耦合視角下的高校科研與教育系統(tǒng)關系
——以美國百強高校為例

何舜輝，杜德斌，林　宇，劉樹峰

(1.華東師范大學城市與區(qū)域科學學院，上?！?00241； 2.華東師范大學科技創(chuàng)新與發(fā)展戰(zhàn)略研究中心，上?！?00062)

知識經(jīng)濟背景下，大學已成為國家與區(qū)域知識創(chuàng)新體系的主體，不僅承擔著人才培養(yǎng)的任務，更肩負著重要的基礎研究功能[1]。大學基本職能由單一性向復合性(科研與教育)轉變的同時，也衍生了諸如“科研中心化、教育邊緣化”或“科研關系失衡或脫離”等矛盾。厘清兩者的互動關系及協(xié)同作用機理，也因此成為當前學界與政界普遍關注的議題。國內(nèi)外學者基于不同學科背景(教育學、管理學與經(jīng)濟學等)，就“如何平衡科研與教育”，“以科研支撐教育發(fā)展”等一系列問題展開有益探討，力求通過協(xié)調兩者關系，提升大學科教資源配置效率，以及更好地服務社會經(jīng)濟發(fā)展。

追溯相關文獻發(fā)現(xiàn)，自洪堡[2]提出“教學、科研統(tǒng)一”的觀點以來，有關科教關系的學術命題探討一直未曾停歇。雖然部分學者發(fā)聲，高校需回歸教育本職，但主流學者更多聲援于科教融合的思想，提倡兩者相輔相成，協(xié)同發(fā)展。提高科學研究與高等教育深度融合也成為當代大學提升綜合建設水平的普遍做法與人才培養(yǎng)的重要途徑[3]。實證研究方面上，費爾德曼在對美國一些研究做了綜述之后，發(fā)現(xiàn)對教師科研產(chǎn)出(或學術成就)的各種測量與學生對于教師教學的評價之間都是正相關[4]；國內(nèi)學者韓淑偉等[5]、李寶斌[6]和喬聯(lián)寶[7]等也相繼從不同側面對高?？蒲信c教育水平進行測度，并檢驗兩者關系，得到正向關聯(lián)的結論，且這種相關程度隨著時代的發(fā)展呈現(xiàn)不同的態(tài)勢。另外也存在一些研究，表明兩者之間存在較弱的相關性[8-9]。盡管由于取證的關鍵因子差異，導致研究結論存在一定爭議，但理論上，相統(tǒng)一的觀點仍被廣泛接受，即高校的科研與教育系統(tǒng)有著自身的規(guī)律和特點，但在現(xiàn)代大學范圍內(nèi)，二者卻是可以相互耦合、協(xié)調發(fā)展的[10-11]。但對于兩者關聯(lián)程度，以往研究多轉化為相關度進行測度，由于替代指標單一，或缺乏令人信服的調研證據(jù)支撐，不能全面刻畫高校研究與教育水平，且在兩者共生發(fā)展的機理解釋較為薄弱，因此亟待研究方法改進與數(shù)據(jù)取證來源的拓展。

近年來，隨著統(tǒng)計學與復雜性科學的不斷深化發(fā)展，系統(tǒng)耦合理論與模型在人文社會科學研究中得到廣泛應用[12]。耦合的實證思路不同于傳統(tǒng)回歸方法，能夠以系統(tǒng)論的思想綜合而全面揭示變量間的協(xié)調機理，并從“量擴”和協(xié)調的“質升”兩個方面量化系統(tǒng)的發(fā)展水平。鑒于此，本文將基于科教相統(tǒng)一的原則，引入耦合協(xié)調模型，并以美國百強樣本高校的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，定量揭示高校教育與科研水平時序變化特征，以及兩者之間的交互脅迫、動態(tài)耦合的規(guī)律，以期為中國高校建設提供理論借鑒和實踐指導。

