□王兆旭薛惠鋒

[1. 西北工業(yè)大學(xué) 西安 710072；2. 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院 北京 100048]

基于QS和ARWU排名體系的我國工科大學(xué)與世界一流大學(xué)的差距分析

□王兆旭1薛惠鋒2

[1. 西北工業(yè)大學(xué) 西安 710072；2. 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院 北京 100048]

通過分析我國工科大學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，采用基于類平均的聚類分析算法，分別對QS和ARWU中的大學(xué)進(jìn)行聚類分析，并劃分出我國工科大學(xué)所在的類，進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)我國工科大學(xué)在學(xué)術(shù)評價、雇主評價、師均引用率、師生比和國際學(xué)生比例、PUB（被科學(xué)引文索引和社會科學(xué)引文索引收錄的論文數(shù)）、N & S（在《自然》和《科學(xué)》上發(fā)表論文的折合數(shù)）、HiCi（各學(xué)科領(lǐng)域被引用次數(shù)最高的科學(xué)家數(shù)）和PCP（上述五項(xiàng)指標(biāo)得分的平均值）上，與世界一流大學(xué)相比存在的差距，指出了我國工科大學(xué)的建設(shè)方向。

QS；ARWU；一流大學(xué)；聚類分析

一、概述

我國高等教育體制是在1952年按照蘇聯(lián)模式對全國高校進(jìn)行院系調(diào)整之后建立起來的，1978年以后，大學(xué)逐漸向科學(xué)研究、綜合性方向發(fā)展，出現(xiàn)以工科見長的綜合性大學(xué)。進(jìn)入上世紀(jì)九十年代后，為構(gòu)建科學(xué)化、體系化的大學(xué)教育體系，按照建設(shè)目標(biāo)和水平對大學(xué)進(jìn)行分類，按照“世界一流”“國內(nèi)一流”“985工程”“211工程”“重點(diǎn)”“一般”6類對大學(xué)進(jìn)行層次分類。

世界一流大學(xué)是一個國家的科技和社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，學(xué)科建設(shè)是大學(xué)發(fā)展的平臺，是大學(xué)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)三大社會功能的基礎(chǔ)。當(dāng)今時代，任何重大工程、社會問題的解決，都離不開社會科學(xué)與自然科學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的協(xié)同作戰(zhàn)。因此，基礎(chǔ)學(xué)科的建設(shè)成為任何一所世界一流大學(xué)，當(dāng)然也包括理工科大學(xué)學(xué)科建設(shè)必不可少的內(nèi)容。

較具科學(xué)性的觀點(diǎn)是：“世界一流”大學(xué)就是對人類社會做出了重大貢獻(xiàn)，并得到國際社會公認(rèn)的高水平大學(xué)。以此類推，“國內(nèi)一流”大學(xué)的概念應(yīng)該是：對中國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，并得到全國普遍公認(rèn)的高水平大學(xué)。在我國“985工程”中的工科大學(xué)不僅擔(dān)負(fù)著建設(shè)“國內(nèi)一流”，力爭“世界一流”大學(xué)的重任，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中也發(fā)揮著重要作用。

為構(gòu)建科學(xué)、客觀的高校評價標(biāo)準(zhǔn)，找到高校爭先創(chuàng)優(yōu)的差距，本文分別以評價體系科學(xué)規(guī)范，結(jié)果客觀全面世界認(rèn)可度較大的QS（Quacquarelli Symonds World University Rankings）和ARWU（Academic Ranking of World Universities）中的大學(xué)作為研究對象，采用基于類平均的聚類分析算法，對相關(guān)大學(xué)進(jìn)行分類，進(jìn)一步比較我國工科大學(xué)在同類大學(xué)中的優(yōu)勢和劣勢，以及與世界一流大學(xué)在各方面指標(biāo)上的差距，為我國工科大學(xué)的發(fā)展建設(shè)提供參考和借鑒。

二、基于類平均的聚類分析算法

聚類分析（cluster analysis）是一組將研究對象分為相對同質(zhì)的類（或群組）的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)。目標(biāo)就是在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來分類，在分類的過程中，不必事先給出一個分類的標(biāo)準(zhǔn)，聚類分析能夠從樣本數(shù)據(jù)出發(fā)，自動進(jìn)行分類。而且聚類能夠作為一個獨(dú)立的工具獲得數(shù)據(jù)的分布狀況，觀察每一類數(shù)據(jù)的特征，集中對特定的類集合作進(jìn)一步地分析。采用此方法可以對我國985工科大學(xué)進(jìn)行相應(yīng)分類，以便找到相同類的共性特征。

