科学通报 | 国家自然科学基金中心型学科发展政策分析及建议

中心型学科是连接基础和应用学科的桥梁，具有极强的交叉性、渗透性和辐射性特征，是科学突破和产业革命的关键枢纽。中国科学院化学研究所郑企雨等人在《科学通报》发表观点文章，以化学为例，研究中心型学科的“辐射效应”，阐释外部政策与学科自身发展之间的互作机制，为科学基金高质量学科体系提供理论支撑和政策建议。

学科是科学研究和教育的基本架构元素, 其发展既源于自身内涵的持续深化和边界的不断拓展, 也受到多种外在因素的影响, 均衡、协调、可持续的学科体系是科学技术高质量发展的关键. 学科体系建设与优化是国家自然科学基金的长期任务, 是提升基金资助效能的重要举措. 中心型学科是连接基础学科和应用学科的桥梁, 在整个学科体系中发挥重要作用, 通过“辐射效应”推动当代科学和技术的发展. 化学是一门典型的中心型学科, 为我国实现高水平科技自立自强和建设世界科技强国提供基础性、战略性支撑. 本文以化学为例, 系统研究中心型学科政策演进路径, 量化揭示政策驱动下的辐射效应, 阐释外部政策与学科自身发展之间的互作机制, 为自然科学基金构建适配大科学时代的高质量学科体系提供理论支撑和政策建议.

1 中心型学科的特征与辐射效应

中心型学科是指在整个科学体系中起桥梁作用的“中心科学”, 概念源于对自然科学内在结构的系统理解. 其拥有众多与其他学科密切相交的分支点, 上承数学、物理等基础学科的原理和模型, 下启材料、制造、能源、信息、医学等应用领域的物质、技术和工具, 具有极强的交叉性、渗透性和辐射性特征, 是科学突破和产业革命的关键枢纽. 物理、化学、生物等学科均具有一定中心型学科的特征, 其中尤以化学的中心性最为突出. 自Comte提出科学层级理论以来[1], 化学被认为是连接无机世界与有机生命世界的关键学科. Brown与LeMay在Chemistry: The Central Science中对这一思想的系统阐释, 使化学的中心性从哲学判断转化为现代科学体系与教育体系中的共识[2]. 作为自然科学的中心型学科, 化学一方面以量子力学和热力学等物理规律为基础, 将抽象的基本定律转化为分子结构、反应过程等可操作对象, 另一方面又为生命科学、医学及工程技术提供分子层面的统一解释路径和物质支撑.

基于科睿唯安(Clarivate Analytics)基本科学指标(ESI)数据库, 本研究利用“科学结构图谱”技术[3], 分析2018~2023年的5.6万篇高被引论文, 并以其约369万篇施引论文构建共被引关联网络, 以量化揭示化学在全球科学体系中的拓扑中心地位及对其他学科的差异化辐射模式(图1). 科学结构图谱基于高被引论文的同被引关系构建, 经聚类生成1.3万个“研究前沿”→1510个“研究领域”→141个“前沿研究领域群”三层结构并可视化; 学科归属依据研究领域中论文的学科占比进行判定, 以阈值40%作为化学学科的划分基线, 其他学科以各学科中排名第一的学科确定归属. 全球141个“研究领域群”的结构图显示, 化学学科位于图谱的右侧“咽喉”部位(黄色圆), 上接物理学, 左和下接生物医学, 直观证实化学作为连接非生命物质与生命世界的核心“节点”地位. 进一步分析“研究领域群”间的共被引关系发现, 在0.010阈值下(识别领域间显著的结构性关联), 强关联网络高度集中于化学—材料科学、化学—物理学与化学—基础生物科学之间(98项关联边), 体现了其作为上游基础学科与物质科学枢纽的骨干支撑作用; 降低阈值至0.005后(探测相对较弱但仍有意义的跨学科渗透关系), 新增关联边至209项, 其中约78%的新增关联指向生物科学与医学领域, 同时向工程科学、环境与地球科学等领域延展, 呈现出显著的广域渗透特征, 揭示了化学作为分子层面的物质创制源头, 对生命健康、环境治理与能源转化等应用领域具有深层的赋能效应.

