不同的类 型会对学科总体绩效及学科搜索行为产生怎样的影响，尚需进一步深入探索。 最后， 本文中所作的学科创新行为方式都是泛指高校中所有学科， 下一步应该针对某一个具体学科， 比如某某大学材料学科的学科创新行为方式进行实证分析。 总的来说，学科发展演化问题是高等教育中一个比较新的课题，由于笔者水平有限，对有关问题的 研究可能还存在很多的不足之处， 希望本论文的工作能够起到抛砖引玉的作用， 使对此有兴趣的研究者 能从中找到一些有价值的灵感或思路，为该方面的研究尽一些绵薄之力。 河北工业大学硕士学位论文 51 参考文献 参考文献 1 王梅，陈士俊，王怡然.我国高校学科建设研究评述j中国地质大学学报（社会科学版） ，2006 （1） ：76-81. 2 美布鲁纳著.邵瑞珍译.教育过程m.北京：文化教育出版社，1982 3 爱弥尔涂尔干. 教育思想的演进m. 李康译.上海：上海人民出版社，2003：144-145 4 美伯顿.r.克拉克著，王承绪等译. 高等教育新论m. 浙江：杭州大学出版社，1994 5 king ar，brownell j. the cumculum and the disciplines of knowledge john wiley， new york，1996 6 whitley r. the intellectual and social organization of the sciences clarendon press， oxford，1984 7 陈燮君学科学导论-学科发展理论探索m上海：上海三联书店，1991 8 郝克明，汪永锉. 中国高等教育结构研究m. 北京：人民教育出版社，1987 9 汪永铨中国高等教育结构研究m北京:人民教育出版社，1988 10 雷炜. 高校学科专业结构调整现状分析与对策初探j.中国高教研究，2004（2） ：36-38 11 陈玉祥科学选择的理论、方法及其应用m北京：机械工业出版社，1994 12 庞青山大学学科结构与学科制度研究d上海：华东师范大学的博士论文，2004 13 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