实验简介
- 实验目的
本项目在实验教学过程中遵循 “高阶性、创新性、挑战度”原则，坚持 “科研反哺教学+翻转课堂”等教学模式，通过开展虚拟仿真实验，帮助学生理解数字碳产权交易的流程，在解决实际碳测度和交易问题中提高学生的分析能力和思维，并不断促进教学方法的改进。
本实验设有单人版和多人博弈版，呈现出探索问题不同的复杂度，又在交易环节锻炼了学生的战略思考，体现了数字碳产权交易的高阶性；该虚仿实验紧贴学科前沿，且整合交易理论、绿色金融等知识点，体现出一定的创新性；在实验过程汇总，实际操作的难度、减排和交易中价值观的冲突和对未知的领域的探索，激发了探索精神，给学习者带来了挑战度。
① 紧扣新时代人才重大需求，为国家培养碳管理人才。依托于本虚拟仿真实验平台，教学团队可以按照我国碳市场运行最新元素和社会双碳管理工作出现的新业态、新场景、新模式，结合碳交易方面最新科研内容和成果，对教学重点和实践内容进行动态调整，实现科研成果、实验教学、社会应用的有效融合，并且能够在全国高校、政府、企业等多部门进行大规模培训，使得学生不仅能够学习到碳交易领域最新前沿知识，还能够让学生通过虚拟仿真实验平台亲身体验碳资产（碳成本）生成、交易等全过程，这都能够有效的提升学生的碳管理方面的综合能力，帮助培养出大量满足社会发展需要的复合型碳管理人才。
② 弥补传统理论教学的不足，塑造高沉浸式教学场景。区别于传统课堂课本式的理论教学，本项目将“双碳”领域中碳排放交易问题与模拟碳市场结合起来，让学生能够进入模拟的实操场景中了解碳市场中碳排放权生成、交易、定价、建仓、出仓、博弈等整体流程和动态行为决策环节，把理论知识和实际应用场景进行最大限度的结合，从而充分调动学生上课积极性、主动性和创造性，在市场互动交易环节需要学生独立的进行完成报量报价、建仓出仓、掌握买卖时机等方面操作，这些都非常有利于培养学生独立思考能力，激发创造性思维。
③ 降低传统教学的实验成本，提供开放式的操作系统。本项目提供了CPU计算资源、分布式云计算框架、数据管理系统等作为虚拟仿实验平台支撑，成功部署了基于多台主机的大数据分布式集群环境，能够保证在大量用户同时接入参与碳市场交易时，保持数字碳排放权交割的及时性、稳定性及安全性。学生可以直接利用本实验系统完成具体的个人碳排放量的评估与数字碳排放权的动态交易全过程，并且实验全过程中都有智能虚拟人物虚拟人物小合老师给予知识讲解和操作步骤引导，不需要学生浪费许多时间进行反复和繁琐的安装配置过程，有效减少实验成本，降低了碳管理人才培养的教学实施难度。此外，本项目还开发了单人版本和多人版本两个版本，随时可以支持各种群体的学习操作需求。
④ 满足学生实践性学习需求，增强学生实际操作能力。碳管理人才的能力培养，特别强调实操技能的培训，对学生实践性学习需求较高，传统的课本和PPT图片讲解式的授课，不仅非常乏味且一些市场交易用户的行为策略难以讲清楚，借助虚拟仿真实验，学生则可以在教师的指导和系统设计的虚拟人物小合老师引导下进行动手操作，深入探索碳市场构成要素、碳市场碳排放权生成、交易等全过程中的每一个细节，深刻理解涉及的理论知识，在碳交易过程中不断提高自己的创新实践能力，提升碳资产管理综合能力。
- 实验目标
本项目坚持以培养和提升碳管理人才能力为导向，助力实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标，解决拔尖人才储备问题，培养一批具有服务国家“双碳”战略目标的、有家国情怀的复合型碳管理人才，依托于个人碳排放评估与数字碳产权动态交易虚拟仿真实验，实现参与实验学生的碳排放评估、碳排放权生成、碳排放权市场动态竞价等全过程碳资产运营与管理，提升碳管理综合能力。学生通过在实验系统上自助式学习、实验专题训练、学习考核等操作，达到以下教学目标：
① 知识目标：
(1)掌握国家“双碳”战略部署的核心内容和意义；
(2)理解碳交易市场运行的基本原理和机制；
(3)了解并掌握若干种典型的碳排放权分配方法；
(4)掌握碳排放权分配方法和交易策略；
(5)掌握数字碳排放的市场交易逻辑和规则；
(6)学会制定数字碳排放交易用户的报量报价策略；
(7)掌握数字碳排放交易用户的跨期交易策略及风险管理；
(8)理解数字碳排放交易用户间的动态博弈理论及应用。