图1化学与其他学科的共被引关系. (a) 阈值0.01; (b) 阈值0.005

2 中心型学科外部政策与自身发展之间的互作关系

大科学时代, 中心型学科发展轨迹已从单一的知识逻辑驱动转向内在逻辑与资源配置、评价体系、国家需求等外部环境的双轮驱动. 进入21世纪以来, 科学研究呈现规模化、复杂化、交叉化特征, 重大科学问题解决日益依赖跨学科、跨领域协同攻关, 对中心型学科的政策引导与资源配置提出了更高要求.

2.1 国际中心型学科资助政策的范式转型

全球主要国家和地区均已调整中心型学科资助策略, 从传统的“自由探索”向“任务导向、数据驱动、社会契约”深度融合的新范式转型. 1997年, 美国国家科学基金会对其评审准则进行了重大改革, 将原先分散的、侧重学术本位的多项评价维度归纳为两大标准: 智力价值与更广泛影响, 有效推动了科学研究与社会需求的结合. 在随后启动的“国家纳米技术倡议”等重大科技计划中, 化学的中心型学科地位得到重视, 组织形式开始呈现出“大科学”特征, 在获得前所未有的巨额定向资助的同时, 化学家也必须接受跨学科的协作要求. 美国化学学科资助政策早期遵循“线性模型”, 现在更强调“巴斯德象限”, 经历了从“自由探索”到“技术汇聚”与“数据驱动”的范式重构. 欧洲的基础研究资助政策具有鲜明的“超国家”与“规范性”特征, 通过“任务驱动”模式, 将以化学为代表的中心型学科系统性地嵌入到“气候行动”“资源与循环经济”“能源转型”等社会挑战与任务导向型计划之中. 受资源的制约, 日本的化学资助政策表现出极强的产业导向和危机意识, 依托化学巩固其制造业的全球竞争力, 近年来大力推动化学向信息化、自动化和智能化转型. 将上述分散的国别政策整合到“中心型学科”统一框架下分析发现, 全球范围内均呈现出“强化中心学科枢纽地位、推动跨领域辐射”的共同趋势, 这反映出当代中心型学科基础理论已相对成熟, 亟需通过交叉融合和应用导向来实现重大突破.

2.2 国家自然科学基金中心型学科的改革实践

1986年国家自然科学基金委员会(以下简称“基金委”)成立以来, 我国基础研究实现了从量的积累到质的飞跃, 其中以化学为代表的中心型学科发展成绩尤为亮眼[4~6]. 科研经费投入是影响化学学科发展最为直接、最具基础性的外部因素, 其资金规模不断增加, 投入强度、资助结构与配置逻辑的持续演化, 都起到了推动学科发展的作用. 40年来, 科学基金经费体量与项目类型实现跨越式增长, 经费体量增至近500倍, 项目类型增至近20种, 形成了研究、人才、工具等的精准定位和多元化支持格局, 为包括中心型学科在内的中国基础研究跻身世界前列奠定了坚实基础.

早期基金委资助体系按照传统二级学科均衡布局, 有效夯实了学科基础、稳定了研究队伍. 但随着科学知识不断延伸、学科前沿持续拓展以及学科交叉融合加速, 传统学科边界逐渐成为融通障碍, 单一学科的既有知识或传统方法难以应对复杂科学问题. 这些变化对中心型学科的建设和发展影响尤为突出. 科学基金需要通过制度性改革推动中心型学科布局优化, 避免资助体系在局部扩张中出现领域覆盖碎片化、体系冗余与组织效率下降等问题, 从而提升资助效率、促进科学融通发展并支撑科研管理工作深入. 在诸多制度工具中, 申请代码体系作为连接“学科布局—资助入口—评审组织”的关键枢纽, 成为改革的优先抓手[7,8]. 在这方面, 化学科学部率先开展系统性改革, 其申请代码体系历经三个阶段的迭代升级, 即传统学科架构期(2017年以前)、基于科学内涵的重塑变革期(2018~2020年)以及基于知识体系逻辑的体系优化与推广期(2021年以后), 核心逻辑从“按传统二级学科划分”转向“按知识体系内在逻辑重构”[9]. 化学科学部打破分支学科壁垒整合共性研究方向(如2017年将无机、有机、高分子学科中的合成方向合并调整为“合成化学”申请代码)、为新兴交叉领域设立独立资助入口(如化学生物学)等关键举措, 不仅优化了学科布局, 更重要的是建立了适配中心型学科的资助通道, 并为其向其他领域的辐射效应释放提供了制度保障[9]. 以化学生物学为例, 2017年学科代码下的面上项目和青年项目申请数分别为289和212项, 代码调整后, 2018年为608和546项, 2020年为711和628项, 增幅显著. 在基金委资助政策的引导和推动下, 教育部将化学生物学设置为化学领域的二级学科, 中国化学会成立了化学生物学学科委员会. 截至2024年, 全国已有超过28所高校设立化学生物学系, 培养和汇聚了一批兼具化学基础与生物、医学素养的高水平交叉型科研人才.

