淺析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在博弈實驗教學(xué)中的運用

謝玉誠　閆璐穎　茅寧瑩

摘 要： 國內(nèi)實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)大多沿襲國外教學(xué)模式，嵌入于經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等理論課程中進(jìn)行，用于加深對基礎(chǔ)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(guī)教學(xué)手段使用紙質(zhì)教學(xué)文件為實驗用具，極大地占用了課堂教學(xué)時間，在實際教學(xué)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(xué)實踐表明，博弈教學(xué)軟件的使用不但能夠極大提高教學(xué)效率，而且能夠降低教學(xué)難度、實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)自動收集、主動分類及自動基礎(chǔ)分析。這不但滿足了本科教學(xué)需要，還為經(jīng)濟(jì)博弈行為的科研提供了強(qiáng)大依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 博弈實驗 教學(xué)軟件 實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)

一、引言

諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎得主愛德華·哈斯丁·張伯倫（E.H.Chamberlin）教授1948年在哈佛大學(xué)博士生課堂上進(jìn)行的描述市場需求和供應(yīng)經(jīng)濟(jì)關(guān)系的紙牌實驗正式拉開了實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)的序幕[1]。20世紀(jì)50年代，美國休斯敦大學(xué)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(jìn)行了純議價博弈實驗，1994年因為他在博弈論領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎[2]。1952年，美爾文·爵爍和莫萊爾·弗萊爾（MelvinDresher and Merrill Flood）進(jìn)行了著名的“囚徒困境”實驗。20世紀(jì)60年代，有著“實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)之父”之稱的弗農(nóng)·洛馬克斯·史密斯（Vernon Lomax Smith）教授在亞利桑那大學(xué)十一個班級進(jìn)行了長達(dá)六年的實驗驗證競爭均衡理論，1962年，以此實驗為基礎(chǔ)撰寫的論文《競爭市場行為的實驗研究》在《政治經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志》上的發(fā)表，標(biāo)志了實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)的誕生。其也因為在實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)于2002年獲得了諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎[3]。

近年來，博弈實驗及以其為代表之一的實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)以其實現(xiàn)方式的可復(fù)制性和實驗過程的可控制性受到越來越多經(jīng)濟(jì)學(xué)家的青睞，該實驗還是研究不同經(jīng)濟(jì)政策建議有效性的經(jīng)濟(jì)、可行辦法之一。我國自上世紀(jì)80年代以來，不少學(xué)者已經(jīng)逐漸意識到實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展，目前正有組織地對其開展研究和應(yīng)用工作。因此，以實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)為主要研究方法，進(jìn)行研究性、設(shè)計性的本科生實驗教學(xué)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)管理類實驗的發(fā)展趨勢。目前，國內(nèi)諸多知名高校如中國人民大學(xué)、浙江大學(xué)、廈門大學(xué)等已經(jīng)相繼建立了自己的經(jīng)濟(jì)學(xué)實驗室，開始了在實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)研究和教學(xué)應(yīng)用[4]。

然而在博弈實驗的推廣過程中卻出現(xiàn)了教學(xué)效率低、教學(xué)工作量大、數(shù)據(jù)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(xué)中的推廣。筆者所在的中國藥科大學(xué)醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)管理綜合實驗教學(xué)中心自行編寫了基于Browse/Server（簡稱B/S）結(jié)構(gòu)的博弈實驗教學(xué)軟件。該軟件使用JSP（Java Server Pages）與My-SQL相結(jié)合，構(gòu)建了功能強(qiáng)、使用簡便、管理方便、運行速度快、安全可靠性強(qiáng)的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)庫?；谠摂?shù)據(jù)庫，將Java和JDBC結(jié)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(wěn)定性[5]。

二、傳統(tǒng)博弈實驗?zāi)Ｊ皆诮虒W(xué)應(yīng)用中的缺點

1.教學(xué)效率低。

國內(nèi)實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)大多沿襲國外教學(xué)模式，嵌入于經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等理論課程中進(jìn)行，用于加深對基礎(chǔ)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(guī)教學(xué)手段使用紙質(zhì)教學(xué)文件為實驗用具（見圖1），學(xué)生在格式化的紙質(zhì)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(jìn)行記錄、評判后再行發(fā)回進(jìn)行下一輪博弈。每輪博弈均涉及決策、收決策紙、記錄、評判、發(fā)回決策紙、下輪決策的循環(huán)，因其極大地占用了課堂教學(xué)時間，在實際教學(xué)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(xué)為例，在使用博弈軟件之前每次進(jìn)行重復(fù)囚徒困境博弈模型的實驗教學(xué)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(tǒng)計實驗結(jié)果，1位教師按時收集、發(fā)放博弈決策紙，1位教師維持教學(xué)現(xiàn)場秩序）才能保證博弈實驗的正常進(jìn)行，1課時（45分鐘）只能進(jìn)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(shù)中絕大部分學(xué)生還未能體會均衡、零和等博弈的核心理念，實驗就已經(jīng)匆匆結(jié)束。

2.教學(xué)難度大。

常見的用于本科教學(xué)的博弈實驗?zāi)Ｐ腿缜敉嚼Ь巢┺哪Ｐ?、選美實驗博弈模型、智豬博弈實驗?zāi)Ｐ汀⒅貜?fù)博弈實驗?zāi)Ｐ偷恼n程化構(gòu)建中多要求構(gòu)建博弈方信息完全不對稱的實驗環(huán)境。但是由于多種原因如重復(fù)囚徒困境博弈實驗中相對規(guī)則的博弈對手配對、微信等現(xiàn)代化的信息溝通途徑甚至是同學(xué)間的手勢和眼神極易導(dǎo)致博弈對手間的信息溝通，從而極大地影響實驗的結(jié)果。有時甚至需要教師使用分割博弈對手所處實驗環(huán)境、強(qiáng)制信息溝通工具管制等方式保障實驗教學(xué)的正常進(jìn)行，增加了實驗教學(xué)工作量，加大了實驗教學(xué)的難度。

