數(shù)值模擬仿真在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用及思政內(nèi)涵探索

許秀

摘?要：數(shù)值模擬仿真由計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定好的數(shù)據(jù)生成過程來產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，用以模擬現(xiàn)實(shí)世界中的經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)實(shí)證數(shù)據(jù)。本文探討了在課堂教學(xué)中采用數(shù)值模擬仿真技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了其中所蘊(yùn)涵的思政內(nèi)容，并介紹了多個(gè)實(shí)際案例以供參考，以期推動(dòng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)在新時(shí)代和新背景下的課程建設(shè)和教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)；數(shù)值模擬仿真；課堂思政；本科教學(xué)

中圖分類號(hào)：G4?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.17.070

0?引言

根據(jù)習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想的立場(chǎng)、觀點(diǎn)和方法，劉偉（2021）提出，我們要推進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)科建設(shè)和教學(xué)改革，抓好教材建設(shè)，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)課程體系，系統(tǒng)性地提供經(jīng)濟(jì)學(xué)分析、技術(shù)性和工具性課程以及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、計(jì)量、人工智能和數(shù)據(jù)處理等課程。計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程已經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)教育必不可少的一部分，是中國高校經(jīng)濟(jì)管理類本科生和研究生必修的核心理論課程（洪永淼，2007）。21世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)學(xué)研究和教育逐步從以定性分析為主的模式，向以定量分析與定性分析相結(jié)合的研究范式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。尤其是近年來，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能等學(xué)科的興起，經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)亟須培養(yǎng)符合時(shí)代潮流和社會(huì)需求的復(fù)合型人才。這要求學(xué)生既能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)世界中的經(jīng)濟(jì)金融問題進(jìn)行定性分析，又能夠基于實(shí)際觀測(cè)到的經(jīng)濟(jì)金融數(shù)據(jù)，科學(xué)規(guī)范地進(jìn)行定量分析。因此，在新時(shí)代、新背景下，如何在經(jīng)濟(jì)管理類本科和研究生的課程體系中，推進(jìn)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的課程建設(shè)和教學(xué)改革就顯得十分重要。

本文在充分論述數(shù)值模擬仿真技術(shù)手段特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探討如何在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的日常教學(xué)中，充分利用各類統(tǒng)計(jì)軟件，將數(shù)值模擬仿真技術(shù)有機(jī)融入課堂教學(xué)的過程中。這項(xiàng)舉措可以讓教師更加便捷有效地規(guī)劃教學(xué)過程，讓學(xué)生能夠更加直觀地理解教學(xué)內(nèi)容，并且有效增加教師和學(xué)生之間的課堂互動(dòng)，從而提升本課程的教學(xué)效果，達(dá)到既定的教學(xué)目的。與此同時(shí)，本文還將從馬克思主義認(rèn)識(shí)論的角度，闡述運(yùn)用數(shù)值模擬仿真進(jìn)行計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的課堂教學(xué)中所相關(guān)的思政內(nèi)涵。在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的教學(xué)中大量采用數(shù)值模擬仿真技術(shù)，是開啟經(jīng)濟(jì)學(xué)教育手段多元化的有益嘗試，其最終目的是為了推動(dòng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)在新時(shí)代和新背景下的課程建設(shè)和教學(xué)改革。

1?數(shù)值模擬仿真及其特點(diǎn)

數(shù)值模擬仿真由計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定好的數(shù)據(jù)生成過程來產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，用以模擬現(xiàn)實(shí)世界中的經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)實(shí)證數(shù)據(jù)。相較于運(yùn)用傳統(tǒng)的實(shí)證數(shù)據(jù)進(jìn)行演示，在課堂教學(xué)中采用數(shù)值模擬仿真技術(shù)具有以下三大優(yōu)勢(shì)。