2000年以来, 基金委对中心型学科资助评价体系稳步推动改革. 目标维度从“夯实基础研究”逐步升级为“支撑源头创新与国家战略”, 方法维度从“按项目/学科分层”转向“按科学问题属性分类”, 价值维度从“兼顾原创与质量”聚焦为“突出原创、精准资助”, 体现了对中心型学科发展规律的深化认识, 也回应了国家从“创新型国家建设”到“科技强国建设”的战略升级对基础研究资助体系的新要求. 中心型学科中传统分支学科的概念逐渐弱化, 基本形成了围绕重大问题开展交叉联合研究的资助引导和评价体系框架.

2.3 化学生物学: 中心型学科辐射效应的政策驱动案例

化学生物学是化学分支学科中新兴二级交叉学科, 也是化学体现中心型特征、拓展学科边界和产生辐射效应的代表性领域. 基金委通过“基于化学小分子探针的信号转导过程研究(2007~2015)”、“生物大分子动态修饰与化学干预(2017~2024)”两个重大研究计划项目, 增设独立学科申请代码等重大制度性安排, 推动了化学生物学方法体系的建立, 形成了以“方法创新为核心”的辐射赋能路径: 通过构建化学工具与生物学问题的精准对接机制, 为生命科学、医学等学科提供全新研究手段; 通过跨学科协同攻关, 打破传统学科界限, 促进了分子医学、合成生物学等多个前沿领域的突破[10]. 化学生物学的发展案例揭示了中心型学科辐射效应的政策驱动机制, 表明中心型学科建设必须坚持开放性包容性理念, 以前瞻性布局为先导, 以重大科技任务为牵引, 以人才培养为核心, 以学科代码调整为制度抓手, 推动基础研究和应用研究的深度融合和协同发展.

3 新时期中心型学科发展政策建议

我国中心型学科能够实现由基础薄弱向世界前列的跨越式提升, 关键在于国家对科技创新的高度重视和支持, 对基础研究的长期稳定投入与正确的政策引导. 对照2035年建设世界科技强国的目标, 我国中心型学科的发展仍面临诸多挑战: 如何破除思维定式产生颠覆性原创成果; 如何打破学科壁垒增强中心型学科的辐射能力; 如何完善评价体系培养高水平交叉人才; 如何深化体制机制改革提升政策协同性等.

站在新的历史起点上, 推动中心型学科高质量发展需重点把握以下四个方面:

一是强化原始创新支持, 突破中心型学科自身发展瓶颈.保持基金委中心型学科面上项目和青年基金项目(C类)适度规模和资助率, 筑牢学科基础研究底盘; 加大原创探索项目和重大非共识项目的倾斜支持力度, 依托重大研究计划构建跨学科协同攻关平台, 以中心型学科为核心枢纽, 实现多学科的深度交叉融合和思想碰撞, 打破研究定式, 催生颠覆性原创成果. 组织战略科学家制定中心型学科的发展路线图, 引导我国科研工作者在最具机遇和国家重大需求的方向上寻找原创突破点.

二是完善重大问题凝练和攻关机制, 增强中心型学科辐射能力.发挥中心型学科承上启下的枢纽优势, 从经济社会发展和国家安全面临的实际挑战中凝练大问题、解决真问题; 加强战略研究与顶层设计, 完善目标导向的项目指南编制和评审机制, 在能源、新材料、生命健康等关键应用领域, 由中心型学科牵头组织重大科技计划, 促进创新链和产业链的深度融合; 加强中心型学科催生的新兴应用领域研发布局, 大幅缩短研究成果转化周期, 形成颠覆性产品与技术, 抢占未来产业制高点, 加快形成新质生产力.

