我国经济已进入新旧动能转换期,科技创新的重要性和紧迫性日益受到党和国家各级政府的重视。2018年,刘家义书记在山东全面开展新旧动能转换重大工程动员大会上指出:“2016年,全省高新技术产业产值占规模以上工业产值的比重为33.8%,分别比江苏、浙江低7.7和6.3个百分点,比我们的近邻河南还低1.1个百分点......这些数字,反映的是我省科技创新能力不强”。同时据《中国区域科技创新评价报告2016-2017》显示,2017年山东省综合科技创新水平指数64.83,排在全国第10位,比上年下降3位。目前,山东经济正处在爬坡过坎的动力转换期,而山东省整体科技创新能力不强,核心城市科技创新能力不突出,且科技创新资源配置的区域异质性呈现扩大趋势,使得山东省创新发展的不协调性日益凸显。因此,深入认识山东省科技创新能力区域异质性及演化特征,对实现山东省新旧动能转换和推动经济健康高质量发展具有重要意义。本文首先对科技创新能力的相关文献进行梳理,介绍所涉及的概念和理论;其次,以山东省区域科技创新发展现状为基础,基于能力结构视角构建了评价指标体系,运用二次加权的灰色关联TOPSIS法对山东省区域科技创新能力进行动态评价,利用相关的统计软件及可视化工具对测度结果进行聚类和可视化分析,并综合运用泰尔指数、莫兰指数、NICH指数等对山东省科技创新能力整体差异、区域内差异、区域间差异和空间自相关等进行分析,重点对山东省科技创新能力区域异质性进行研究;然后,对山东省区域科技创新能力的耗散结构特征进行分析,对各地市的科技创新能力系统和子系统的演化现状进行测度,判断各地市科技创新能力演化方向和趋势;最后,对山东省科技创新能力区域异质性及演化的结果和结论进行总结,基于山东省科技创新能力的区域异质性对山东省提高区域科技创新能力提出针对性的对策与建议。研究结果表明:(1)2009-2016年,山东省区域科技创新能力呈现增长态势,但整体上梯度差异显著,呈现较为明显的“金字塔”式分层现象;(2)山东省科技创新能力空间分布极不均衡,呈现出明显的“东强西弱”空间格局特征;(3)山东省科技创新能力高增长和较高增长区域向东部沿海地区集聚,创新增长重心往青岛转移,而鲁中、鲁西地区的城市科技创新能力增长均偏缓慢;(4)山东省区域科技创新能力具有空间全局正相关性但不显著;(5)从总熵变值来看,山东省区域科技创新能力系统呈现梯度增长态势,大部分地市科技创新能力系统熵变处于熵增状态,未能朝着有序性方向演化。需要加强政策引导和产业扶持,推动各地市科技创新能力的有序演化。