1　高?？平滔到y(tǒng)耦合協(xié)調機理

耦合理論來源于物理學，指的是系統(tǒng)或系統(tǒng)要素之間通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象，“協(xié)調發(fā)展”則指兩系統(tǒng)在耦合并彼此依賴的基礎上實現(xiàn)正向和諧變化的過程。實際上，高?？蒲信c教育功能的發(fā)揮，可以視為兩個子系統(tǒng)內(nèi)各要素(科研團隊、財力投入、教職團隊等)等要素相互作用的結果。由于高校教職團隊和科研隊伍的角色中是結合在一起的，這些要素本身在兩個系統(tǒng)中的重復性構成兩者耦合的通道，形成了科教系統(tǒng)之間具有復雜性、不確定性和適應性特征的交互耦合關系。

從良性互動的角度看，這種耦合作用表現(xiàn)為：首先科研豐富了教學理論成果，促進了學科建設。從歷史角度考察，美國一批一流大學新興學科建立與科研發(fā)展相輔相成、息息相關。如在林肯實驗室的帶動下，MIT的通訊、電子、計算機、生物物理學等學科逐漸成為世界一流學科。勞倫斯實驗室利用回旋加速器,發(fā)展了醫(yī)學物理、理論物理、輻射檢測技術等新興科技領域，同時促進了加州大學伯克利分校生命科學、高溫化學等相關學科的快速成長。其次科研有助于人才培養(yǎng)。教師從事科研，有益于擴展知識邊界，并在教學中將知識轉移與傳導給在校生，而學生在參與科研活動中，亦能通過“干中學”接觸領域前沿知識與技術，快速掌握專業(yè)技能。從另一個維度看，教學也會反作用于科研活動。首先教學活動是教師傳播新思想、新知識與新技術的重要途徑，通過科研與教學相結合，加速了科研成果的擴散，助推科研的發(fā)展。其次，高校教學培育的大量科研人才，為科研注入了源源不斷的人力資本，從國內(nèi)外的論文與專利來看，學生(尤其博士、碩士研究生)更是科研產(chǎn)出的主力軍?？梢?，高校師生從事科研活動，對高校科研能力的提升和教學的進步均起到了一定的正向影響?？蒲型苿咏逃l(fā)展的同時，教育也會反推科研進步，科教系統(tǒng)之間存在交互契合而螺旋上升的協(xié)調機制，這為引入耦合協(xié)調模型定量分析兩者動態(tài)耦合特征奠定了理論基礎。

2　研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1　指標體系的構建

基于系統(tǒng)投入與產(chǎn)出的視角分別構建科研與教育能力評價體系。首先以科研經(jīng)費(財力)與科研團隊(人力)來反映科研投入水平。由于近年來美國高校的研發(fā)經(jīng)費超過一半來自聯(lián)邦政府，因此在財力投入指標中除了用研發(fā)經(jīng)費來衡量高校科研財力投入之外，用聯(lián)邦研發(fā)經(jīng)費占全部研發(fā)經(jīng)費比例表示聯(lián)邦對美國高校的支持程度，該指標能夠反映聯(lián)邦政府未來對各高校科研的投入潛力。科研團隊反映人力的投入水平與質量，主要指標包括獲諾貝爾科學獎和菲爾茲獎的教師折合數(shù)(Award)和各領域被引用次數(shù)最高的科學家數(shù)量(Hici)等四個指標?？蒲谐晒笜税ㄔ贜&S上發(fā)表論文數(shù)量評分(N&S)和被SCIE和SSCI收錄的論文數(shù)量評分(PUB)兩項指標。另外，以高質量的學術成果來區(qū)分不同高校間的科研產(chǎn)出差異，主要衡量指標包括N&S上發(fā)表論文數(shù)量評分(N&S)和被SCIE和SSCI收錄的論文數(shù)量評分(PUB)。

教育系統(tǒng)同樣基于投入與產(chǎn)出的視角，從教職團隊、教學質量和教學成果三個方面來構建評價體系。由于教育經(jīng)費投入往往與教職團隊的具有較高的相關性，因此以人力投入來衡量教育投入水平具有一定代表性。本文以教職工規(guī)模和教職工獲獎數(shù)來反映教職團隊的規(guī)模與質量，教師作為科教融合培養(yǎng)模式的實施者，直接影響科教融合的實施效果和人才培養(yǎng)質量。在教育產(chǎn)出方面，主要考慮教學成果和教學質量兩個方面。由于教學的核心是人才的培養(yǎng)，而現(xiàn)代大學人才培養(yǎng)的目標基本包含知識層面(科研能力)以及實踐層面(創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力)。因此，衡量教學成果與教學質量的指標中，既涵蓋了體現(xiàn)科研能力的博士、SHE研究生等指標，也考慮了具有市場創(chuàng)新能力的校友等指標。

