一种经济学实验教学系统

技术领域

本申请涉及线上教学技术领域，尤其涉及一种经济学实验教学系统。

背景技术

宏观经济学研究国家经济总体运行，宏观经济可以看作家庭、企业及政府三大部门和产品市场、货币市场及劳动市场三大市场组成的系统。课程的授课要点为宏观经济系统中三大部门在三大类市场中的交互作用，主要涉及的理论模型包括国民收入决定的收入-支出模型、IS-LM模型和AD-AS模型。

与微观经济不同的是，宏观经济研究整体经济系统的运行，而非个体经济行为，因此理清宏观经济系统中各个部门、各个市场之间动态的相互作用至关重要。现有的宏观经济教学存在以下问题：

(1)侧重抽象理论模型的灌输，学生接受起来比较被动，灵活性较差。

(2)宏观经济的动态性、系统性的特征难以得到较好地展示。

(3)能够提升学生学习主体性的实验教学成本较高。

为此，需要开发一套低成本经济学教学实验平台，以将实验教学探索性、交互性的特点引入宏观经济课堂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种经济学实验教学系统，旨在解决传统的宏观经济学教学存在的灵活性较差的技术问题，并通过动态交互式实验的方式，较好地展示课程知识体系。

本申请实施例提供了一种经济学实验教学系统，包括：

实验控制模块，用于实验的加载和实验状态的迁移；

经济系统模块，与所述实验控制模块连接，用于定义宏观经济系统中各组成部分之间的连接关系，并计算各组成部分和连接的属性值和宏观经济变量；

交互式实验平台模块，与所述实验控制模块连接，用于展示宏观经济运行状态，对概括性模型和子知识点模型进行交互式的实验。

在其中一实施例中，所述实验控制模块中包括实验参数与实验场景，不同实验场景对应不同的经济模型；每个场景包含若干实验参数，可根据教学需求预先指定参数组合，或在实验过程中，记录当前的参数形成参数组合，供实验者在不同参数组合之间切换。

在其中一实施例中，所述经济系统模块采用面向对象的方式实现家庭、政府和企业三大部门，货币、要素和产品三大市场以及不同部门之间的连接，市场具有供给和需求属性，连接具有方向属性和值属性，通过经济系统中的模型函数，计算各属性值以及宏观经济变量。

在其中一实施例中，所述交互式实验平台模块包括：

经济系统沙盘，用于展示经济系统各部分的宏观经济运行状态；

主实验模型，用于对课程的概括性模型进行实验；

知识点实验模型，用于对各个子知识点进行实验。

在其中一实施例中，所述经济系统沙盘根据经济系统模型中市场的供需属性值，用色彩组合以及比例对比展示市场供需；根据经济系统模型中连接的值属性，用色彩变化展示经济流动的大小。

在其中一实施例中，所述主实验模型对概括性模型中的函数和变量用图形方式进行展示；在其中一实施例中，所述主实验模型通过在图表中点击形成标记点，或通过面板中按钮进行微调，所述标记点通过点击面板中按钮生成当前实验参数下经济模型函数曲线的快照。

在其中一实施例中，每个实验场景包括多个子知识点，每个子知识点包括文字部分和图表部分，文字部分中含有监测变量，监测标量通过正则表达式标识自身和所监测的变量，图表部分为子知识点的图表展示，随着实验参数调整，知识点的图表部分动态变化。

在其中一实施例中，所述知识点实验模型包括浏览模式和实验模式，实验模式下，文字中的监测变量部分会动态显示宏观经济变量的变化情况。

本发明通过开发宏观经济学在线实验教学系统，实现了宏观经济学课堂的实验教学，具备以下优势:

(1)可以较好地展现宏观经济学系统性、动态性的特点，帮助学生更好地从系统层面掌握相关知识；同时兼顾各知识点的实验教学，能够帮助学生建立知识体系。

(2)具备交互操作、实时反馈和状态可记录的功能特点，能够让学生在主动的实验操作过程中掌握和强化知识体系。

(3)实现了灵活多样、动态可交互在线教学图表绘制方式，在教育领域有较大的推广价值。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种经济学实验教学系统的系统框架图；

图2为本申请一实施例提供的收入-支出模型的界面示意图；

图3为本申请一实施例提供的IS-LM模型的界面示意图；

图4为图3所示实施例提供的知识点模型的监测变量文字部分的代码案例示意图；

图5为本申请一实施例提供的交互式图表的界面示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，为本申请一实施例提供的一种经济学实验教学系统的系统框架图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

实施例1

本实施例提供的一种经济学实验教学系统，包括实验控制模块、经济系统模块以及交互式实验平台模块。

其中，实验控制模块，用于实验的加载和实验状态的迁移。

具体地，实验控制模块实现实验的加载和实验状态的迁移，包括实验参数与实验场景。不同实验场景对应不同的经济模型(如收入-支出模型，IS-LM模型和AD-AS模型对应不同的场景)；每个场景包含若干实验参数，可以根据教学需求预先指定参数组合，也可以在实验过程中，记录当前的参数形成参数组合，供实验者在不同参数组合之间切换。

经济系统模块，用于定义宏观经济系统中各组成部分之间的连接关系，并计算各组成部分和连接的属性值和宏观经济变量。

具体地，采用面向对象的方式实现家庭、政府和企业三大部门，货币、要素(劳动)和产品三大市场以及不同部门之间的连接(如企业向产品市场供应产品)，市场具有供给和需求属性，连接具有方向属性和值属性。经济系统中包括若干模型函数，用于计算各属性值以及宏观经济变量。

