博弈实验教学中计算机网络技术应用

一、引言

诺贝尔经济学奖得主爱德华•哈斯丁•张伯伦（E.H.Cham-berlin）教授1948年在哈佛大学博士生课堂上进行的描述市场需求和供应经济关系的纸牌实验正式拉开了实验经济学的序幕。20世纪50年代，美国休斯敦大学约翰•福布斯•纳什（JohnForbesNashJr）利用不动点定理证明了均衡点的存在，并将博弈论引入议价行为模型，进行了纯议价博弈实验，1994年因为他在博弈论领域的卓越贡献获得了诺贝尔经济学奖。1952年，美尔文•爵烁和莫莱尔•弗莱尔（MelvinDresherandMerrillFlood）进行了著名的“囚徒困境”实验。20世纪60年代，有着“实验经济学之父”之称的弗农•洛马克斯•史密斯（VernonLomaxSmith）教授在亚利桑那大学十一个班级进行了长达六年的实验验证竞争均衡理论，1962年，以此实验为基础撰写的论文《竞争市场行为的实验研究》在《政治经济学杂志》上的发表，标志了实验经济学的诞生。其也因为在实验经济学领域开创性的贡献于2002年获得了诺贝尔经济学奖。近年来，博弈实验及以其为代表之一的实验经济学以其实现方式的可复制性和实验过程的可控制性受到越来越多经济学家的青睐，该实验还是研究不同经济政策建议有效性的经济、可行办法之一。我国自上世纪80年代以来，不少学者已经逐渐意识到实验经济学的发展，目前正有组织地对其开展研究和应用工作。因此，以实验经济学为主要研究方法，进行研究性、设计性的本科生实验教学已经成为经济管理类实验的发展趋势。目前，国内诸多知名高校如中国人民大学、浙江大学、厦门大学等已经相继建立了自己的经济学实验室，开始了在实验经济学领域的专业研究和教学应用。然而在博弈实验的推广过程中却出现了教学效率低、教学工作量大、数据不易收集、多为验证性实验等诸多难点，极大影响了博弈实验在高校中特别是在普通高校本科教学中的推广。笔者所在的中国药科大学医药经济管理综合实验教学中心自行编写了基于Browse/Server（简称B/S）结构的博弈实验教学软件。该软件使用JSP（JavaServerPages）与My-SQL相结合，构建了功能强、使用简便、管理方便、运行速度快、安全可靠性强的网页数据库。基于该数据库，将Java和JDBC结合起来极大降低了程序编写难度，提高了软件在不同平台运行的兼容性和稳定性。

二、传统博弈实验模式在教学应用中的缺点

1.教学效率低

国内实验经济学教学大多沿袭国外教学模式，嵌入于经济学、管理学等理论课程中进行，用于加深对基础理论知识的理解和掌握，多为演示型、验证性实验。实验中沿袭国外常规教学手段使用纸质教学文件为实验用具（见图1），学生在格式化的纸质文件中记录每轮博弈决策，每轮博弈后，将决策纸交予教师进行记录、评判后再行发回进行下一轮博弈。每轮博弈均涉及决策、收决策纸、记录、评判、发回决策纸、下轮决策的循环，因其极大地占用了课堂教学时间，在实际教学过程中的运用受到课时等诸多因素的限制，难以开展。以本中心的实验教学为例，在使用博弈软件之前每次进行重复囚徒困境博弈模型的实验教学时，60人的博弈实验，需要4位实验教师同时工作（2位教师计算和统计实验结果，1位教师按时收集、发放博弈决策纸，1位教师维持教学现场秩序）才能保证博弈实验的正常进行，1课时（45分钟）只能进行7-10轮博弈，平均5-7分钟完成一次博弈，实验效率较低。而在7-10轮博弈轮数中绝大部分学生还未能体会均衡、零和等博弈的核心理念，实验就已经匆匆结束。

2.教学难度大

常见的用于本科教学的博弈实验模型如囚徒困境博弈模型、选美实验博弈模型、智猪博弈实验模型、重复博弈实验模型的课程化构建中多要求构建博弈方信息完全不对称的实验环境。但是由于多种原因如重复囚徒困境博弈实验中相对规则的博弈对手配对、微信等现代化的信息沟通途径甚至是同学间的手势和眼神极易导致博弈对手间的信息沟通，从而极大地影响实验的结果。有时甚至需要教师使用分割博弈对手所处实验环境、强制信息沟通工具管制等方式保障实验教学的正常进行，增加了实验教学工作量，加大了实验教学的难度。