表1　美國高校科研與教育能力評價指標體系

2.2　數(shù)據(jù)來源說明

本文的數(shù)據(jù)包括二次引用數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)兩部分，其中獲諾貝爾科學獎和菲爾茲獎的教師折合數(shù)(Award)、各領域被引用次數(shù)最高的科學家數(shù)量(Hici)、在N&S上發(fā)表論文數(shù)量評分(N&S)、被SCIE和SSCI收錄的論文數(shù)量評分(PUB)以及獲諾貝爾獎和菲爾茲獎的校友折合數(shù)(Alumni)這五項指標數(shù)據(jù)引用自上海交通大學世界一流大學研究中心公布的“世界大學學術排名”評分結果，屬于二次引用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的具體折合計算方法詳見網(wǎng)站(http://www.shanghairanking.com)。其他指標數(shù)據(jù)為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要來源于亞利桑拉州立大學的大學績效測量中心網(wǎng)站。本文研究樣本選自“2011年世界大學學術排名”前100名的美國高校，由于有七所高校在一些指標方面缺乏相應數(shù)據(jù)，予以剔除，最終樣本共93所高校。

2.3　科教能力綜合評價方法

高校科研能力和教育能力可以通過線性加權求和法進行測算，計算公式為：

(1)

式中，ui為子系統(tǒng)綜合評價值，uij為各變量對子系統(tǒng)的貢獻大小，λij為各個序參量的權重，本文采用熵值法確定各個序參量的權重。

2.4　耦合協(xié)調度模型

衡量高?？蒲信c教育系統(tǒng)交互影響程度的耦合度模型，其計算公式為:

(2)

式中，C為耦合度，取值在[0，1]之間。f(x)和g(y)分別為高?？蒲兴胶徒逃皆u價綜合值。K為調節(jié)系數(shù)(K≥2)；α與β為權數(shù)，選取K=2 且α=β=1(認為高?？蒲信c科研功能具有同等重要性)。耦合度只能說明各系統(tǒng)相互作用程度的強弱，卻無法反映協(xié)調發(fā)展水平的高低。為避免這一不足，本研究引入耦合協(xié)調度模型，反映不同高?？蒲邢到y(tǒng)與教育系統(tǒng)交互耦合的協(xié)調程度，其表達式為：

(3)

式中，D為協(xié)調度，取值在[0，1]之間，它反映兩者的整體協(xié)同效應或貢獻。耦合度與協(xié)調度用以量化系統(tǒng)間的耦合協(xié)調情況，反映各系統(tǒng)間不同的耦合協(xié)調發(fā)展程度。對于耦合協(xié)調度的劃分，目前學術界尚無統(tǒng)一的標準，借鑒范斐[13]、楊武[14]等研究成果，本文對高校科教系統(tǒng)耦合度和協(xié)調度的評定標準與等級劃分情況如表2所示。

表2　耦合度與協(xié)調度類別劃分標準

3　實證結果

3.1　整體變化規(guī)律

(1)科研與教育能力時序變化。研究期內(nèi)美國高校總體科研綜合評價值都呈不斷提升的態(tài)勢，從0.170上升0.180。這是由于美國百強高校普遍注重科研的投入，這些高校往往得到聯(lián)邦政府、地方政府持續(xù)的科研經(jīng)費支持，另一方面這些高校不斷吸引著來自世界各國的人才，形成良性的科研創(chuàng)新制度安排，使得美國高校的科研水平持續(xù)不斷的增長。從增長率變化看，2008年以前增長速度較緩慢，2008年以后提升速度明顯加快。而教育綜合評價值則有所波動，呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，2008年以后出現(xiàn)下降主要由于受到金融危機等宏觀經(jīng)濟背景影響，從校友捐助、資產(chǎn)捐助以及博士畢業(yè)生等指標由出現(xiàn)負增長的現(xiàn)象，一定程度上抑制了教育能力的提升。盡管2008年之后有所回落，但基年期與期末年相比而言，仍有所提升，從0.174增加至0.191。

