GAMS仿真在宏观经济学教学中的应用——以IS－LM模型为例

涂涛涛

（华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

GAMS仿真在宏观经济学教学中的应用
——以IS－LM模型为例

涂涛涛

（华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

文章以IS－LM模型为例，探讨了GAMS仿真在宏观经济学教学中的应用。具体的政策模拟可分为四个方面：（1）财政和货币政策分别对均衡国民收入、利率、消费和投资的影响；（2）财政和货币政策混合的综合影响；（3）IS和LM曲线斜率对财政和货币政策效果的影响；（4）实现经济目标的政策选择。GAMS仿真的结果不仅进一步验证了IS－LM模型的基本结论，同时也更为直观地体现了政策变动对经济的各种影响，研究结果对实验经济学在中国的应用与推广具有一定的参考价值。

GAMS仿真； 宏观经济学； IS－LM模型

一、引言

宏观经济学是经管类专业的重要基础课程，国内探讨宏观经济学教学的文献较多，然而，大多数针对宏观经济学教改的研究主要侧重于案例教学（陈银娥、刘健，2008；王鹏飞，2010）和研究型教学（成新华，2008）的探讨。需要指出的是，实验经济学已成为经济学研究和教学的重要方法。经济实验是指在可控的实验环境下，针对某一经济现象，通过控制某些条件以改变实验的环境或规则，并观察实验对象的行为，分析实验的结果，以检验、比较和完善经济理论并提供政策决策的依据（王文举、任韬，2004）。因此，在经济学教学中应用实验经济学可以起到事半功倍的效果。

目前，国内大多数相关研究侧重于实验经济学理论层面的探讨，涉及实验经济学具体应用的研究非常有限。例如，林嘉永（2003）从实验程序标准化、货币激励显著化、实验语言无偏化、比较基准明确化与现实的一致性五个方面探讨如何设计科学的经济学实验；任韬（2007）从理论和方法两个角度分别对实验经济学和经济仿真进行了介绍，并探讨了实验经济学与经济仿真的区别与联系，以及在实际研究工作中的作用。

鉴于国内宏观经济学教学中实验经济学应用不足的现状，本文以宏观经济学中的IS－LM模型为例，探讨GAMS仿真在宏观经济教学中的具体应用。

二、IS－LM模型及其在GAMS中的实现

（一）IS－LM模型

本文中，考虑三部门经济（家庭、企业和政府）的IS-LM模型如下：

在上述模型中，C为消费，I为投资，G为政府支出，T为政府税收，Yd为可支配收入，R为利率，Y为国民收入，MD为货币需求，MS为货币供给。

表1 IS－LM模型中的变量与参数

为了模拟不同政策的效果，必须确定一个基准点。本文中，基准参数和政策变量取值如下：a=40亿美元；b=0.8；e=140 亿美元；d=10；k=0.2；h=5；m=100亿美元；G=50亿美元；T=50亿美元。

（二）IS－LM模型在GAMS软件中的实现

在GAMS软件中，IS－LM基准模型可分为六部分：标量定义；变量定义；方程的声明和定义；模型定义；政策变量的赋值；模型求解。

1.标量定义。在标量定义中，需要对IS－LM模型中出现的参数（见表1）定义并赋值。例如，在GAMS中，边际消费倾向b的定义和赋值如下：

scalar b边际消费倾向

b=0.8

2.变量定义。在GAMS中，需要对IS－LM模型中出现的各种变量进行定义。表1中的内生变量和政策变量都在这一部分定义。例如，消费的定义如下：

variable con消费

特别需要注意的是，GAMS在求解方程组时，需要有最优化目标。为此，本文定义变量obj，该变量在模型求解时充当最优化目标的作用。

3.方程的声明和定义。IS－LM模型中的消费函数、投资函数等需要在模型中进行定义。例如，消费函数的声明和定义如下：

消费函数的声明：equation EqCon消费方程

消费函数的定义：EqCon..Con=e=a+b*（y-tax）

需要指出的是，obj变量此时在方程定义中被赋常数值。由于obj是最优化目标变量，且模型的均衡解与obj变量的赋值无关，故可令obj=1。此时，最优化方程定义如下：

