第23卷 第1期华北理工大学学报(社会科学版)
V o l .23 N o .12023年01月
J o u r n a l o fN o r t hC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y
(S o c i a l S c i e n c eE d i t i o n )J a n .2023
收稿日期:2022-04-01
基金项目：河北省科技厅项目 京津冀科技创新要素空间分布及其创新效率研究 (课题编号:20557670D ) ㊂作者简介：李英慧(1997-)，女，河南新乡人，在读硕士研究生，研究方向：产业经济学㊂王广凤(1979-)
，女，河北唐山人，博士，教授，研究方向：科技创新与可持续发展㊂文章编号:2095-2708(2023)01-0020-10D O I :10.3969/j
.i s s n .2095-2708.2023.01.020河北省科技创新与产业结构升级耦合分析 李英慧，王广凤
(华北理工大学经济学院，河北唐山063210
)关键词：科技创新；产业结构升级；耦合；河北省
摘 要：基于熵值法与耦合协调度模型，选取河北省2008-2020年间科技创新与产业结构升级指标数据，测度河北省科技创新与产业结构升级水平，分析两系统间耦合协调程度㊂实证分析得出:2008-2020年间，河北省科技创新水平逐年提升，产业结构升级水平呈增长态势，略有波动;2009年后两系统间高度耦合，且耦合协调程度逐年提升，但2019年后存在产业结构升级滞后现象㊂最后基于实证分析提出促进科技创新与产业结构升级协调发展的对策建议㊂中图分类号:F 127 文献标识码:A
‘
国家创新驱动发展战略纲要“的提出为中国加强科技创新㊁促进经济发展指明了方向㊂科技创新是经济发展的重要源泉，新一代互联网技术的蓬勃发展推动科技创新步伐，进而带动产业发展，实现创新链与产业链的有效链接㊂另外，新结构主义认为，经济发展表现为技术㊁产业的不断创新以及经济结构的不断优化，加快产业结构优化升级是缓解经济
结构矛盾㊁推进经济结构性改革的关键[
1
]㊂科技创新与产业结构升级之间相互关联，实施创新驱动发展㊁推动产业结构升级，已经成为实现经济高质量发展的必然选择㊂此外，河北省毗邻京㊁津两地，京津冀协同发展战略的提出为河北省带来了巨大的机遇和挑战，研究两者的互动作用，同时推动河北省科技创新与产业结构升级耦合协调发展具有重要现实意义㊂
一、文献综述
近年来，随着国内外学者对科技创新以及产业结构升级领域的研究持续深入，其研究视角逐渐从单一视角转变为系统研究两者之间的互动关系，科
技创新推动产业结构升级，同时产业结构升级反作用于科技创新，已经成为目前学术界的共识㊂一些国外学者从理论层面上对科技创新与产业结构升级进行了深入研究，其代表人物P e n e d e r (2003)从要素角度分析了科技创新与产业结构升级的单向作用
机制，认为科技创新通过提升劳动和资本的效率进而促进产业结构转型[2
]㊂随后S a v i o t t i 和P y
k a (2008)基于新产品与新技术角度研究发现科技创新与产业结构升级存在相互促进作用[
3]
㊂国内学者也对科技创新与产业结构升级的互动
关系展开了分析㊂在理论研究层面，李政㊁杨思莹
(2017
)认为科技创新促进产业转型升级，而产业升级伴随的高技术产业发展对科技创新水平提出更高的发展要求[4
古生物化石保护条例]㊂在实证研究层面，霍远㊁王盛兰
(2018)对我国30个省市2004-2013年创新与产业升级耦合状态分别进行时序和空间分析，发现系统间的耦合度与耦合协调度逐年递减，且存在省际差
异和空间集聚现象[5]
㊂叶堂林㊁毛若冲(2019)聚焦京津冀区域，分别从京津冀整体与局部角度分析科技创新与产业结构升级两系统之间的耦合状态，为
推动京津冀整体产业链与创新链的有机融合提出切实建议[6]㊂成鹏飞等(2021)通过构建 区域创新-产
业结构优化 耦合协调模型，发现湖南14市(州)区域创新与产业结构优化两者间的耦合度与协调度存在明显的空间异质性[7]㊂