從時序變化來看，整體耦合協(xié)調度呈現(xiàn)不斷上升S型變化趨勢，由0.415提升到0.430，表明美國高校科研與教育系統(tǒng)整體處于不斷優(yōu)化發(fā)展的過程。根據(jù)表3結果，可以將美國百強高?？平恬詈蠀f(xié)調發(fā)展過程大致劃分為兩個階段：2005—2008年為第一階段(同向變化階段)，該時期高?？蒲兴脚c教育水平保持同向的增長變化趨勢，盡管科研能力的提升速度相對落后于教育能力，導致兩者耦合度下降，但總體協(xié)調度穩(wěn)步提升。2009—2011年為第二階段(異向變化階段)，該時期科研水平快速提升，但教育水平有所回落，兩者出現(xiàn)反向的變化趨勢，使得科教水平值逐漸趨同，耦合度有所回升，但協(xié)調度提升速度放緩?？梢姡?008年金融危機對美國高校的科教協(xié)調發(fā)展水平產(chǎn)生一定的影響，雖然受國家及地方科研持續(xù)性支持等因素的影響，高?？蒲兴饺员憩F(xiàn)出較強的提升后勁，但教育系統(tǒng)通過自身反饋給科研系統(tǒng)產(chǎn)生約束效應，出現(xiàn)約束瓶頸，總體科教協(xié)調發(fā)展水平受到一定的限制。

表3　科研與教育能力綜合評價值、耦合度與協(xié)調度

(2)耦合協(xié)調度時序變化。耦合度出現(xiàn)先下降后回升的U型變化，但整體耦合度值較高，達0.990以上。根據(jù)表2耦合度劃分標準，整體處于高度耦合階段，且這種高度耦合關系較為穩(wěn)定。說明科研系統(tǒng)與教育系統(tǒng)交互耦合的緊密度很強，科研系統(tǒng)和教育系統(tǒng)對彼此產(chǎn)生了積極的促進作用。對各高校兩系統(tǒng)綜合評價值進行線性回歸分析，相關系數(shù)r2005和r2011分別為0.81和0.78，擬合效果良好，說明兩者存在顯著正相關性，進一步論證科教系統(tǒng)之間較強的關聯(lián)程度。

3.2　校際間差異特征

(1)科研與教育水平分異特征。雖然高校整體科研與教育發(fā)展水平上升，但不同高校的發(fā)展速度存在差異，造成高校間發(fā)展水平的差距擴大或縮小。而校際間科研、教育分異程度的趨同或趨異，間接反映了兩者的同步性，會一定程度上影響總體協(xié)調水平，因此有必要探討兩者分異特征以及對整體協(xié)調水平的影響。

圖1　科研與教育綜合評價得分相關關系圖

基尼系數(shù)給出了反映各校之間能力差異程度的數(shù)量界線，可以較客觀、直觀地觀察兩極分化程度。結果表明(見圖2)，科研水平基尼系數(shù)值較高，且呈波動上升趨勢，而教育水平基尼系數(shù)值曲線呈相反的走勢，隨著時間推移，兩者差距不斷擴大。高?？蒲兴讲町愝^大，說明了科研投入與產(chǎn)出能力偏向于集中式累積增長。其中的一個重要原因是聯(lián)邦科研經(jīng)費支持差異，科研經(jīng)費支出這一項指標基尼系數(shù)較高，為0.44；而另一個原因是高層次科研人才校際分布的差異，如科

圖2　校際間科研水平與教育水平Gini系數(shù)變化

學院院士高度集中于名校，該指標基尼系數(shù)為0.60。這很大程度上體現(xiàn)了科研活動的馬太效應，即經(jīng)費、人才等科研資源的高度集聚進一步促進了科研活動的產(chǎn)出能力，產(chǎn)生外部性效應。而高校的另一個重要功能體現(xiàn)——教育水平則更傾向于均衡化發(fā)展，校際間差異較小，這是由于教育管理部門在教育資源配置過程中，強調區(qū)域或校際間均衡化布局，避免教育失衡的結果。從教師規(guī)模與教學成果指標(博士、研究生)來看，基尼系數(shù)分別為0.31，0.32和0.34，校際間區(qū)分度較低。