② 能力目标：
(1)帮助学生提升碳资产管理的意识和水平；
(2)培养学生利用市场机制解决碳排放的负外部性问题；
(3)培养学生在数字碳产权市场中制定有效的交易策略的能力，包括建仓、出仓、报量等；
(4)能够在数字碳产权交易中运用动态博弈理论，进行策略分析和决策。
③ 素质目标：
(1)培养学生的环保意识和生态责任感，形成对全球气候变化的正确认知；
(2)提高学生的跨学科思维能力和创新能力，满足国家对复合型碳管理人才的迫切需求；
(3)培养学生自主学习和终身学习能力，能够不断适应社会对碳管理能力要求的挑战。
④ 思政目标：
(1)引导学生树立正确的生态文明观，将绿色发展理念贯穿于个人生活和职业生涯中；
(2)增强学生的国家意识，自觉维护国家利益，积极投身国家“双碳”战略目标工作；
(3)培养学生的社会主义核心价值观，形成正确的世界观、人生观和价值观；
(4)鼓励学生关注全球气候变化和人类命运共同体建设，培养国际视野和全球责任感。
- 实验原理
为助力实现国家“双碳”战略目标，解决拔尖人才储备问题， 助力教育部《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》，提升高等教育人才的碳知识素养和技能，并针对性的设计虚拟数字碳产权交易平台。个人碳交易被认为是上游企业碳排放权交易思想理念，在下游消费者层面的延伸和具体应用，是碳交易机制应用于居民消费领域碳减排，以居民二氧化碳排放为对象，建立个人碳交易体系。该减排体系是一种以“限额与交易”(Cap and Trade)为基础的市场减排体系，如图1所示，其设计思路是：监管部门设定减排目标，按照一定的分配原则、方式，向居民分配一定数量的初始碳排放权；当居民购买各类产品和服务时，不仅需要支付现金，相应还需要从其碳账户中扣除相应的碳排放权；碳排放权可以在碳市场上进行自由交易，当居民生活需求碳排放权高于初始碳排放权时，可以将多余的部分在市场进行出售，以获得收益；反之，则需要付出现金购买碳配额，以满足高碳生活需求。这一体系的核心思想是：设立排放上限，通过初始碳排放权的分配，将碳排放的负外部性，进行内部化；然后，通过市场交易的方式，确定碳排放权价格，进而向市场传递减排信号，激励并引导居民采取低碳出行行为，实现碳减排。
实验原理示意图
本实验底层原理是个人碳交易原理，辅以外部性理论、数字产权交易理论、投资决策理论、跨期交易理论、动态博弈理论等为指引。首先，通过学习者带入不同职业角色对自身碳排放进行核算与提交，监管方协同参与设定碳减排目标，生成不同参与用户账户中的初始数字碳产权量；其次，学习者根据市场当前价和交易量，在虚拟仿真交易平台进行报量报价，交易平台根据事先设计的交易（交割）规则，进行交易撮合与成交，并实时生成市场数字碳产权价格和交易数量；最后，经过多轮交易过程让学习者充分认识数字碳产权交易流程和过程中决策的复杂性，触发学生思考现实中可以助力碳达峰碳中和的行为，并帮助学习者认识和理解，现实中全国统一碳市场中碳排放价格影响因素、碳排放权定价机制、保量报价策略、跨期交易策略等相关知识点。
知识点：共 10 个
① 国家“双碳”战略部署相关知识
② 碳交易市场运行的基本原理
③ 碳产权的若干典型分配方法
④ 数字碳产权的典型特征
⑤ 数字碳产权的供给与需求
⑥ 数字碳产权的市场交易逻辑
⑦ 数字碳产权的市场定价机制
⑧ 数字碳产权交易用户报量报价策略
⑨ 数字碳产权交易用户跨期交易策略
⑩ 数字碳产权交易用户动态博弈理论
- 实验资料
台式电脑或笔记本电脑，CPU 4核，内存 8G以上，搭载win7及以上系统，使用Google浏览器或360浏览器。
- 实验教学方法
在实验教学过程中实施了“五式融合”—沉浸式体验法、问题推进式探究法、交互式学习法、自主式学习与反思法、浸润式课程思政教学法的实验教学方法，见图3所示，开创了多方法融合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，致力于提高学生高阶思维、实践能力和创新精神。
在实验教学过程中实施了“五式融合”—沉浸式体验法、问题推进式探究法、交互式学习法、自主式学习与反思法、浸润式课程思政教学法的实验教学方法，见图3所示，开创了多方法融合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，致力于提高学生高阶思维、实践能力和创新精神。