此外，一些国内学者拓展了现有科技创新与产业结构升级的耦合研究，丰富了研究视野㊂在研究视角上，俞若佳(2021)以海洋产业为例，对沿海11个省市海洋产业科技创新与产业结构优化的耦合发展进行时空演化分析，认为海洋经济高质量发展的关键在于两者之间的协调发展[8]㊂在研究方法上，焦妍妍等(2019)将 互联网+ 背景下的金融创新纳入科技创新与产业结构升级体系中，认为科技创新与金融创新的耦合协调程度对产业结构优化具有正向促进作用[9]㊂随后，张竣喃等(2020)构建 技术创新-产业升级-金融发展 的三系统耦合协调模型，致力于推动区域间技术-产业-金融协调发展[10]㊂综上所述，目前国内外学者的研究视角逐渐从科技创新与产业结构升级的单向关系研究发展为科技创新与产业结构升级的互动关系研究，且耦合理论已经成为国内学者研究科技创新与产业结构升级互动关系的重要依据㊂由于不同地域下两系统的耦合情况具有明显的差别，全面的耦合分析需要涵盖国家-区域-省(市)等维度㊂然而，现阶段国内学者大多从国家㊁区域等整体视角展开研究，以分析不同省域耦合程度的空间差异，对具体省市等个体层面的研究相对不足㊂因此，选取河北省为研究对象，分析科技创新与产业结构升级的耦合协调程度，有利于推动河北省科技㊁产业协调发展，同时有利于从个体维度完善两系统的耦合分析体系㊂
二㊁理论分析与研究设计
(一)科技创新与产业结构升级耦合作用机理
耦合理论源于物理学，用于反映多个系统间相互依赖㊁相互促进㊁协调共生的状态㊂此后，经济管理领域的一些学者对耦合理论做了进一步的拓展运用，比如一些学者对科技创新与经济发展进行耦合分析[11-12]㊂随着耦合理论在经济领域的不断发展，科技创新与产业结构升级的互动关系成为学者们关注的话题，科技创新与产业结构升级的耦合分析从理论意义上丰富了耦合机理的内容，拓展了研究内涵㊂
科技创新与产业结构升级在要素㊁市场和环境三个层面存在耦合协调关系㊂首先，要素层面上，科技创新与产业升级离不开大量技术要素㊁资本要素以及劳动力要素的投入，科技创新通过聚集技术㊁资本等要素提升生产效率以实现产业结构升级，同时产业结构升级所伴随的高产品收益和高素质人才支撑科技创新发展㊂此外，市场层面上，科技创新通过提高技术水平创造新产品㊁形成新产业，增加了市场对新产品㊁新产业的需求，推动产业链由中低端向高端层次演进，促进产业结构升级，而产业结构升级带来的更高层次的技术㊁工艺需求为科技创新提供发展市场㊂最后，环境层面上，一方面经济高质量发展的需要为提升科技创新水平㊁推动产业结构升级指明了方向，另一方面科技创新政策与产业结构升级政策协调推进㊁相辅相成㊂科技创新与产业结构升级的耦合作用关系如图1所示㊂
图1科技创新与产业结构升级耦合作用机理
(二)研究设计
1.熵值法
熵值法是一种根据各项指标观测值确定指标权重的方法，能客观反映指标信息熵值的效用价值，避免主观赋权的误差㊂
(1)原始数据标准化
正向指标标准化:
X i j(x i j-m i n x j/(m a x x j-m i n x j) ①负向指标标准化:
12
第1期李英慧，等：河北省科技创新与产业结构升级耦合分析
X i j=(m a x x j-x i j)/(m a x x j-m i n x j)②其中,x i j为第i年第j项指标的原始数值(i= 1,2, ,n;j=1,2, ,m),m a x x j为第j项指标的最大值;m i n x j为第j项指标的最小值㊂
(2)第i年第j项指标的比重:
甘肃省循环经济总体规划
P i j=X i j/ðn i=1X i j③
(3)第j项指标的熵值:
e j=-kðn i=1P i j l n P i j，其中,k=1/l n(n),e j⩾0 ④
(4)第j项指标权重:
w j=(1-e j)/ðm j=1(1-e j)(j=1,2, ,m) ⑤
(5)系统综合指数:
Z=ðm j=1(w jˑX i j)(0£Z£1)⑥2.耦合协调度模型
耦合度是对系统之间关联程度的一种度量，反映系统与系统之间彼此相互影响㊁相互作用的强弱程度㊂两个系统的耦合度模型即:
C=
Z1Z2
Z1+Z2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
é
ë
福建省卫生厅ê
ê
ê
唐山开元集团ù
û
ú
ú
ú
1
2
