淺析計算機網絡技術在博弈實驗教學中的運用

謝玉誠　閆璐穎　茅寧瑩

摘 要： 國內實驗經濟學教學大多沿襲國外教學模式，嵌入于經濟學、管理學等理論課程中進行，用于加深對基礎理論知識的理解和掌握，多為演示型、驗證性實驗。實驗中沿襲國外常規教學手段使用紙質教學文件為實驗用具，極大地占用了課堂教學時間，在實際教學過程中的運用受到課時等諸多因素的限制，難以開展。作者所在實驗中心的軟件化博弈教學實踐表明，博弈教學軟件的使用不但能夠極大提高教學效率，而且能夠降低教學難度、實現實驗數據自動收集、主動分類及自動基礎分析。這不但滿足了本科教學需要，還為經濟博弈行為的科研提供了強大依據。

關鍵詞： 博弈實驗 教學軟件 實驗經濟學

一、引言

諾貝爾經濟學獎得主愛德華·哈斯丁·張伯倫（E.H.Chamberlin）教授1948年在哈佛大學博士生課堂上進行的描述市場需求和供應經濟關系的紙牌實驗正式拉開了實驗經濟學的序幕[1]。20世紀50年代，美國休斯敦大學約翰·福布斯·納什（John Forbes Nash Jr）利用不動點定理證明了均衡點的存在，并將博弈論引入議價行為模型，進行了純議價博弈實驗，1994年因為他在博弈論領域的卓越貢獻獲得了諾貝爾經濟學獎[2]。1952年，美爾文·爵爍和莫萊爾·弗萊爾（MelvinDresher and Merrill Flood）進行了著名的“囚徒困境”實驗。20世紀60年代，有著“實驗經濟學之父”之稱的弗農·洛馬克斯·史密斯（Vernon Lomax Smith）教授在亞利桑那大學十一個班級進行了長達六年的實驗驗證競爭均衡理論，1962年，以此實驗為基礎撰寫的論文《競爭市場行為的實驗研究》在《政治經濟學雜志》上的發表，標志了實驗經濟學的誕生。其也因為在實驗經濟學領域開創性的貢獻于2002年獲得了諾貝爾經濟學獎[3]。

近年來，博弈實驗及以其為代表之一的實驗經濟學以其實現方式的可復制性和實驗過程的可控制性受到越來越多經濟學家的青睞，該實驗還是研究不同經濟政策建議有效性的經濟、可行辦法之一。我國自上世紀80年代以來，不少學者已經逐漸意識到實驗經濟學的發展，目前正有組織地對其開展研究和應用工作。因此，以實驗經濟學為主要研究方法，進行研究性、設計性的本科生實驗教學已經成為經濟管理類實驗的發展趨勢。目前，國內諸多知名高校如中國人民大學、浙江大學、廈門大學等已經相繼建立了自己的經濟學實驗室，開始了在實驗經濟學領域的專業研究和教學應用[4]。

然而在博弈實驗的推廣過程中卻出現了教學效率低、教學工作量大、數據不易收集、多為驗證性實驗等諸多難點，極大影響了博弈實驗在高校中特別是在普通高校本科教學中的推廣。筆者所在的中國藥科大學醫藥經濟管理綜合實驗教學中心自行編寫了基于Browse/Server（簡稱B/S）結構的博弈實驗教學軟件。該軟件使用JSP（Java Server Pages）與My-SQL相結合，構建了功能強、使用簡便、管理方便、運行速度快、安全可靠性強的網頁數據庫?；谠摂祿?，將Java和JDBC結合起來極大降低了程序編寫難度，提高了軟件在不同平臺運行的兼容性和穩定性[5]。

二、傳統博弈實驗模式在教學應用中的缺點

1.教學效率低。

國內實驗經濟學教學大多沿襲國外教學模式，嵌入于經濟學、管理學等理論課程中進行，用于加深對基礎理論知識的理解和掌握，多為演示型、驗證性實驗。實驗中沿襲國外常規教學手段使用紙質教學文件為實驗用具（見圖1），學生在格式化的紙質文件中記錄每輪博弈決策，每輪博弈后，將決策紙交予教師進行記錄、評判后再行發回進行下一輪博弈。每輪博弈均涉及決策、收決策紙、記錄、評判、發回決策紙、下輪決策的循環，因其極大地占用了課堂教學時間，在實際教學過程中的運用受到課時等諸多因素的限制，難以開展。

以本中心的實驗教學為例，在使用博弈軟件之前每次進行重復囚徒困境博弈模型的實驗教學時，60人的博弈實驗，需要4位實驗教師同時工作（2位教師計算和統計實驗結果，1位教師按時收集、發放博弈決策紙，1位教師維持教學現場秩序）才能保證博弈實驗的正常進行，1課時（45分鐘）只能進行7-10輪博弈，平均5-7分鐘完成一次博弈，實驗效率較低。而在7-10輪博弈輪數中絕大部分學生還未能體會均衡、零和等博弈的核心理念，實驗就已經匆匆結束。

2.教學難度大。

常見的用于本科教學的博弈實驗模型如囚徒困境博弈模型、選美實驗博弈模型、智豬博弈實驗模型、重復博弈實驗模型的課程化構建中多要求構建博弈方信息完全不對稱的實驗環境。但是由于多種原因如重復囚徒困境博弈實驗中相對規則的博弈對手配對、微信等現代化的信息溝通途徑甚至是同學間的手勢和眼神極易導致博弈對手間的信息溝通，從而極大地影響實驗的結果。有時甚至需要教師使用分割博弈對手所處實驗環境、強制信息溝通工具管制等方式保障實驗教學的正常進行，增加了實驗教學工作量，加大了實驗教學的難度。