最优化方程的声明：equation Eqobj最优化目标方程

最优化方程的定义：Eqobj..obj=e=1

4.模型定义。在GAMS软件中，需要定义IS－LM模型所包含的方程，具体定义如下：

Model ISLM /EqCon，EqInv，EqMD，EqMS，EqInc，Eqobj

其中，ISLM为模型名。在IS－LM模型定义中，EqCon、EqInv、EqMD、EqMS、EqInc 和 Eqobj分别表示消费方程、投资方程、货币需求方程、货币供给方程、产品市场均衡条件方程和最优化方程。

5.政策变量的赋值。本模型选取了政府购买支出、税收和货币供给三个政策变量，并赋值如下：

Gov.Fx=50 Tax.Fx=50 MS.Fx=100

其中，后缀Fx表示变量在模型求解过程中保持不变。在本文中，通过改变上述政策变量的赋值，就可模拟财政政策和货币政策变动的影响。

6.模型求解。如前所述，obj为最优目标变量，且该变量已被赋值为常量。通过求解该方程组的最优化解，就可得到IS－LM模型的均衡解，具体代码如下：

solve ISLM using lp minimizing obj

其中，ISLM为模型名，obj为最优化目标变量，lp表示采用线性规划求解。

在基准方案下，模型求解后得到的均衡国民收入、利率、消费、投资分别为：国民收入Y=650亿美元；均衡利率R=6；消费C=520亿美元；投资I=80亿美元。

三、IS－LM模型的政策模拟设定

在IS－LM基准模型基础上，本文从四个方面进行政策模拟：（1）财政和货币政策分别对均衡国民收入、利率、消费和投资的影响；（2）财政和货币政策混合的综合影响；（3）IS和LM曲线斜率对财政和货币政策效果的影响；（4）实现经济目标的政策选择。

（一）财政和货币政策的影响

首先，分别考察财政和货币政策对经济的影响，具体模拟方案见表2。

表2 财政政策和货币政策影响的模拟

如表2所示，财政政策同时考察了扩张性和紧缩性财政政策。扩张性财政政策包含两个政策冲击模拟：（1）政策购买支出的增加；（2）政府税收的减少。紧缩性财政政策也包含两个政策冲击模拟：（1）政府购买支出的减少；（2）政府税收的增加。与此同时，货币政策同时也考察了扩张性和紧缩性货币政策，其中，扩张性货币政策的模拟为增加货币供给，紧缩性货币政策的模拟为减少货币供给。

为了在GAMS中模拟以上财政政策和货币政策，需要修改模型中的政策变量赋值（见表2）。以扩张性财政政策为例，当模拟政府购买支出增加为60亿美元时，需要将政府购买变量的赋值修改为Gov.Fx=60。类似的，当模拟政府增加货币供给至120亿美元时，需要将货币供给变量的赋值修改为MS.Fx=120。

（二）财政与货币政策混合的综合影响

关于财政和货币政策混合的综合影响，本文模拟四类政策组合，详见表3。

表3 财政与货币政策的混合效果模拟

为了模拟上述政策混合的效果，需要修改相关政策变量，具体代码见表3。以扩张性财政政策和扩张性货币政策为例，当模拟政府购买增加至60亿美元且货币供给增加至105亿美元时，政府购买和货币供给变量都需进行修改，即调整为：Gov.Fx=60；MS.Fx=105。

（三）财政和货币政策的效果分析

财政政策和货币政策效果分别取决于IS和LM曲线的斜率，而IS和LM曲线的斜率分别为（1-b）/d和k/h，故通过改变以上参数，就可改变IS和LM曲线的斜率。出于简便考虑，假定参数b和k保持固定不变，则通过改变d和h，就可分别改变IS和LM曲线的斜率，从而可以考察不同斜率组合下财政政策和货币政策的效果。具体而言，本文将考虑四种斜率组合，详见表4。基于以上四种情形，分别考察财政政策和货币政策冲击。

表4 IS、LM曲线的斜率变化组合

财政政策冲击——政府支出从50亿美元增加到80亿美元。当政府支出增加ΔG时，IS曲线会向右平移ΔG/（1-b）。

货币政策冲击——货币供给由100亿美元增加到110亿美元。当货币供给增加Δm时，LM曲线会向右平移Δm/k。

显然，财政政策冲击会导致IS曲线的平移，而货币政策冲击会导致LM曲线的平移。通过考察不同斜率组合下IS曲线平移相同距离时均衡收入的变化，就可考察斜率对财政政策效果的影响。同理，通过考察不同斜率组合下LM曲线平移相同距离时均衡收入的变化，就可考察斜率对货币政策效果的影响。