系統(tǒng)聚類法是常用的一種聚類分析方法，其基本原理是：首先將每個樣品各視為一類，定義類與類之間的距離，將距離最短的兩類合并稱為一個新類；在計(jì)算新類與其它類之間的距離，將距離最短的兩類再合并為一個新類。如此循環(huán)下去，直到所有樣品全部合并為一個大類為止。最后，在根據(jù)事先給定的分類臨界值與類間距進(jìn)行比較，確定分類結(jié)果。

Gs與Gt是兩個類，類Gs與Gt之間的距離：

新類遞推公式：

本文的分析中，指標(biāo)個數(shù)為1，以總分為指標(biāo)（總分是各因素的加權(quán)和），樣品個數(shù)由排名中大學(xué)數(shù)來確定。

三、QS排名中我國工科大學(xué)的差距分析

QS排名采用六個因素的指標(biāo)來衡量世界各大學(xué)水平，這六個指標(biāo)分別是：學(xué)術(shù)評價、雇主評價、師生比、師均引用率、國際學(xué)生比例和國際教師比例。各因素在總分中所占比例分別是：40%、10%、20%、20%、5%和5%。下面將針對QS在2014年發(fā)布的世界前500名大學(xué)的排名結(jié)果進(jìn)行研究，首先，根據(jù)世界前500名大學(xué)的得分，采用類平均的聚類法進(jìn)行分類；然后，根據(jù)類間距離門限值并結(jié)合實(shí)際情況，確定分類組數(shù)；最后，統(tǒng)計(jì)出各類的分?jǐn)?shù)區(qū)間以及我國985工科大學(xué)所屬的分類。

（一）QS排名結(jié)果中世界大學(xué)的聚類分析

如表1所示，我國985工科大學(xué)在QS排名中共有7所985工科大學(xué)進(jìn)入前500名，其中清華大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)排名在前200；同濟(jì)大學(xué)和東北大學(xué)排名在前400；北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和華中科技大學(xué)排名在第400～500名間。

表1 2014年QS排名中我國985理工科院校情況統(tǒng)計(jì)

對2014年QS排名進(jìn)行分析后的結(jié)果如表2所示。

表2 QS排名中的聚類分析結(jié)果以及我國985工科大學(xué)的分類情況

根據(jù)各高校的總分得分情況，取類間距門限值為10.0時，可將參與排名高校分為五類。第一類至第五類的分?jǐn)?shù)段由高到低排列，即第一類高校實(shí)力最強(qiáng)，第二類次之，以此類推，第五類內(nèi)的高校實(shí)力最弱。我國985工科大學(xué)分類的結(jié)果中，除了清華大學(xué)進(jìn)入第二類、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)進(jìn)入第三類外，其它工科大學(xué)都分布在第五類，可是，我國工科大學(xué)水平差距較大，沒有形成梯隊(duì)式發(fā)展?fàn)顩r。

如圖1所示，QS排名前500名高校的總分分布情況，總分呈“金字塔”式分布，分?jǐn)?shù)越高的大學(xué)總數(shù)越少。分?jǐn)?shù)大于45時，隨著總分?jǐn)?shù)的增大，高校數(shù)量近似呈現(xiàn)線性下降；分?jǐn)?shù)小于45分，隨著總分?jǐn)?shù)的增大，高校數(shù)量近似呈現(xiàn)指數(shù)級的下降。總分在45分以下的約有200所高校，70分以上的約有100所高校。

圖1 QS排名中高?？偡值姆植记闆r

（二）我國985工科大學(xué)與QS排名結(jié)果的分類對比

根據(jù)以上QS排名中的大學(xué)分類，進(jìn)一步比較我國工科大學(xué)與各類大學(xué)在六個影響因素上的差距。采用六邊形分別代表六個影響因素，六邊形中心位置代表得分為0，中心向外得分線性增大，虛線頂端代表滿分100，則六邊形合圍的面積越大，代表高校的實(shí)力越強(qiáng)，發(fā)展也越均衡。

如圖2所示，對比各類高校在六個因素方面的差距情況。從圖中可以看出，第一類、第二類和第三類大學(xué)在六個因素上都拉開了差距；第四類和第五類僅在學(xué)術(shù)評價、雇主評價、師生比和師均引用率上存在明顯差距，第四類和第五類在國際學(xué)生比例和國際教師比例上難以區(qū)分高低。從對比結(jié)果可知，處于第五類高校要想邁上新的臺階，需要在學(xué)術(shù)評價、師均引用率、雇主評價和師生比等四個因素方面多投入精力；當(dāng)進(jìn)入第四類后，要想發(fā)展再上臺階，需要在六個因素上全面發(fā)力，爭取進(jìn)入更高的一類高校行列。