首先，數(shù)值模擬仿真方法對(duì)各類計(jì)量模型的適用性極強(qiáng)。對(duì)特定的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型進(jìn)行估計(jì)和檢驗(yàn)，需要使用符合該模型的數(shù)據(jù)。換句話說，我們需要保證對(duì)該組數(shù)據(jù)而言，計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型是正確設(shè)定的。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，運(yùn)用實(shí)際觀察到的實(shí)證數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析演示時(shí)，由于其數(shù)據(jù)生成過程是未知的，因此很有可能存在模式設(shè)定錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，即數(shù)據(jù)并不一定恰好符合教學(xué)內(nèi)容中的計(jì)量模型。相比而言，模擬數(shù)據(jù)的生成過程是已知的、事先設(shè)定的。這是由于所有的模擬數(shù)據(jù)都是通過事先給定的數(shù)據(jù)生成過程由統(tǒng)計(jì)軟件自動(dòng)生成計(jì)算產(chǎn)生，因此模擬數(shù)據(jù)天然服從數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程所對(duì)應(yīng)的計(jì)量模型。因此我們可以明確地判斷某個(gè)特定的計(jì)量模型對(duì)該組模擬數(shù)據(jù)而言是否是正確設(shè)定的?；诖?，我們可以運(yùn)用數(shù)據(jù)模擬仿真得到一組十分符合計(jì)量模型的數(shù)據(jù)，從而很好地考察相關(guān)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法的統(tǒng)計(jì)學(xué)表現(xiàn)。

其次，數(shù)值模擬仿真方法對(duì)數(shù)據(jù)特點(diǎn)設(shè)置的可控性極強(qiáng)。由于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程是事先設(shè)定的，我們可以通過改變數(shù)據(jù)生成的具體方式，來模擬多種情形下具有不同特點(diǎn)的數(shù)據(jù)。比如，存在結(jié)構(gòu)斷點(diǎn)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)、存在異常值的橫截面數(shù)據(jù)、長面板和短面板數(shù)據(jù)等。在課堂教學(xué)的過程中，我們可以在統(tǒng)計(jì)軟件中隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)特征的存在和強(qiáng)弱進(jìn)行重新設(shè)置，比如結(jié)構(gòu)斷點(diǎn)的位置、異常值的個(gè)數(shù)、面板數(shù)據(jù)中個(gè)體數(shù)量和時(shí)間長度的大小等。這有利于在課堂上讓學(xué)生立刻觀察到相關(guān)估計(jì)和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量在不同的情形下的表現(xiàn)，從而引發(fā)學(xué)生的比較性思考。這樣的教學(xué)效果是運(yùn)用具體實(shí)證數(shù)據(jù)進(jìn)行課堂演示所達(dá)不到的。數(shù)值模擬仿真這種即時(shí)可變的特點(diǎn)，能夠直觀地反映計(jì)量方法的優(yōu)劣，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生積極參與課堂互動(dòng)，引發(fā)他們深入理解課堂教學(xué)內(nèi)容。

最后，數(shù)值模擬仿真方法對(duì)各教學(xué)案例的可復(fù)制性極強(qiáng)、成本極低。在數(shù)據(jù)模擬仿真中，同樣的數(shù)據(jù)生成過程即可復(fù)制出具有相同特點(diǎn)的模擬數(shù)據(jù)。甚至在設(shè)定好隨機(jī)數(shù)生成器的種子（seed）之后，我們可以完全重現(xiàn)同樣的模擬數(shù)據(jù)。在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)中，在統(tǒng)計(jì)軟件大量普及的今天，這種數(shù)據(jù)的重現(xiàn)幾乎是無經(jīng)濟(jì)成本的，也沒有太多時(shí)間成本。因此，通過在課程平臺(tái)分享軟件代碼，學(xué)生可以在課后方便快捷地獲得與課堂展示相同或類似的數(shù)據(jù)。這種可復(fù)制性的特點(diǎn)，有利于學(xué)生在課后鞏固復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，以至在此基礎(chǔ)上，思考新的科研課題。同時(shí)，這也有利于計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程案例在全校甚至全國高校范圍內(nèi)的交流借鑒，在更廣的范圍內(nèi)推動(dòng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的課程改革。