這種校際間分布“集中化”與“均衡化”的發(fā)展方向的背離，勢必會影響整體的協(xié)調發(fā)展水平，也進一步反映了目前高校教育資源均衡化的配置過程與科研活動的集聚性規(guī)律需求之間的矛盾。但需要指出的是，協(xié)調水平的增長主要來自于科研與教育水平增長帶來的貢獻，因此盡管兩者分異程度拉大，但總體協(xié)調度水平仍在提高。

(2)耦合協(xié)調度差異與類型劃分。整體上，美國高?？平恬詈蠌姸容^高，耦合類型較集中，84所高校處于高水平耦合階段，僅9所高校處于磨合階段，其他耦合類型缺失，但校際間的協(xié)調水平分異程度明顯，跨越4個梯度類型，呈“紡錘狀”規(guī)模等級結構。按照耦合度與協(xié)調度數(shù)值大小排序，依據(jù)表1劃分標準進行組合，可將美國高校耦合協(xié)調發(fā)展類型劃分以下六種類型(見表4)。

表4　美國百強高?？蒲信c教育能力耦合協(xié)調度類型

備注：只列出各類型排名靠前的高校，且排位與其排名位序一致。

(2)高度協(xié)調耦合型：高度協(xié)調耦合類型的高校科研和教育水平均處于美國較高層次，屬于第二梯隊。它們具有較高的耦合度和協(xié)調度，反映了科研與教育系統(tǒng)交互耦合作用強烈，相互促進，協(xié)同發(fā)展。這類高校類型居多，2005年有23所高校屬于這一類型，到2011年數(shù)目有所增加，達到30所。盡管MIT大學、加州大學伯克利分校等靠前的幾所高校為進入高度協(xié)調耦合型，但他們的科研水平和教育水平也較高，且協(xié)調度降級接近8.0，與哈佛大學和斯坦福大學的較為協(xié)調耦合度得分很接近。

(3)中度協(xié)調耦合型：中度協(xié)調耦合型屬于第三梯隊。這一類型高?？蒲兴胶徒逃骄幱谥械人?，但兩者能力表現(xiàn)相一致，因此耦合度仍較高。該類型的高校較集中，2005年有53所，2011年有47所。其中佛羅里達大學、紐約大學和北卡大學教堂山校區(qū)等7所大學科研與教育水平均有一定的提升，使得總體協(xié)調度水平發(fā)生躍遷進入高水平協(xié)調度耦合型。

(4)中度協(xié)調磨合型：與中度協(xié)調耦合型相比，該類型大學的科研水平與教育水平更加不協(xié)調，科研促進教育能力提升的作用不明顯。

(5)低度協(xié)調耦合型：這類型高校屬于第四梯隊，盡管科研與教育交互耦合作用較高，但是屬于低水平的耦合。

(6)低度協(xié)調磨合性：該類型高校不僅科研水平和教育水平較低，且兩者耦合度較低，科研與教育發(fā)展相對滯后，處于弱關聯(lián)的磨合時期，不能相互促進協(xié)調發(fā)展。

4　結論與討論

4.1　結論

在構建高校科研、教育評價體系基礎上，引入耦合模型來嘗試測度高?？蒲信c教育之間的關系，既有較好的理論意義，也通過實證檢驗了可行性。研究表明：

(1)整體上看，耦合關系處于高度耦合狀態(tài)，且較為穩(wěn)定。說明美國高?？蒲信c教育系統(tǒng)交互耦合的緊密度較高，高校的科研與教育互動作用得到發(fā)揮，這種高度關聯(lián)性通過回歸分析得到進一步驗證。時序上看，高?？蒲信c教育系統(tǒng)耦合協(xié)調關系表現(xiàn)為一種動態(tài)演化過程，可將高校整體耦合協(xié)調發(fā)展水平劃分為兩階段過程：具體包括耦合度下降、協(xié)調度穩(wěn)步提升的同向變化階段(2005—2008年)和耦合度回升、協(xié)調度上升速度放緩的反向變化階段(2008—2011年)。