圖2 QS高校分類中各因素平均得分對比情況

如圖3所示，分析我國985工科大學(xué)平均水平在分類中的位置以及與一流大學(xué)的差距。我國985工科大學(xué)的平均水平在雇主評價和師生比上達(dá)到了第三類的平均水平；在學(xué)術(shù)評價和師均引用率上接近第四類的平均水平；在國際教師比例和國際學(xué)生比例上均落后于第五類大學(xué)的平均水平。由此可見，國際化辦學(xué)水平是我國985工科大學(xué)的短板。

圖3 我國985工科大學(xué)平均水平在QS分類中各因素對比情況

如圖4所示，清華大學(xué)與第一類、第二類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，清華大學(xué)在學(xué)術(shù)評價、雇主評價和師生比等三個方面達(dá)到了第一類大學(xué)要求。從之前的分類結(jié)果可知，清華大學(xué)屬于第二類，但在師均引用率、國際學(xué)生比例和國際教師比例上卻并未達(dá)到第二類大學(xué)的平均水平。因此，清華大學(xué)如果能夠采取措施，更多地引進(jìn)外國高水平師資來校任教，吸引更多國外留學(xué)生前來學(xué)習(xí)，不僅能夠提高國際教師和學(xué)生比例，而且對于師均引用率的提升也會產(chǎn)生積極影響。另外，還應(yīng)進(jìn)一步鼓勵本校在職教師發(fā)表更多高水平的學(xué)術(shù)論文。

圖4 清華大學(xué)在QS分類中各因素對比情況

如圖5所示，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與第二類、第三類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在師均引用率和師生比兩個方面達(dá)到或接近第二類平均水平。從之前的分類結(jié)果可知，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)屬于第三類，但在國際學(xué)生比例和國際教師比例上沒有達(dá)到第三類大學(xué)的平均水平，差距非常大。因此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)如果能更多地引進(jìn)國外高水平學(xué)者來校任教，吸引更多國外留學(xué)生前來學(xué)習(xí)，必將推動大學(xué)整體水平的提高。同時繼續(xù)保持師均引用率、學(xué)術(shù)評價和雇主評價等方面的發(fā)展優(yōu)勢。

圖5 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在QS分類中各因素對比情況

如圖6所示，同濟(jì)大學(xué)與第四類、第五類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，同濟(jì)大學(xué)在雇主評價方面達(dá)到第四類大學(xué)的平均水平，在學(xué)術(shù)評價和師生比兩個方面與第五類大學(xué)平均水平相當(dāng)。從之前的分類結(jié)果可知，同濟(jì)大學(xué)屬于第五類，但在師均引用率、國際學(xué)生比例和國際教師比例上沒有達(dá)到第五類大學(xué)的平均水平且差距較大。因此，同濟(jì)大學(xué)如果能更多地引進(jìn)國外高水平學(xué)者來校任教，吸引更多國外留學(xué)生前來學(xué)習(xí)，不僅能夠提高國際教師和學(xué)生比例，而且對于師均引用率也會產(chǎn)生積極的推動作用。同時鼓勵本校在職教師發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文以提高師均引用率。

圖6 同濟(jì)大學(xué)在QS分類中各因素對比情況

如圖7所示，東北大學(xué)與第四類、第五類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，東北大學(xué)在師均引用率和國際學(xué)生比例方面超過了第五類大學(xué)的平均水平，在雇主評價和師生比兩個方面接近第五類大學(xué)平均水平。從之前的分類結(jié)果可知，東北大學(xué)屬于第五類，但在學(xué)術(shù)評價、國際教師比例、雇主評價和師生比四個方面都沒有達(dá)到第五類大學(xué)的平均水平，在學(xué)術(shù)評價和國際教師比例方面差距較大。因此，東北大學(xué)如果能夠更多地引進(jìn)國外高水平學(xué)者來校任教，同時提高學(xué)術(shù)影響力，才能鞏固在第五類大學(xué)中的排名。此外，師生比低于第五類平均水平也從側(cè)面提醒需要適度擴(kuò)大教師規(guī)?；蛘呖刂普猩?guī)模。