2?數(shù)值模擬仿真的思政內(nèi)涵

在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的教學(xué)過程中充分運(yùn)用數(shù)值模擬仿真技術(shù)，具有非常深刻的思政內(nèi)涵。從馬克思主義認(rèn)識(shí)論的角度來看，無論是對(duì)于本科生還是研究生，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)所講授的主要是教材上高度概括濃縮的知識(shí)點(diǎn)，包括計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型的識(shí)別、估計(jì)、檢驗(yàn)及其應(yīng)用方法。這些已經(jīng)寫成文字的知識(shí)點(diǎn)，是由無數(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)家和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)家經(jīng)過去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的艱難過程而得到的，也是他們?cè)趯?shí)踐中通過累積感性認(rèn)識(shí)，借由認(rèn)識(shí)過程的第一次飛躍，所達(dá)成的理性認(rèn)識(shí)。在這個(gè)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的過程中，學(xué)生并沒有切身參與進(jìn)來。取而代之的是他們直接學(xué)習(xí)吸收了前人對(duì)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)理論的理性認(rèn)識(shí)。因此，由于在第一次認(rèn)識(shí)飛躍過程中的缺失，學(xué)生首次在課堂上接觸學(xué)習(xí)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)理論方法的時(shí)候，他們對(duì)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)往往是十分粗淺的。

在馬克思主義認(rèn)識(shí)論中，認(rèn)識(shí)過程的第二次飛躍，則是從理性認(rèn)識(shí)再回到實(shí)踐的過程。具體來說，在第二次飛躍中，我們需要把在第一次飛躍中形成的理性認(rèn)識(shí)帶回到實(shí)踐中去，用于指導(dǎo)實(shí)踐并接受實(shí)踐的檢驗(yàn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，由于實(shí)證數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)軟件和教學(xué)理念等各方面的限制，學(xué)生并沒有太多機(jī)會(huì)在課程學(xué)習(xí)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來分析數(shù)據(jù)。因此，他們無法真正參與到認(rèn)識(shí)過程的第二次飛躍中去。這導(dǎo)致了他們對(duì)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)停留在了比較淺顯的階段。通過在教學(xué)中使用數(shù)值模擬仿真技術(shù)，學(xué)生可以獲得大量的、接近完美的模擬數(shù)據(jù)用于探索計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型的估計(jì)和檢驗(yàn)方法，在實(shí)踐中練習(xí)如何構(gòu)建適當(dāng)?shù)挠?jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，并選用有效地估計(jì)和檢驗(yàn)方法。因此，學(xué)生在實(shí)踐中切實(shí)參與了認(rèn)識(shí)過程的第二次飛躍。同時(shí)，通過切身體會(huì)所得到的經(jīng)驗(yàn)，也為他們累積了一定的感性認(rèn)識(shí)，從而彌補(bǔ)了他們?cè)谡J(rèn)識(shí)過程的第一次飛躍中所缺失的部分。

馬克思主義認(rèn)識(shí)論亦深刻地指出，人們對(duì)某個(gè)現(xiàn)實(shí)對(duì)象的認(rèn)識(shí)過程，不是一蹴而就的，而是兩次飛躍多次反復(fù)的過程。換句話說，人類的認(rèn)識(shí)是兩次飛躍在不斷反復(fù)中無限發(fā)展的過程。毛澤東在《人的正確思想是從哪里來的？》中指出：“一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，往往需要經(jīng)過由物質(zhì)到精神，由精神到物質(zhì)，即由實(shí)踐到認(rèn)識(shí)，由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐這樣多次的反復(fù)，才能夠完成。這就是馬克思主義的認(rèn)識(shí)論，就是辯證唯物論的認(rèn)識(shí)論?！泵珴蓶|關(guān)于兩次飛躍及其反復(fù)性、無限性的理論，揭示了認(rèn)識(shí)發(fā)展的普遍規(guī)律。在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的教學(xué)過程中有機(jī)融入數(shù)值模擬仿真技術(shù)，正是讓學(xué)生不斷地重復(fù)認(rèn)識(shí)過程的兩次飛躍，反復(fù)思考計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和應(yīng)用中所蘊(yùn)涵的智慧以及存在的問題。這種理論與實(shí)踐相互促進(jìn)的過程，極大地提升了他們對(duì)相關(guān)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和方法的理性認(rèn)識(shí)。值得指出的是對(duì)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和應(yīng)用方法的創(chuàng)新，也必然來自于人們充足的感性認(rèn)識(shí)和深刻的理性認(rèn)識(shí)。