(2)校際差異上看，高校科研與教育系統(tǒng)有著自身的演變規(guī)律與特點，科研水平的校際分布不均衡，且差異性呈上升態(tài)勢，而教育水平變化曲線呈相反的走勢，隨著時間推移，兩者間的差距不斷擴大。說明高?？蒲衅蛴诩惺嚼鄯e發(fā)展，而教育能力卻趨向于均衡化發(fā)展。這種校際間分布“集中化”與“均衡化”的發(fā)展方向的背離，勢必造成分高?？蒲信c教育發(fā)展的同步性降低，一定程度上會拉低整體的協(xié)調水平，也進一步反映了目前高校教育資源均衡化的配置過程與科研活動的集聚性規(guī)律需求之間的矛盾。

第一，完善的立法應當涵蓋其所調整對象的方方面面，反觀我國轉基因立法卻主要集中于轉基因技術的研發(fā)領域，對于轉基因食品的生產(chǎn)銷售以及售后領域規(guī)范完全適用《食品安全法》的相關規(guī)定，這就導致轉基因食品的特殊性問題難以對癥下藥，造成轉基因食品市場混亂。第二，我國出臺的轉基因食品安全監(jiān)管法律方面的文件很多，但其中多數(shù)法律法規(guī)是在調整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而對轉基因食品的銷售方面進行調整的法律法規(guī)不足。隨著越來越多的轉基因食品走入千家百戶，對轉基因食品進行具體詳細的規(guī)定不僅對于保護消費者知情權和自由選擇權等合法權益有重要作用，而且對于轉基因食品產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展也有重要意義。

(3)耦合度校際差異性較不明顯，絕大多數(shù)高校處于高水平耦合階段；而協(xié)調度水平校際間差異顯著，呈“紡錘狀”規(guī)模等級結構。對應耦合協(xié)調類型劃分標準，分為六大區(qū)域類型：極度協(xié)調耦合型、高度協(xié)調耦合型、中度協(xié)調耦合型、中度協(xié)調磨合型、低水平協(xié)調耦合型和低水平協(xié)調磨合型。通過類型的劃分，能夠直觀地反映各高校發(fā)展所處階段差異，為高校建設科教協(xié)同發(fā)展提供改進方向，諸如洛克菲勒大學、加州大學洛杉磯分校等少數(shù)磨合階段類型高校，應該審視自身教育方面上的短板，基于科教融合的思想，進一步促進科研輔助教學的能力，以提升總體協(xié)調度水平。而處于較低協(xié)調度水平的高校，科研與教育的綜合能力均較低，同時提升科研投入與教育投入仍是主要的努力方向。

4.2　討論

科研與教育功能的耦合與協(xié)調發(fā)展，是將知識的產(chǎn)生、傳播與傳承有機統(tǒng)一起來，體現(xiàn)了高水平大學的基本特征。本文的樣本高校作為美國高水平大學，一般具有科研與教育的良好基礎，擁有一流的師資、雄厚的科研經(jīng)費和豐碩的科研成果，從而具備開展科教融合得天獨厚的條件，將優(yōu)質科研資源轉化為教學和育人資源，大學發(fā)展和學科建設都會從科教融合實踐中獲得動力。因此在未來中國高水平大學建設中，應重視科研與教學資源的合理配置，堅持兩者相結合統(tǒng)一的基本原則。

這種多層面多維度的耦合協(xié)調關系需要指標體系盡量全面，但是受限于實證過程中量化統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可獲性，本文僅選取2005—2011年的前百強高校作為樣本，導致樣本間耦合關系的差異性特征較不明顯。在未來研究中，應進一步完善指標體系、賦權及評價方法，使得評價科教能力的評價結果更加完備、合理。同時可基于大數(shù)據(jù)獲取方法，橫向擴寬樣本量，縱向延伸觀察年限，這樣有助于更清晰地厘清科教耦合協(xié)調的交互脅迫、動態(tài)耦合規(guī)律演進脈絡，從而更好地揭示二者交互耦合的深層次機理。

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