交互式实验平台模块，用于展示宏观经济运行状态，对概括性模型和子知识点模型进行交互式的实验。

具体地，交互式实验平台模块为系统的核心模块，其包括经济系统沙盘、主实验模型以及知识点实验模型。

其中，经济系统沙盘用以展示经济系统各部分的状态。根据经济系统模型中市场的供需属性值，用色彩组合以及比例对比展示市场供需；根据经济系统模型中连接的值属性，用色彩变化展示经济流动的大小。在经济系统沙盘中，可以根据教学需求，强制某个市场出于均衡状态。

主实验模型中，用以对课程的概括性模型进行实验。对模型中的函数和变量用图形方式进行展示。可以通过在图表中点击形成标记点，标记点位置可以通过面板中按钮进行微调，以解决手机端点击难以控制点击精度的问题。也可以通过点击面板中按钮生成当前实验参数下经济模型函数曲线的快照，方便实验者进行对比。当实验参数调整时，该部分的图形动态变化。

知识点实验模型，对各个子知识点进行实验。每个实验场景包括多个子知识点，每个子知识点包括文字部分和图表部分：文字部分中含有监测变量，监测标量通过正则表达式标识自身和所监测的变量，图表部分为子知识点的图表展示。随着实验参数调整，知识点的图表部分动态变化。知识点实验模型有浏览模式和实验模式两种，实验模式下，文字中的监测变量部分会动态显示宏观经济变量的变化情况。

在其中一实施例中，经济模型为收入-支出模型，如图2所示，左侧上半段部分为经济系统沙盘，左侧下半部分为参数面板，用来调整实验参数；中间部分为主实验模型，中间下半部分为曲线快照和标记点操作面板；右侧为知识点模型。经济系统沙盘中，用色彩的比例变化反映市场的供需状况；主实验模型中，随左侧实验参数调整，曲线发生实时变化，反映宏观经济状态的变化，可以在图中进行标记，以方便实验，标记点的位置可以通过中间部分操作面板下端的加减号微调，可以点击面板中的按钮生成当前状态下曲线的快照(图中虚线)，以直观反映宏观经济状态的变化；知识点模型中，通过文字和图表组合的展示不同的知识点，随着实验参数的变化，知识点模型中的图表也实时变化。

在其中一实施例中，经济模型为IS-LM模型，如图3所示，在经济系统沙盘中，可以点击市场部分以强制市场处于均衡状态；知识点模型分为浏览模式和实验模式，浏览模式下，知识点的文字部分为单纯的文字；实验模式下，表示经济变量的文字处(图3中加黑部分)同时展示经济变量的变化(如图3右上)，如图4所示，文字部分的实现代码中，通过特定格式的正则表达式标识某一段文字为经济变量，并标明其所对应的变量。

在其中一实施例中，如图5所示，展示了系统中实现的灵活的交互式动态图形，可以实现灵活的图形文字组合的动态展示，如图5中的动态跨图表线，灰色界面和箭头；平台中的图表基于开源的echart开发，并且实现了echart与其底层zrender的坐标转换，对于echart不支持的图形，通过其底层的zrender实现。

本申请实施例提供的经济学实验教学系统的处理流程如下：

(1)实验加载流程：实验控制模块根据实验需求，生成经济系统模块中的模型中的组成元素以及模型函数，并根据内置的参数组合，确定实验参数，计算属性值和宏观经济变量。最后根据经济系统模块中各个组成对象的属性值、函数参数和宏观经济变量生成交互式实验平台模块中的图表。

(2)实验参数调整流程：实验者在实验平台的实验参数面板中调整实验参数，实验控制模版触发经济系统模块属性、模型函数参数和宏观经济变量的重新生成，然后触发交互式实验平台模块中的图表及文字的更新。

本申请实施例提供的交互式实验平台模块中的主实验模型和知识点实验模型实现了灵活的图表展示(如跨越多个图表的线，面，箭头线等)和交互，其主要技术方案说明如下：

a.平台中的图标采用开源的echart实现，但是echart支持的图表有限，echart底层的zrender可以绘制更加灵活的图形，对于echart不支持的展示方式，将echart中的坐标转化为其底层zrender的坐标，在zrender中进行绘制，具体的转化方式见b。

b.每个echart绘图区可包含一个和多个grid，在加载图表时候，额外地在每个grid的特定echart坐标处添加特殊格式(如特殊颜色或尺寸)的两个测量点，然后通过测量点的特殊格式，找出其对应的zrender图像元素，最后根据测量点对应的zernder图像元素坐标和echart中的坐标建立echart中每个grid的echart坐标和其底层zrender坐标的对应关系。

c.b中方法在本平台中的具体应用：在特定echart位置绘制echart不支持的图形时，将echart坐标转化为zrender坐标，通过echart底层的zrender进行绘制，生成标记点时，通过zrender捕获点击事件，然后转化成echart坐标，在echart坐标位置创建点元素。

综上所述，本申请提供的经济学实验教学系统，将实验教学探索性、交互性的特点引入宏观经济课堂，结合实验教学系统需要较好地展示宏观经济学动态性、系统性的特点，同时能够覆盖主要的宏观经济学知识点，除此之外，系统具备部署简单，容易操作，低成本的特点，便于灵活地嵌入经济学课堂中。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。