⑦
其中Z1是科技创新系统综合评价得分,Z2是产业结构升级系统综合评价得分,C代表两系统间的耦合度,0ɤCɤ1,C值越大表示两个系统之间的关联程度越强，系统间的耦合度类型划分如表1所示㊂
万维网
表1科技创新与产业结构升级耦合度类型划分
耦合度C耦合类型
C=0无关状态
0<Cɤ0.3低度耦合阶段
0.3<Cɤ0.5中度耦合阶段
0.5<Cɤ1高度耦合阶段
C=1良性共振耦合
进一步构建科技创新与产业结构升级的耦合协调度模型:
T=αZ1+βZ2⑧
D=C T ⑨
其中T代表科技创新能力与产业结构升级综合调和指数;α和β分别代表科技创新能力和产业结构升级的
贡献份额,α+β=1，由于科技创新系统与产业结构升级系统同等重要，所以取α=β=0.5㊂D是科技创新能力与产业结构升级的耦合协调度，具体划分标准如表2所示㊂
表2科技创新与产业结构升级的耦合协调类型划分
类型亚类型子类型
协调发展0.8<D£1Z1-Z2>0.1高级协调-产业结构升级滞后
高级协调Z2-Z1>0.1高级协调-科技创新滞后
0£|Z1-Z2|£0.1高级协调
转型发展0.5<D£0.8Z1-Z2>0.1基本协调-产业结构升级滞后
基本协调Z2-Z1>0.1基本协调-科技创新滞后
0£|Z1-Z2|£0.1基本协调
不协调发展0.3<D£0.5Z1-Z2>0.1基本不协调-产业结构升级滞后
基本不协调Z2-Z1>0.1基本不协调-科技创新滞后
0£|Z1-Z2|£0.1基本不协调
0<D£0.3Z1-Z2>0.1严重不协调-产业结构升级滞后
严重不协调Z2-Z1>0.1严重不协调-科技创新滞后
0£|Z1-Z2|£0.1严重不协调
22华北理工大学学报(社会科学版)
三、河北省科技创新与产业结构升级指标体系
(一)数据来源
以河北省为研究区域，以2008-2020年间科技创新和产业结构升级数据为研究对象，分析2008-2020年河北地区的科技创新和产业结构升级的总体发展情况以及两系统之间耦合协调变化的趋势㊂相关指标数据来自‘河北经济年鉴“(2009-2021)㊁‘中国统计年鉴“(2009-2021)㊁‘中国高技术产业统计年鉴“(2009-2021)等，部分缺失数据采用时间序列数据预测方法进行填补㊂
(二)指标体系构建
基于指标选取的科学性㊁完整性㊁独立性和可比性原则，考虑到指标数据的可获得性，并借鉴其他学者的研究成果[6-9,13]，最终筛选出18个相关指标，分别构建河北省科技创新和产业结构升级指标体系(见表3)：基于投入-产出-环境三个维度构建科技创新指标体系，包括规模以上工业企业R&D人员全时当量㊁技术合同成交额㊁互联网宽带接入端口等9个指标；基于产业结构高级化-合理化-高效化三个维度构建产业结构升级指标体系，包括第三产业增加值占G D P比重㊁工业固体废物综合利用率㊁万元G D P废水排放量㊁劳动生产率等9个指标㊂
表3河北省科技创新与产业结构升级指标体系
系统准则层指标层权重指标性质
规模以上工业企业R&D人员全时当量(人年)0.0529正向科技创新投入R&D经费支出(亿元)0.0899正向
R&D经费投入强度(%)0.0773正向
三种专利申请授权量(件)0.1389正向科技创新科技创新产出技术合同成交额(亿元)0.2969正向
规模以上工业企业新产品销售收入(亿元)0.1078正向
人均地区生产总值(元)0.0599正向科技创新环境每万人口普通本专科学校平均在校生数(人)0.0885正向
互联网宽带接入端口(万个)0.0880正向产业结构高级化第三产业增加值占G D P比重(%)0.1496正向
高技术产业发展系数(-)0.1163正向
工业固体废物综合利用率(%)0.0952正向产业结构升级产业结构合理化万元G D P废水排放量(吨/万元)0.1252负向
万元G D P二氧化硫排放量(吨/万元)0.0779负向
就业-产值偏离度(-)0.1270负向
对苯乙烯磺酸钠
劳动生产率(万元/人)0.0906正向产业结构高效化新产品研发效果系数(-)0.1365正向
能源产出率(万元/吨标准煤)0.0816正向
(1)新产品研发效果系数：反映规模以上工业企业新产品研发效果，表示为：新产品销售收入/新产品开发经费;