为了模拟上述政策效果，需要同时修改决定IS、LM曲线斜率的参数，以及相关政策变量。以LM斜率不变且IS斜率增加的情形为例，如果要模拟财政政策冲击的效果，就需要修改d参数（id=8）和政府购买支出变量（Gov.Fx=80）。

（四）实现潜在产出目标的政策选择

在基准方案的前提下，模型的均衡国民收入为Y=650亿美元。假定潜在均衡国民收入为Y*=680亿美元，为了实现潜在国民收入，既可采取扩张性财政政策，也可采取扩张性货币政策，同时还可混合使用两种政策。本文模拟实现潜在国民收入时下述方案的选择：（1）增加政府购买；（2）减少政府税收；（3）增加货币供给；（4）政府购买和政府税收的混合；（5）政府购买和货币供给的混合；（6）政府税收和货币供给的混合。

在GAMS中，前三种政策的模拟较为简单，详见表5。

从表5可知，为了实现潜在国民收入，当模拟不同政策方案时，需要对模型中政策变量的赋值做出调整。例如，为了得到实现潜在国民收入时必须的政府购买量，政策变量赋值调整如下：

y.Fx=680 Tax.Fx=50 MS.Fx=100

表5 实现潜在产出的政策选择模拟

其中，税收和货币供给变量赋值不变，主要调整变动为：（1）增加潜在国民收入变量的赋值y.Fx=680；（2）去掉政府购买变量赋值，从而使政府购买变量由模型内生决定。

需要指出的是，在GAMS中，后三种政策方案的模拟更为复杂。主要原因在于，政策混合以实现潜在国民收入的可能选择不止一种。本文模拟为了实现潜在国民收入，当某一个政策变量在一定范围内浮动时，另一政策变量的内生变动，详见表6。

表6 实现潜在产出的政策组合选择模拟

四、IS－LM模型政策模拟的结果分析

（一）财政和货币政策的影响

1.财政政策的影响。

表7 财政政策的经济影响模拟

表7显示了政府采取扩张性和紧缩性财政政策的模拟结果。

其一，当政府购买增加10亿美元时，国民收入增加16.7亿美元，利率增加0.7个百分点，消费增加13.3亿美元，投资减少6.7亿美元。

其二，当税收减少10亿美元时，国民收入增加13.3亿美元，利率增加0.5个百分点，消费增加18.7亿美元，投资减少5.3亿美元。

其三，当政府购买减少10亿美元时，国民收入减少16.7亿美元，利率减少0.7个百分点，消费减少13.3亿美元，投资增加6.7亿美元。

其四，当税收增加10亿美元时，国民收入减少13.3亿美元，利率减少0.5个百分点，消费减少18.7亿美元，投资增加5.3亿美元。

因此，扩张性财政政策会使IS曲线右移，从而导致国民收入、利率、消费的增加以及投资的减少；紧缩性财政政策会使IS曲线左移，从而导致国民收入、利率、消费的减少以及投资的增加。

2.货币政策的影响。

表8显示了政府采取扩张性和紧缩性货币政策的模拟结果。

其一，当政府采取扩张性货币政策，即增加货币供给20亿美元时，国民收入增加66.7亿美元，利率减少1.3个百分点，消费增加53.3亿美元，投资增加13.3亿美元；

表8 货币政策的经济影响模拟

其二，当政府采取紧缩性货币政策，即减少货币供给20亿美元时，国民收入减少66.7亿美元，利率增加1.3个百分点，消费减少53.3亿美元，投资减少13.3亿美元。

因此，扩张性货币政策会使LM曲线右移，从而导致国民收入、消费和投资的增加以及利率的下降；紧缩性货币政策会导致LM曲线左移，从而导致国民收入、消费和投资的减少以及利率的增加。

（二）财政与货币政策混合影响的模拟

表9显示了政府混合使用财政政策和货币政策影响的模拟结果。

表9 财政政策和货币政策混合影响的模拟

其一，扩张性财政政策和扩张性货币政策的混合运用会导致均衡国民收入的增加，但对利率的影响不确定。以增加政府支出和增加货币供给为例，当政府支出和货币供给分别增加10亿美元和5亿美元时，国民收入增加33.3亿美元，利率增加0.3个百分点；当政府支出和货币供给分别增加10亿美元和20亿美元时，国民收入增加83.3亿美元，利率降低0.8个百分点。