三是深化中心型学科申请代码改革, 完善评价体系, 提升管理绩效.进一步明晰新时期中心型学科的内在研究逻辑, 构建科学动态的申请代码体系, 防范碎片化问题, 避免小圈子的形成和固化; 完善适应中心型学科特点的差异化评审标准和模式, 持续优化专家库, 大力培养专业深、视野广的复合型评审专家; 加强项目全过程管理, “自由探索”类项目试点将结题评价等级和绩效后评估结果作为后续资助的重要依据, 建立滚动资助机制; “目标导向”类项目试点实行“赛马制”和中期淘汰制, 充分发挥绩效激励作用.

四是加速人工智能赋能, 巩固中心型学科核心地位.精准预测蛋白质的三维结构, 数据驱动设计新分子与新材料——人工智能在处理海量实验数据和极其复杂的多变量参数方面的巨大优势, 不仅为化学、物理、生物等中心型学科的难题解决提供了利器, 也加速了中心型学科对其他领域的渗透, 增强了辐射效应. 设立“AI+”专项, 加强AI在中心型学科相关领域中的布局、项目、人才支持, 以及在战略研究、重大任务选题中的支撑作用; 建设具有自主知识产权的学科大数据库和专用软件, 解决AI与大科学装置、高端仪器的软硬件融合问题, 推动实验、多尺度理论模拟与数据驱动方法深度融合.

1. Comte A. System of Positive Polity. London: Longmans, Green and Co., 1875–1877

2. Brown T, LeMay H, Bursten B, et al. Chemistry: The Central Science. 15th ed. Hoboken: Pearson, 2022

3. 王小梅, 李国鹏, 陈挺. 科学结构图谱2022. 北京：科学出版社, 2024

4. 杨立英, 岳婷, 丁洁兰, 等. 化学十年: 世界与中国——基于2001–2010年WoS论文的文献计量分析. 科学观察, 2014, 9: 18–42

5. 丁洁兰, 沈哲思, 刘小慧, 等. 化学十年: 中国与世界——基于WoS论文的文献计量分析. 科学观察, 2023, 18: 14–36

6. 程燕林, 吴树仙, 戴庆, 等. 我国化学科学发展的战略思考与建议. 中国科学院院刊, 2022, 37: 288–296

7. 王孜丹, 赵超, 张理茜, 等. 优化自然科学基金学科布局的改革逻辑与路径选择. 中国科学基金, 2019, 33: 440–445

8. 孙粒, 王佳佳, 范英杰, 等. 新时代科学基金调整申请代码促进优化学科布局改革的实践与思考. 中国科学基金, 2022, 36: 693–699

9. 张国俊, 付雪峰, 郑企雨, 等. 转型中的中国化学—基金委化学部十三五规划实施纪行. 中国科学: 化学, 2020, 50: 681–686

10. Yu Z, Chen P R, Yang J, et al. Overview of chemical biology at the National Natural Science Foundation of China. Nat Chem Biol, 2023, 19: 1167-1171

作者信息

郑企雨，中国科学院化学研究所/苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员. 长期从事化学与交叉领域的基础研究与科技管理工作.

文章信息

郑企雨, 关欢, 刘小平, 等. 国家自然科学基金中心型学科发展政策分析及建议. 科学通报, 2026, 71(27): 6319-6323. DOI: 10.1360/CSB-2026-0907.

https://www.sciengine.com/CSB/doi/10.1360/CSB-2026-0907

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 栏目：进展、评述、快讯、论文、观点、科技前沿、科学访谈、亮点述评、悦读科学等；

• 《新锐期刊分区表》 综合性大类1区TOP期刊；

• 中国科技期刊卓越行动计划领军期刊；

• 入选2025年度世界一流科技期刊目录；

• 《中国科技论文与引文数据库》和《中国科学引文数据库》的源期刊，同时被EI、ESCI和Scopus等收录；

• 期刊官网：http://csb.scichina.com.

转载、投稿请留言

| 关注科学通报 | 了解科学前沿