(2)高技术产业发展系数：反映产业结构高级化水平，表示为：高技术产业主营业务收入/规模以上工业企业主营业务收入;
(3)能源产出率：反映能源的利用效率，表示为:
G D P/能源消耗总量;
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第1期李英慧，等：河北省科技创新与产业结构升级耦合分析
(4)就业-产值偏离度(以P表示)：反映三次产业就业与产值的结构差异,L为从业人数,G为地区生产总值,L i㊁G i(i=1,2,3)分别表示第i产业的从业人数和产值㊂
P=L1
L-
G1
G+
L2
L-
G2
G+
L3
L-
G3
G
四㊁河北省科技创新与产业结构升级耦合实证分析
(一)综合发展水平分析
由公式①-⑥计算得出河北省2008-2020年科技创新综合指数Z1和产业结构升级综合指数Z2 (具体见表4㊁表5㊁表6)㊂
由表4可知，综合科技创新投入㊁科技创新产出㊁科技创新环境三个维度看,2008-2020年河北省科技创新能力显著提升，综合指数由2008年的0.0000提高至2020年的1.0000㊂从科技创新投入维度看,200
8-2020年河北省科技创新投入得分总体呈上升态势，由2008年的0.0000提高至2020年的0.2201㊂从科技创新产出看,2008-2020年河北省科技创新产出呈明显的增长态势，尤其是2017-2020年间，科技创新产出水平由0.1440提高至0.5436，增幅为277.5%,2018年后，科技创新产出水平明显超越科技创新投入和科技创新环境水平㊂从科技创新环境看,2008-2020年河北省科技创新环境水平处于平稳增长状态，由2008年的0.000提高至2020年的0.2364㊂
表4河北省2008-2020年科技创新综合发展水平
年份科技创新综合指数Z1科技创新投入科技创新产出科技创新环境20080.00000.00000.00000.0000 20090.04430.02140.00420.0187 20100.07870.02820.01440.0362 20110.13950.05110.02900.0595 20120.20470.07240.05190.0804 20130.24750.09470.06110.0917 20140.28030.11560.07030.0944 20150.33550.13280.09050.1121 20160.39450.14230.11050.1417 20170.46660.16070.14400.1619 20180.63520.16480.29060.1799 20190.77300.18910.38390.2000 20201.00000.22010.54360.2364
由表5可知，综合产业结构高级化㊁产业结构合理化㊁产业结构高效化三个维度来看,2008-2020年间河北省产业结构升级综合水平整体呈增长态势，存在部分年份短暂下降情形:2008-2010年产业结构升级综合指数由0.1233提高至0.1937;2011年综合指数为0.1805，与2010年相比下降了6.81%; 2012-2016年综合指数由0.2767提高至0.6103; 2017年产业结构升级综合指数为0.5854，较2016年下降了4.
08%;2018-2019年该指数由0.6718下降为0.6655，下降了0.94%;2020年产业结构升级综合指数达到最大值0.8120㊂从产业结构高级化维度看,2008-2020年河北省产业结构高级化水平呈上升趋势，由2008年的0.0000增长为2020年的0.2561,2011年出现短暂的下降；从产业结构合理化维度看,2008-2020年河北省产业结构合理化水平同样呈上升趋势，由2008年的0.0756增长为2020年的0.3796，期间2010㊁2011与2012年产业结构合理化水平出现低于2009年的情形；从产业结构高效化维度看,2008-2016年河北省产业结构合理化水平由0.0478提高至0.2599，随后呈现波动
42华北理工大学学报(社会科学版)
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