3.教學(xué)計算量大、工作量大。

多數(shù)博弈實驗均需要一定的運算和統(tǒng)計工作，尤其是在賄賂博弈、領(lǐng)導(dǎo)者博弈等帶有研究性的博弈行為實驗中。在重復(fù)囚徒困境博弈實驗中每輪實驗都需要統(tǒng)計并標(biāo)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(qiáng)度不大，但是由于參與實驗者眾多和往復(fù)博弈次數(shù)而導(dǎo)致運算量較大，且較為容易出現(xiàn)計算失誤。

4.教學(xué)數(shù)據(jù)收集困難，工作量大。

為了強(qiáng)化博弈實驗的教學(xué)效果，需要及時統(tǒng)計參與博弈學(xué)生的博弈決策及其產(chǎn)生的效果，作為學(xué)生優(yōu)化決策的依據(jù)。在重復(fù)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(jīng)典博弈策略的產(chǎn)生概率及其平均收益，用以引導(dǎo)學(xué)生的決策思路[6]。但是對紙質(zhì)材料的收集和整理需要花費大量時間，在一個教學(xué)單元（如2課時）內(nèi)，難以完成數(shù)據(jù)的收集和整理工作。

5.教學(xué)、科研效果分析困難，缺乏必要依據(jù)。

北京大學(xué)董智勇教授在《實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)》一書中寫道：實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)（Experiments with Economic Principles）是經(jīng)濟(jì)學(xué)家在挑選的受試對象參與下，按照一定的實際規(guī)則并給以一定的物質(zhì)報酬，以仿真方法創(chuàng)造與實際經(jīng)濟(jì)相似的一種實驗室環(huán)境，不斷改變實驗參數(shù)，對得到的實驗數(shù)據(jù)分析整理加工，用以檢驗已有的經(jīng)濟(jì)理論及其前提假設(shè)，或者發(fā)現(xiàn)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?jǐn)?shù)等激勵手段代替的物質(zhì)激勵極大地降低了實驗成本，因而成為實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要實踐場所。以博弈實驗為代表的實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)更是成為優(yōu)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?zāi)Ｐ椭小＿@一切的實現(xiàn)不但需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且需要強(qiáng)大的以博弈數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)挖掘工具。紙質(zhì)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(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在博弈實驗教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢

1.提高實驗教學(xué)效率。

本中心采用博弈實驗軟件后，極大地提高了教學(xué)效率：在重復(fù)囚徒困境博弈實驗中，以每次實驗20輪計算，傳統(tǒng)紙質(zhì)道具的博弈學(xué)實驗，至少需要90分鐘，使用計算機(jī)實驗教學(xué)軟件后，只需要20分鐘，在1個課時內(nèi)就可以完成實驗，保證了教師講解時間，提高了學(xué)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(fā)現(xiàn)，應(yīng)用計算機(jī)的實驗方法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和顯著的進(jìn)步性。

2.降低實驗教學(xué)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(fù)囚徒困境博弈實驗中，自制教學(xué)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動配對、隨機(jī)分組功能（見圖3），使學(xué)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(xué)的信息收集、整理、運算工作。

采用了計算機(jī)的實驗方法后，在重復(fù)囚徒困境博弈實驗時，學(xué)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(jù)評分原則直接給出單輪分?jǐn)?shù)并累計入學(xué)生總得分。學(xué)生決策提交后，收集、整理、運算、統(tǒng)計的工作都由電腦后臺完成并展示在學(xué)生眼前，極大地降低了實驗教學(xué)過程中教師的工作量。

4.教學(xué)數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)存，方便實驗效果深入挖掘。

使用教學(xué)軟件后，重復(fù)囚徒困境博弈實驗中的學(xué)生的操作將被自動保存，實驗結(jié)束后以EXCEL的形式導(dǎo)出。導(dǎo)出后的數(shù)據(jù)經(jīng)過EXCEL的簡單加工可以進(jìn)入SPSS等統(tǒng)計軟件深入挖掘掩藏于基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)背后的經(jīng)濟(jì)學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律。

四、結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉麗.博弈實驗對博弈論的方法論意義[J].學(xué)術(shù)探索，2013.

[2]杜麗群.經(jīng)濟(jì)學(xué)的兩種研究范式：實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)與行為經(jīng)濟(jì)學(xué)評析[J].經(jīng)濟(jì)思想史評論，2007.

[3]鄧釗.經(jīng)濟(jì)學(xué)實驗方法及在我國的應(yīng)用前景分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010.

[4]方小教.經(jīng)濟(jì)學(xué)實驗課程構(gòu)建方法的改革路徑[J].淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2008.

[5]謝玉誠，茅寧瑩，陳露，施皓韻.經(jīng)濟(jì)學(xué)實驗教學(xué)方法改革[J].新西部，2013.

[6]周駿宇.艾克斯羅德重復(fù)博弈實驗及其應(yīng)用[J].自然辯證法研究，2005.

[7]朱慶.實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)：興起、應(yīng)用與意義[J].世經(jīng)觀察，2002.

通訊作者：茅寧瑩