3?數(shù)值模擬仿真在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

案例一：模擬異常值對(duì)線性回歸模型的影響

我們可以通過統(tǒng)計(jì)軟件模擬出在小樣本的情況下，實(shí)證數(shù)據(jù)中少數(shù)異常值的存在對(duì)計(jì)量模型回歸結(jié)果的影響。如圖1所示，當(dāng)沒有異常值存在時(shí)（左圖），線性回歸模型的最小二乘估計(jì)結(jié)果可以很好地?cái)M合模擬數(shù)據(jù)；而當(dāng)數(shù)據(jù)中存在2個(gè)異常值點(diǎn)時(shí)（右圖），線性回歸模型的最小二乘估計(jì)（斜率）被顯著地改變了。通過數(shù)值仿真模擬的方法，我們展示了異常值的存在（即使個(gè)數(shù)較少），使得我們對(duì)線性回歸模型的最小二乘估計(jì)出現(xiàn)了偏差。此外，我們還可以通過改變異常值點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置，以及總樣本量的個(gè)數(shù)，向?qū)W生展示不同情況下異常值點(diǎn)的存在所造成的后果。

案例二：模擬內(nèi)生性問題的存在對(duì)最小二乘估計(jì)的影響

在本科和研究生的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)課程中，內(nèi)生性問題及工具變量法是重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一（洪永淼，2011）。計(jì)量模型中內(nèi)生性問題最直接的表現(xiàn)就是線性回歸模型的解釋變量和誤差項(xiàng)直接存在相關(guān)關(guān)系，從而導(dǎo)致最小二乘估計(jì)量變得有偏且非一致。為何這種內(nèi)生相關(guān)性會(huì)導(dǎo)致最小二乘估計(jì)量出現(xiàn)巨大的偏差？而工具變量又是如何克服內(nèi)生性問題從而為線性模型提供一致估計(jì)量的？除了從理論上進(jìn)行嚴(yán)格的推導(dǎo)，從而為學(xué)生演示上述問題的數(shù)學(xué)本質(zhì)以外，我們還可以通過數(shù)值模擬的方式，以圖形可視化的方式為學(xué)生提供額外的視角。如圖2所示，解釋變量x和樣本量y之間實(shí)際的回歸線是左圖中的實(shí)線。而由于回歸誤差項(xiàng)和解釋變量x之間存在正相關(guān)關(guān)系（如右圖所示），即當(dāng)x較小時(shí)，誤差項(xiàng)大多為負(fù)值，而當(dāng)x較大時(shí)，誤差項(xiàng)大多為正值，導(dǎo)致散點(diǎn)圖中數(shù)據(jù)的整體分布并未沿著實(shí)際回歸線的方向進(jìn)行。因而，最小二乘法貼合實(shí)際數(shù)據(jù)所擬合出的回歸線（虛線）就會(huì)顯著偏離x和y之間實(shí)際的回歸關(guān)系（實(shí)線）。

4?結(jié)束語

在計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的教學(xué)過程中有機(jī)融入數(shù)值模擬仿真技術(shù)，是高等院校教育教學(xué)改革的重要手段，具有適用性強(qiáng)、可控性強(qiáng)、可復(fù)制性強(qiáng)、成本低廉等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。這種大量融入數(shù)值模擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式，完全符合馬克思主義認(rèn)識(shí)論所闡述的基本原理，可以有效促進(jìn)課堂師生互動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，提升課堂教學(xué)效果。本文亦介紹了實(shí)際案例以供參考，以期推動(dòng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)在新時(shí)代和新背景下的課程建設(shè)和教學(xué)改革。

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