3.教學計算量大、工作量大。

多數博弈實驗均需要一定的運算和統計工作，尤其是在賄賂博弈、領導者博弈等帶有研究性的博弈行為實驗中。在重復囚徒困境博弈實驗中每輪實驗都需要統計并標示博弈對手的博弈決策，計算本輪博弈雙方得分。雖然單個運算強度不大，但是由于參與實驗者眾多和往復博弈次數而導致運算量較大，且較為容易出現計算失誤。

4.教學數據收集困難，工作量大。

為了強化博弈實驗的教學效果，需要及時統計參與博弈學生的博弈決策及其產生的效果，作為學生優化決策的依據。在重復囚徒困境博弈實驗中需要歸納典型博弈思路，如一報還一報策略（TIT FOR TAT）、弗里德曼策略（FRIEDMAN）、道寧策略（DOWN ING）、喬斯策略（JOSS）等經典博弈策略的產生概率及其平均收益，用以引導學生的決策思路[6]。但是對紙質材料的收集和整理需要花費大量時間，在一個教學單元（如2課時）內，難以完成數據的收集和整理工作。

5.教學、科研效果分析困難，缺乏必要依據。

北京大學董智勇教授在《實驗經濟學》一書中寫道：實驗經濟學（Experiments with Economic Principles）是經濟學家在挑選的受試對象參與下，按照一定的實際規則并給以一定的物質報酬，以仿真方法創造與實際經濟相似的一種實驗室環境，不斷改變實驗參數，對得到的實驗數據分析整理加工，用以檢驗已有的經濟理論及其前提假設，或者發現新的理論，或者為一些決策提供理論分析。高校能夠提供大量可供選擇的高度理性受試對象，實驗課程能夠以分數等激勵手段代替的物質激勵極大地降低了實驗成本，因而成為實驗經濟學的重要實踐場所。以博弈實驗為代表的實驗經濟學更是成為優化決策體系、提升決策水平的重要方法，其是在賄賂模型等研究性博弈實驗模型中。這一切的實現不但需要基礎數據，而且需要強大的以博弈數據庫為基礎的數據挖掘工具。紙質實驗道具因其在收集速度上的缺陷顯然不能滿足要求[7]。

三、計算機網絡技術在博弈實驗教學應用中的優勢

1.提高實驗教學效率。

本中心采用博弈實驗軟件后，極大地提高了教學效率：在重復囚徒困境博弈實驗中，以每次實驗20輪計算，傳統紙質道具的博弈學實驗，至少需要90分鐘，使用計算機實驗教學軟件后，只需要20分鐘，在1個課時內就可以完成實驗，保證了教師講解時間，提高了學生的博弈水平。對比具體如下圖（圖2）：

通過上圖，我們可以很直觀地發現，應用計算機的實驗方法具有明顯的技術優勢和顯著的進步性。

2.降低實驗教學難度。

博弈實驗中通過電腦自動分組等功能可以做到真正的“雙盲”實驗。在重復囚徒困境博弈實驗中，自制教學軟件能夠實現自動配對、隨機分組功能（見圖3），使學生在完全不知道博弈對手的情況下完成博弈實驗，真正做到了信息的完全不對稱。

3.免去實驗教學的信息收集、整理、運算工作。

采用了計算機的實驗方法后，在重復囚徒困境博弈實驗時，學生只需要單擊“合作”或“背叛”后即可看到（或等待后看到）博弈對手本輪決策，由電腦依據評分原則直接給出單輪分數并累計入學生總得分。學生決策提交后，收集、整理、運算、統計的工作都由電腦后臺完成并展示在學生眼前，極大地降低了實驗教學過程中教師的工作量。

4.教學數據自動轉存，方便實驗效果深入挖掘。

使用教學軟件后，重復囚徒困境博弈實驗中的學生的操作將被自動保存，實驗結束后以EXCEL的形式導出。導出后的數據經過EXCEL的簡單加工可以進入SPSS等統計軟件深入挖掘掩藏于基礎實驗數據背后的經濟學現象和規律。

四、結語

為了滿足實際教學需要，越來越多的高校自行編輯博弈實驗教學軟件以推廣博弈實驗在經濟學、管理學等相關課程中的運用，提高教學效率，深化教學改革。筆者所在實驗中心的軟件化博弈教學實踐表明，博弈教學軟件的使用不但能夠極大提高教學效率，而且能夠降低教學難度，實現實驗數據的自動收集、主動分類及自動基礎分析等，這樣不但滿足了本科教學需要，而且為經濟博弈行為的科研提供了強大依據，具有較高的推廣意義和價值。

參考文獻：

[1]劉曉麗.博弈實驗對博弈論的方法論意義[J].學術探索，2013.

[2]杜麗群.經濟學的兩種研究范式：實驗經濟學與行為經濟學評析[J].經濟思想史評論，2007.

[3]鄧釗.經濟學實驗方法及在我國的應用前景分析[J].現代商貿工業，2010.

[4]方小教.經濟學實驗課程構建方法的改革路徑[J].淮北煤炭師范學院學報（哲學社會科學版），2008.

[5]謝玉誠，茅寧瑩，陳露，施皓韻.經濟學實驗教學方法改革[J].新西部，2013.

[6]周駿宇.艾克斯羅德重復博弈實驗及其應用[J].自然辯證法研究，2005.

[7]朱慶.實驗經濟學：興起、應用與意義[J].世經觀察，2002.

通訊作者：茅寧瑩