其二，扩张性财政政策和紧缩性货币政策的混合运用会导致均衡利率的上升，但对国民收入的影响不确定。以增加政府支出和减少货币供给为例，当政府支出增加10亿美元且货币供给减少2亿美元时，国民收入增加10亿美元，利率增加0.8个百分点；当政府支出增加10亿美元且货币供给减少10亿美元时，国民收入减少16.7亿美元，利率增加1.3个百分点。

其三，紧缩性财政政策和扩张性货币政策的混合运用会导致均衡利率的下降，但对国民收入的影响不确定。以减少政府支出和增加货币供给为例，当政府支出减少10亿美元且货币供给增加2亿美元时，国民收入减少10亿美元，利率减少0.8个百分点；当政府支出减少10亿美元且货币供给增加10亿美元时，国民收入增加16.7亿美元，利率减少1.3个百分点。

其四，紧缩性财政政策和紧缩性货币政策的混合运用会导致均衡国民收入的减少，但对利率的影响不确定。以减少政府支出和减少货币供给为例，当政府支出减少10亿美元且货币供给减少2亿美元时，均衡国民收入减少23.3亿美元，利率减少0.5个百分点；当政府支出减少10亿美元且货币供给减少12亿美元时，均衡国民收入减少56.7亿美元，利率增加0.1个百分点。

（三）财政和货币政策效果的模拟分析

1.财政政策效果的模拟结果。

表10 IS、LM斜率对财政政策效果影响的模拟

表10显示了IS和LM曲线斜率对财政政策效果影响的模拟结果。

其一，在基准方案下，政府购买增加30亿美元时，均衡国民收入增加50亿美元。

其二，IS曲线的斜率越大，财政政策效果越明显。当IS斜率增加时（投资的利率系数减少为8），国民收入增加57.7亿美元；当IS斜率减少时（投资利率系数增加为12），国民收入增加44.1亿美元。显然，IS曲线斜率越大时，均衡国民收入的增加越多，即财政政策效果越显著。

其三，LM曲线的斜率越小，财政政策效果越明显。当LM斜率增加时（货币投机需求的利率系数减少为4），均衡国民收入增加42.8亿美元；当LM斜率减少时（货币投机需求的利率系数增加为6），均衡国民收入增加56.2亿美元。显然，LM斜率越小，均衡国民收入的增加越多，即财政政策效果越显著。

2.货币政策效果的模拟结果。

表11 IS、LM斜率对货币政策效果影响的模拟

表11显示了IS和LM曲线斜率对货币政策效果影响的模拟结果。

其一，在基准方案下，货币供给增加10亿美元时，均衡国民收入增加33.3亿美元。

其二，IS曲线的斜率越小，货币政策效果越明显。当IS斜率增加时（投资的利率系数减少为8），国民收入增加30.7亿美元；当IS斜率减少时（投资利率系数增加为12），国民收入增加35.2亿美元。显然，IS斜率越小时，均衡国民收入的增加越多，即货币政策效果越显著。

其三，LM曲线的斜率越大，货币政策效果越明显。当LM斜率增加时（货币投机需求的利率系数减少为4），均衡国民收入增加35.7亿美元；当LM斜率减少时（货币投机需求的利率系数增加为6），均衡国民收入增加31.2亿美元。显然，LM斜率越大时，均衡国民收入的增加越多，即货币政策效果越显著。

（四）实现潜在国民收入的政策选择模拟

在基准方案的前提下，均衡国民收入为Y=650亿美元。为了实现均衡国民收入Y*=680亿美元，首先考虑分别增加政府购买、减少政府税收、增加货币供给的情形，见表12。