圖7 東北大學(xué)在QS分類中各因素對比情況

由以上對比分析可知，我國985工科大學(xué)與QS大學(xué)分類相比，共同的短板是國際教師比例均低于國際同類高校；與世界一流大學(xué)相比，在學(xué)術(shù)評價、雇主評價、師均引用率、師生比和國際學(xué)生比例上大都在不同方面存在一定的差距，各工科大學(xué)需要根據(jù)自身情況制定不同的發(fā)展策略，以提高各自學(xué)校的綜合辦學(xué)水平。

四、ARWU排名中我國工科大學(xué)差距分析

ARWU排名采用六個指標(biāo)來衡量世界各大學(xué)水平，這六個指標(biāo)分別是：Alumni（諾貝爾獎和菲爾茲獎的校友折合數(shù)）、Award（獲諾貝爾獎和菲爾茲獎的教師折合數(shù)）、HiCi（各學(xué)科領(lǐng)域被引用次數(shù)最高的科學(xué)家數(shù)）、N&S（在《自然》和《科學(xué)》上發(fā)表論文的折合數(shù)）、PUB（被科學(xué)引文索引和社會科學(xué)引文索引收錄的論文數(shù)）、PCP（上述五項(xiàng)指標(biāo)得分的師均值）。各因素在總分中所占比例分別是：10%、20%、20%、20%、20%和10%。

下面針對ARWU在2014年發(fā)布的世界前500名大學(xué)的排名結(jié)果進(jìn)行研究，首先，根據(jù)世界前500名大學(xué)的得分，采用類平均的聚類法進(jìn)行分類；然后，根據(jù)類間距離門限值并結(jié)合實(shí)際情況，確定分類組數(shù)；最后，統(tǒng)計(jì)出各類的分?jǐn)?shù)區(qū)間以及我國985工科大學(xué)所屬的分類。

（一）ARWU排名結(jié)果中世界大學(xué)的聚類分析

如表3所示，我國共有10所985工科大學(xué)進(jìn)入ARWU排名前500名，其中清華大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)排名在前200名；哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)和東北大學(xué)排名在前300名；北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)排名在第300～400名間；天津大學(xué)排名在第400～500名間。

表3 2014年ARWU排名中我國985工科院校情況統(tǒng)計(jì)

如圖8所示，給出了ARWU排名前500名高校的總分分布情況，從該圖中直觀看出，總分分布總體呈現(xiàn)指數(shù)型分布，總分大于70分的高校數(shù)量非常少且75～90分區(qū)間高校數(shù)量為0，出現(xiàn)了斷層?？梢娨訟RWU標(biāo)準(zhǔn)劃分的高校總分“貧富差距較大”，處于金字塔尖的高校非常少。分?jǐn)?shù)在10～30區(qū)間，隨著總分?jǐn)?shù)的增大，高校數(shù)量近似呈現(xiàn)指數(shù)級的急劇下降?？偡衷?0分以上的高校少于50所，30分以下的約有400所高校。

圖8 ARWU排名中高校總分的分布情況

如表4所示，對2014年ARWU排名進(jìn)行分析。根據(jù)各高校的總分得分情況，取類間距門限值為10.0時，可分為五類，此時最小類間距為11.8975。第一類至第五類分別代表分?jǐn)?shù)段由高到低的組合，即第一類高校實(shí)力最強(qiáng)，第二類次之，以此類推，第五類內(nèi)的高校實(shí)力最弱。從表中可以看出，前10名的高校都在第一類、第二類和第三類；第12～43名的高校集中分布在第四類；后455名的高校集中在第五類。我國985工科大學(xué)都分布在第五類。在ARWU排名中，我國工科大學(xué)普遍得分較低。同時，第一類～第四類中的高校均在前50名，可以看成都是世界一流大學(xué)。從QS和ARWU的分類結(jié)果也可以看出，ARWU排名對于第100～400名高校的差異化不敏感。

（二）我國985工科大學(xué)與ARWU排名結(jié)果的分類對比

根據(jù)上述對ARWU排名結(jié)果中的大學(xué)分類，進(jìn)一步比較我國工科大學(xué)在六個影響因素上的差距。同樣采用六邊形分別代表六個影響因素，六邊形中心位置代表得分為0，中心向外得分線性增大，虛線頂端代表滿分100，則六邊形合圍的面積越大，代表高校的實(shí)力越強(qiáng)，發(fā)展也越均衡。

如圖9所示，ARWU分類結(jié)果中各類高校分別取平均后的六因素得分情況。從圖中可以看出，第一類、第二類、第四類和第五類在六個因素上都拉開了差距；第三類和第四類在PUB上沒有差距。從結(jié)果對比可知，處于第五類高校要想邁上新的臺階，需要在六個因素的各個方面增強(qiáng)關(guān)注度；當(dāng)進(jìn)入第四類后，要想發(fā)展再上臺階，需要在PCP、Alumni、Award、HiCi和N&S方面發(fā)展，不斷進(jìn)入更高的一類高校中。