3.教学计算量大、工作量大

多数博弈实验均需要一定的运算和统计工作，尤其是在贿赂博弈、领导者博弈等带有研究性的博弈行为实验中。在重复囚徒困境博弈实验中每轮实验都需要统计并标示博弈对手的博弈决策，计算本轮博弈双方得分。虽然单个运算强度不大，但是由于参与实验者众多和往复博弈次数而导致运算量较大，且较为容易出现计算失误。

4.教学数据收集困难，工作量大

为了强化博弈实验的教学效果，需要及时统计参与博弈学生的博弈决策及其产生的效果，作为学生优化决策的依据。在重复囚徒困境博弈实验中需要归纳典型博弈思路，如一报还一报策略（TITFORTAT）、弗里德曼策略（FRIEDMAN）、道宁策略（DOWNING）、乔斯策略（JOSS）等经典博弈策略的产生概率及其平均收益，用以引导学生的决策思路。但是对纸质材料的收集和整理需要花费大量时间，在一个教学单元（如2课时）内，难以完成数据的收集和整理工作。

5.教学、科研效果分析困难，缺乏必要依据

北京大学董智勇教授在《实验经济学》一书中写道：实验经济学（ExperimentswithEconomicPrinciples）是经济学家在挑选的受试对象参与下，按照一定的实际规则并给以一定的物质报酬，以仿真方法创造与实际经济相似的一种实验室环境，不断改变实验参数，对得到的实验数据分析整理加工，用以检验已有的经济理论及其前提假设，或者发现新的理论，或者为一些决策提供理论分析。高校能够提供大量可供选择的高度理性受试对象，实验课程能够以分数等激励手段代替的物质激励极大地降低了实验成本，因而成为实验经济学的重要实践场所。以博弈实验为代表的实验经济学更是成为优化决策体系、提升决策水平的重要方法，其是在贿赂模型等研究性博弈实验模型中。这一切的实现不但需要基础数据，而且需要强大的以博弈数据库为基础的数据挖掘工具。纸质实验道具因其在收集速度上的缺陷显然不能满足要求。

三、计算机网络技术在博弈实验教学应用中的优势

1.提高实验教学效率

本中心采用博弈实验软件后，极大地提高了教学效率：在重复囚徒困境博弈实验中，以每次实验20轮计算，传统纸质道具的博弈学实验，至少需要90分钟，使用计算机实验教学软件后，只需要20分钟，在1个课时内就可以完成实验，保证了教师讲解时间，提高了学生的博弈水平。我们可以很直观地发现，应用计算机的实验方法具有明显的技术优势和显著的进步性。

2.降低实验教学难度

博弈实验中通过电脑自动分组等功能可以做到真正的“双盲”实验。在重复囚徒困境博弈实验中，自制教学软件能够实现自动配对、随机分组功能，使学生在完全不知道博弈对手的情况下完成博弈实验，真正做到了信息的完全不对称。

3.免去实验教学的信息收集、整理、运算工作

采用了计算机的实验方法后，在重复囚徒困境博弈实验时，学生只需要单击“合作”或“背叛”后即可看到（或等待后看到）博弈对手本轮决策，由电脑依据评分原则直接给出单轮分数并累计入学生总得分。学生决策提交后，收集、整理、运算、统计的工作都由电脑后台完成并展示在学生眼前，极大地降低了实验教学过程中教师的工作量。

4.教学数据自动转存，方便实验效果深入挖掘

使用教学软件后，重复囚徒困境博弈实验中的学生的操作将被自动保存，实验结束后以EXCEL的形式导出。导出后的数据经过EXCEL的简单加工可以进入SPSS等统计软件深入挖掘掩藏于基础实验数据背后的经济学现象和规律。

四、结语

为了满足实际教学需要，越来越多的高校自行编辑博弈实验教学软件以推广博弈实验在经济学、管理学等相关课程中的运用，提高教学效率，深化教学改革。笔者所在实验中心的软件化博弈教学实践表明，博弈教学软件的使用不但能够极大提高教学效率，而且能够降低教学难度，实现实验数据的自动收集、主动分类及自动基础分析等，这样不但满足了本科教学需要，而且为经济博弈行为的科研提供了强大依据，具有较高的推广意义和价值。

作者：谢玉诚 闫璐颖 茅宁莹 单位：中国药科大学