第二节 实验设计

在了解实验经济学的基本原则之后，我们进入有关实验设计问题的讨论。实验设计是在实验进行之前，实验组织者根据实验目的，创建实验条件，撰写实验说明，选取参试人员进行测试性实验，并根据测试结果对实验条件进行改进。

一般条件下，在实验设计阶段实验组织者需要完成的工作包括：①确定需要研究的主要问题；②确定实验条件的基本要素；③选择和确定作为处理变量的关键因素和重要的干扰因素；④为参试人员准备“实验说明”；⑤进行测试性实验；⑥根据测试性实验改进或者简化“实验说明”以及实验条件。

随着实验经济学理论和技术的不断发展，实验经济学已经可以应用到经济学研究的多个领域，例如，拍卖理论、博弈理论、产业组织理论、证券市场理论等，实验组织者可以在其中选择自己感兴趣的主题，确定一个具体问题或者理论，展开实验研究。在确定主要问题之后，就进入了实验设计的核心阶段——创建实验条件，这个过程需要确定实验条件的一些基本要素，并且选择和确定哪些因素应作为需要处理的因素，哪些因素会干扰实验结果，如何对其进行控制等。根据实验条件，还需要为参加实验的参试人员准备“实验说明”，使参试人员能够充分理解实验的目的、条件和操作的具体过程。为了对实验设计的有效性进行检验，在进行正式实验之前，要选取一些参试人员进行测试性实验，并根据测试的结果来对实验条件和实验说明做一些必要的改进。在这些程序完成之后，实验组织者才能够开始正式招募实验参试人员，并且展开正式的实验。

在具体介绍这部分内容之前，我们需要了解以下实验经济学术语。

实验局（Session）——一系列的博弈或者其他的决策任务，包括同一天、同一组人进行的实验。

实验（Try）——一局实验通常会重复多次进行，以获取更为可靠的实验数据。

组（Cohort）——参与实验局的一组人。

实验设置（Treatment）——一种独特的环境或者处理变量（Treatment Variable）的构造，例如，信息、经验、动机和规则。

一 创建实验条件

在我们构建的实验条件中，有多种因素会影响实验结果。如何根据实验目的，对这些因素加以区分和控制，是实验结果是否有效的关键。

所有对实验结果可能产生影响的因素可以分为两类：关键因素和干扰因素。在实验中我们感兴趣的是关键因素会产生怎样的效应。一个因素是关键因素还是干扰因素，取决于实验的研究目的。例如，在研究市场结构的实验中，买方的数量是关键因素，然而在研究消费者对新产品反应的实验中，同样的因素就变成了干扰因素。

对于任何一个因素，我们在实验中可以将它作为处理变量，检验由于这个因素的变化对实验结果产生的影响；我们还可以对它进行控制，把它作为常数，也就是在实验过程中保持不变。一个因素作为处理变量还是常数，也是由实验目的决定的。例如，实验组织者在研究涨跌幅限制制度对证券交易价格的影响时，可以设计三组实验。实验组织者将参试人员的数目、参试人员拥有的初始现金、证券的红利分布等都作为常数，在三组实验中保持不变；将涨跌幅限制制度作为处理变量，在三组实验中分别设置没有涨跌幅限制、10%水平的涨跌幅限制以及5%水平的涨跌幅限制。通过计算和比较三组实验市场的成交价格、市场波动性等指标，我们可以判断涨跌幅限制是否有利于稳定市场价格，以及随着涨跌幅限制区间的缩小，市场价格会呈现何种情况。在这三组实验中，除涨跌幅限制因素作为处理变量之外，其他因素都作为常数，只有实现这样的控制性，实验结果才能代表涨跌幅限制制度的效应，而且不会与其他因素产生的效应相混淆。

这里我们需要解释的是如何在实验设计中突出关键因素的效应，如何最大限度地减少干扰因素的影响。此外，还要介绍如何在实验设计中确定处理变量和常数，区分不同变量产生的效应。

1.如何解决干扰因素问题

区分关键变量和干扰变量完全取决于研究的目的。我们再来看一个例子，如果实验的目的是检验一个静态理论，参试人员的经验和学习都是干扰因素；如果研究目的是检验参试人员的行为特征是否会随着时间变化，那么参试人员的经验和学习都变成了关键变量。在相当多的实验中，参试人员带入实验室的经验背景、情绪和态度都可能成为干扰实验结果的因素，我们这里介绍几种在实验中可能会遇到的典型的干扰变量，并根据弗雷德曼和森德（Friedman and Sunder，1994）的研究提供一些解决这些问题的方法。

第一，经验和学习。在实验进行过程中，当参试人员逐步理解实验环境时，他们的行为也会逐渐发生变化。当这种经验和学习成为实验过程的干扰变量时，可以通过选择有经验的参试人员使经验变成常量，以达到控制的目的，或者采用平衡交替的设计方法，把经验作为处理变量。

第二，非制度性的相互作用。参试人员的行为之间可能还会相互影响。例如，在实验过程中的休息时间，卖方会聚集在一起讨论，一致同意维持高价格，因而，在休息时间要非常仔细地进行监督，或者在休息之后改变一些参数。

第三，疲劳和厌倦。随着实验的不断进行，参试人员很可能会感到疲劳和厌倦，他们的行为也可能随之发生改变。例如，当一个参试人员在一个有58个周期重复进行的囚徒困境博弈实验中发现选择A战略可以获得收益时，他却可能会选择B战略，仅仅是为了宣泄自己的厌倦情绪。因此，实验经济学家建议在博弈论实验中偶尔要更换一下支付矩阵，而且对大部分实验而言，实验时间最长不要超过2小时。