如圖10所示，我國985工科大學(xué)平均水平在分類中的位置以及與一流大學(xué)的差距所在。我國985工科大學(xué)的平均水平在PCP、Alumni、Award、HiCi和N&S等五個方面接近第五類的平均水平；在PUB上超過第五類的平均水平，這也是近年來國內(nèi)高校注重發(fā)表論文數(shù)量的成果體現(xiàn)。顯然，與諾貝爾獎和菲爾茲獎相關(guān)的Alumni和Award是我國985工科大學(xué)的一個短板，大部分還沒有實(shí)現(xiàn)零的突破。

表4 ARWU排名中的聚類分析結(jié)果以及我國985工科大學(xué)的分類情況

圖9 ARWU高校分類中各因素平均得分對比情況

圖10 我國985工科大學(xué)平均水平在ARWU分類中各因素對比情況

如圖11所示，清華大學(xué)與ARWU第四類、第五類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，清華大學(xué)在PUB、N&S和Alumni等三個方面超過了第五類要求，特別是PUB達(dá)到了第四類的平均水平；在PCP和HiCi兩個方面達(dá)到了第五類的平均水平；在Award上遠(yuǎn)低于第五類平均水平。從之前的分類結(jié)果可知，清華大學(xué)屬于第五類。因此，若想在ARWU排名中迅速提升，清華大學(xué)需要在諾貝爾獎和菲爾茲獎上有所突破，同時也應(yīng)注重高被引論文的發(fā)表（HiCi）和師均引用率的提高（PCP）。

如圖12所示，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與ARWU第四類、第五類大學(xué)的對比情況。從圖中可以看出，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在PCP、PUB、N&S和HiCi等四個方面均達(dá)到并超過了第五類平均水平。從之前的分類結(jié)果可知，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)屬于第五類，但在與諾貝爾獎和菲爾茲獎相關(guān)的Alumni和Award上得分為0，低于同類大學(xué)的平均水平。因此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)如果能在諾貝爾獎和菲爾茲獎上有所突破，必將使其在ARWU的排名顯著提高。同時繼續(xù)保持六個因素的發(fā)展，才能進(jìn)入世界一流大學(xué)行列。

圖11 清華大學(xué)在ARWU分類中各因素對比情況

圖12 中國科技大學(xué)在ARWU分類中各因素對比情況

五、結(jié)論

從QS和ARWU排名高校的分類結(jié)果以及我國985工科大學(xué)分類對比的結(jié)果來看，我國工科大學(xué)整體與世界一流大學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)存在著較大的差距，只是清華大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等少數(shù)高校相應(yīng)稍好一些?？傮w來看，我國工科大學(xué)在邁向世界一流大學(xué)過程中，首先需要在國際化辦學(xué)（如國際化教師和學(xué)生比例），高質(zhì)量研究成果（如獲諾貝爾和菲爾茲等大獎）等方面補(bǔ)齊短板，在各方面因素都達(dá)到同類大學(xué)的平均水平之后，仍然需要在科研（如高被引論文數(shù)量、學(xué)術(shù)評價等）和教學(xué)（師生比、雇主評價等）繼續(xù)保持優(yōu)勢，這樣才有利于高效、迅速地步入世界一流大學(xué)的行列。

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Analysis on the Gap Between Chinese Technological Universities and the World First-Class Universities Based on the QS and ARWU Ranking System

WANG Zhao-xu1XUE Hui-feng2
(1. Northwest Polytechnical University Xian 710072 China; 2. China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering Beijing 100048 China)

Through the analysis of the current development of Chinese technological universities, we focus on the universities ranked in QS and ARWU respectively by clustering algorithm based on the cluster analysis and divide their class, further find out the gap between Chinese technological universities and the world first-class universities from aspects namely academic evaluation, employer evaluation, citations per faculty, student-to-faculty ratio, international student ratio, PUB (papers indexed in major citation indices), N&S (Nature and Science), HiCi(highly cited researchers) and PCP (per capita academic performance), fianlly point out the construction direction of Chinese technological universities.

QS; ARWU; first-class university; cluster analysis

G64

A

10.14071/j.1008-8105(2017)04-0106-07

編 輯 張莉

2016 - 10 - 27

王兆旭（1981- ）男，博士，西安工業(yè)大學(xué)信息化建設(shè)辦公室主任；薛惠鋒（1964- ）男，教授，中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院院長.