表12 实现潜在国民收入的政策选择模拟结果

从表12可知，为了实现潜在国民收入，可以采取三种不同方案：（1）政府购买增加18亿美元；（2）税收减少22.5亿美元；（3）货币供给增加9亿美元。

本文考察实现潜在国民收入的政策混合模拟的三种情形：政府购买和政府税收的混合模拟；政府购买和货币供给的混合模拟；政府税收和货币供给的混合模拟。

1.政府购买和政府税收的混合模拟。

图1 政府购买和政府税收的混合模拟结果

从图1可知，为了实现潜在国民收入目标，当政府购买为45亿美元时，税收为21.25亿美元；当政府购买由45亿美元增加到69亿美元时，税收必须随之同步增加，才能够实现潜在国民收入；随着税收的增加，可支配收入会减少，消费也会随之减少；由于政府购买和税收的作用相互抵消，故均衡利率和投资不受影响且保持不变。

2.政府购买和货币供给的混合模拟。

从图2可知，为了实现潜在国民收入目标，当政府购买为45亿美元时，货币供给为111.5亿美元；当政府购买由45亿美元增加到69亿美元时，货币供给必须随之同步减少，才能实现潜在国民收入；随着货币供给的减少，利率会逐渐上升，从而造成投资的逐渐下降。

图2 政府购买和货币供给的混合模拟结果

3.政府税收和货币供给的混合模拟。

从图3可知，为了实现潜在国民收入目标，当税收为45亿美元时，货币供给为107亿美元；当政府购买由45亿美元增加到69亿美元时，货币供给必须随之同步增加，才能实现潜在国民收入；随着货币供给的增加，利率会逐渐下降，从而造成投资的逐渐增加。

图3 政府税收和货币供给的混合模拟结果

五、结论与评述

实验经济学在国内宏观经济学教学中的应用十分有限，有鉴于此，本文以IS－LM模型为例，探讨了GAMS仿真在宏观经济学教学中的应用。具体而言，本文从四个方面进行了政策模拟：（1）财政政策和货币政策分别对均衡国民收入、利率、消费和投资的影响；（2）财政和货币政策混合后的综合影响；（3）IS和LM曲线斜率对财政和货币政策效果的影响；（4）实现经济目标的政策选择。

GAMS仿真的结果不仅进一步验证了IS－LM模型的基本结论，同时也更为直观地体现了政策变动对经济的各种影响。本文是实验经济学在宏观经济学教学中具体应用的一次尝试，对于实验经济学在我国今后的应用推广具有一定参考价值。当然，本文的分析也存在一定局限性，即IS－LM模型中的所有参数并非来自于中国经济实际，因此，模拟的结果并不能反映出中国经济的现状。显然，根据中国经济实际估计出模型中的各参数值，就可以模拟出不同政策对中国经济的影响，这也将是我们今后进一步关注的研究方向。

［1］陈银娥，刘 健.关于《宏观经济学》案例教学的几点思考［J］.理论月刊，2009（12）:80-83.

［2］王鹏飞.案例教学在西方经济学教学中的应用［J］.广西民族师范学院学报，2010（4）:114-117.

［3］成新华.宏观经济学教学中研究性教学的探讨［J］.大学教育科学，2008（5）:53-56.

［4］王文举，任 韬.博弈论、经济仿真与实验经济学［J］.首都经济贸易大学学报，2004（1）:20-24.

［5］林嘉永.论经济学实验的科学设计［J］.财经科学，2003（6）:35-38.

［6］任 韬.实验经济学与经济仿真［J］.理论与当代，2007（2）:25-28.

［责任编辑：冯 霞］

Application of GAMS Simulation in Teaching Macroeconomics——A Case of IS-LM Model

TU Tao-tao
（ School of Economics&Management，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

This article discusses the GAMS simulation in teaching macroeconomics，illustrated by IS-LM model.The policy simulations are carried out in four respects:（a）The individual impact of fiscal and monetary policy on equilibrium income，interest rates，consumption and investment；（b）Mixed effect of fiscal and monetary policies；（c）Impact of IS and LM curves'slope on effectiveness of fiscal and monetary policy；（d）Policy options for achieving economic goals.GAMS simulation results not only further validate the basic conclusions of IS-LM model，but also reflect the effect of policy change on the economy more vividly.The application of GAMS simulation in this paper is very helpful to the extension of experimental economics in teaching macroeconomics in China.

GAMS simulation；macroeconomics；IS-LM Model

F069；G423.4

A

2095－106X（2011）01－0021－08

2010-12-20

涂涛涛（1981-），男，湖北武汉人，华中农业大学经济管理学院教师，华中科技大学经济学院博士研究生，研究方向是宏观经济建模与仿真。