第四，参试人员或者参试人员组的特性。一个参试人员的背景或许也会导致缺乏代表性的行为。一个组里，参试人员之间也会互相强化一些行为模式。例如，学习高级金融学的学生参加资本市场实验，就不可避免地存在一定的选择性偏差。解决这个问题的办法就是选择不同背景的参试人员重复进行实验。

2.如何确定处理变量和常数

在实验设计过程中，把一个因素作为常数还是处理变量是需要平衡的。假设实验组织者的实验目的是检验不同的拍卖制度在不同需求曲线弹性水平下产生的效应，就需要考虑两组因素，一组是拍卖制度——双向拍卖和明码标价拍卖，另一组是弹性水平——有弹性的需求曲线和缺乏弹性的需求曲线。如果两组变量同时变化，所产生的效应就会相互混淆。最符合逻辑的方法是：所有的变量都独立变化，就能清楚地得出各变量所产生的效应。将拍卖制度和需求曲线的弹性这两组变量两两组合，能够得出四种不同的市场条件，分别在这四种条件下进行实验，得出四个实验结果：A、B、C和D。如果仅仅观察结果A和D，或者仅观察B和C，对于所要研究的问题，无法得出有效的结论。正确的方法是比较A和C以及B和D，这样的比较结果表明了在不同弹性水平下，明码标价拍卖和双向拍卖有何效应。

对于如何确定常量和处理变量，弗雷德曼和霍尔特（Friedman and Holt，1994）也提出了一些建议。

第一，控制所有的可控制变量，否则得出的数据可能会缺乏有效性。

第二，把关键变量作为处理变量，在广泛的、分割的不同水平上构造相反的环境。一般情况下选择两个水平就够了，如果我们刚才提到的需求曲线存在缺乏弹性和富有弹性两种情况，可以忽略中间的状态。

第三，如果你察觉某个干扰变量与关键变量是相互作用的，就可以把这个干扰变量作为处理变量，一般两个水平就足够了。例如，如果发现参试人员的年龄对实验结果产生了干扰，即可以将年龄作为处理变量，分别进行两个年龄组的实验。

第四，尽量保持大部分干扰变量作为不变常数，以降低复杂性，并减少成本。即使一个干扰变量的影响比较大，只要这种影响是无害的，或者一个干扰变量的效应与关键变量的效应是相互独立的，都可以将这些干扰变量设为不变常数。

第五，独立地改变处理变量，以使数据的解释能力最大化，并且能避免变量效应相互混淆的情况。

二 实验说明

实验说明是在实验开始之前向参试人员陈述实验目的，界定参试人员的资源、信息和初始禀赋，解释参试人员要进行的选择和行动以及介绍个体参试人员的奖励支付规则。实验说明还可以包括简单的实验例子，帮助参试人员理解实验环境。在实验条件设计完成之后，实验设计者就需要根据实验条件来撰写实验说明。

1.目的

对实验目的的陈述有助于参试人员理解为什么有人愿意支付货币让他们来参加这个游戏。例如，菲奥里纳（Fiorina）和普洛特（Plott）在一个交流实验（Full Communication Experiments）的实验说明中写道：“本次实验的目的是调查一些复杂的政治过程的某些特征。这个实验说明很简单。如果你认真地按要求来进行好的决策，你可能会得到一笔相当可观的收入，而且是现金收入。”

2.例子

在实验说明中举一个例子有助于参试人员理解实验环境，但由此可能带来的风险是，参试人员以为这是对他们应该如何行动的暗示。这种风险可以通过改变例子中的一两个参数来防范。

3.私人信息

实验说明中通常还包括一些私人的信息和数据，例如，个人的初始禀赋、信息和分红。如果使用计算机系统来进行实验，实验说明中还需要写明个人登录实验系统的账号、密码等。

4.真实世界

实验环境和真实市场的平行性在帮助实验组织者理解真实市场时有非常关键的作用。然而，如果把这种平行性写在实验说明里，并且精确地将其告诉参试人员，那么棘手的问题也会随之而来。例如，在资本市场实验中，如果在实验说明中告诉参试人员这个资本市场就类似于真实世界的资本市场，那么他们会有很多疑问，比如，为什么在实验室中交易的资本是没有特定的公司或者行业背景的，为什么买卖双方的人数这么少等。

5.实验软件的操作方法

如果实验是通过联网的计算机系统来进行的，则需要在实验说明中向参试人员介绍软件的操作方法。例如，在双向拍卖的市场实验计算机系统中，要介绍如何登录系统，如何发出报价和要价的指令，如何查看拍卖价格、成交结果、个人资产等信息。

对于实验研究的初学者而言，借鉴或者修改其他已有实验的实验说明是一个简单可行的方法，因为实验经济学家都是经过多次修改，才得出了具有精确性、清晰性、明了性的实验说明的。在大部分实验经济学文献中都可以找到与此配套的实验说明，可以作为实验组织者学习的范本。

三 测试性实验

设计和开发新的实验通常需要进行测试性实验。通过测试性实验，可以发现实验说明中是否存在模糊的用语，是否遗漏了一些重要信息，或者实验时间是否过长，以至于参试人员非常厌倦。测试性实验对于我们积累实验知识和技能非常重要。针对测试性实验中出现的问题，需要对实验环境和实验说明进行一些改进和完善。