① 沉浸式体验法（认知—扮演）
学生通过角色扮演体会不同个体碳排放的差异，并参与模拟碳交易流程，营造真实的交易环境，让学生体会现实碳交易市场中，经济主体如何通过有效的经济行为达到供需平衡。
② 问题推进式探究法（探索—分析—验证）
围绕个人如何实现双碳目标，个体的碳资产与交易展开一系列问题的探究：从选取碳排放量有显著差异的职业身份→这个职业一年里在衣食住行用方面的碳排放量值→如何减排→在进行实时碳市场交易时，需要做哪些短期决策和长期决策→如何实现动态博弈均衡→如未能在碳汇市场上获取足够的碳排放量，那么还有哪些途径可以节能减排，引导学生就相关问题进行深入探索和分析，培养学生探索问题、分析问题、解决问题的能力，并在实验过程中体会和学习科学研究方法。
③ 交互式学习法（操作—沟通）
交互式学习贯彻在整个实验中，可以是学生与虚仿平台的交互，学生与教师的交互，学生与学生之间的交互。针对数字碳产权交易需要学生自己评估生活碳排放，这是典型的人机交互过程；在设定碳减排量的时候，主要是生—师—机互动；在碳交易环节，主要强调的是生生互动，进行动态博弈，但是整个活动通过虚仿平台完成，也就是“人—机—人”的交互。学生在每轮交易都必须亲自进行报价报量，观察市场碳排放权价格水平和波动情况，整体的碳交易价格是由市场参与所有主体共同决定的，使得数字碳产权交易不同主体之间具有非常强的互动性。
④ 自主式学习与反思法（自学—反思）
学习者加入实验，需要自主学习相关背景知识、数字碳产权的相关知识、碳交易的相关知识等，通过观看视频和文本资料进行理解，才能在后续的碳排放权评估中做出正确判断；而到了碳交易环节，更多的自主学习来自于观察同伴的行为并进行反思，每一次交易决策的做出，每一轮交易结束后的碳账户信息，电子账户中的最终收益水平等都是学生反思的案例，更是下一次决策的依据。在一轮轮交易过程中，在自学与反思的循环中拓展了学生知识性学习的广度和思考的深度，最终可以做出最优决策。
⑤ 浸润式课程思政（内化于心—外化于行）
数字碳产权虚仿项目融入了更为真实生动的现实素材，采用了更为新颖丰富的教学形式，运用了更为先进交互的技术手段，使社会主义核心价值观、马克思主义生态哲学思想等与社会碳排放现实紧密结合，全面调动学生的生理、心理感知经验，充分发挥学生在学习场景中的主体作用，以此增强思政课的沉浸性、参与性和互动性，引导学生将个人碳排放之“小我”融入环境保护之“大我”之中，培养作为未来社会主义建设者和接班人的责任感和使命感。
实验教学方法实施图
- 实验流程
步骤一：实验初始知识储备
内容：登录系统并进行相关知识的学习，内容包括开篇视频和书架中的知识点。
步骤二：实验角色选择
内容：选择不同碳排放量的职业，并认真理解职业主要特征，便于从整体上把握该职业角色，为后续的碳排放量评估奠定基础。
步骤三：初设碳账户设置
内容：当实验角色选择成功，个人碳账户就开始创建了，初始值100000合币（虚拟货币）。
步骤四：评估职业角色的年度生活碳排放量
内容：依次进行“衣、食、住、行、用”五个方面，对所选取角色的个人年度碳排放量进行评估。
步骤五：减排与数字碳产权交易的理论学习。
内容：理解和掌握碳配额分配的原则和碳交易的理论知识。
步骤六：减排目标设定
内容：根据所有参与者评估的碳排放总量，结合前面学习的碳减排知识，参与者设定减排目标（单人版部分由模拟政府设定减排目标）。设定这个减排目标后，会产生市场上初始的碳排放权。
步骤七：第一轮数字碳产权交易
内容：减排目标设定完成后，初始账户会出现不均衡，通过碳市场交易数字碳产权。自由选定在3—15分钟开始第一轮数字探产权交易。决策时需要参考自身账户资金、初始碳排放权量、碳排放权盈余状况、市场碳排放权价格水平等各种要素，进行综合系统决策。
步骤八：第二轮数字碳产权交易
内容：根据第一轮产权交易情况，反思并从中汲取经验，结合自身账户中的账户资金、实时碳排放权量、碳排放权盈余状况、市场碳排放权价格水平等各种要素，进行综合系统决策，做出购入和售出的第二轮最优决策。
步骤九：最后一轮数字碳产权交易
内容：根据前两轮数字碳产权交易情况，结合交易经验和账户数据信息，在目标配平的条件下完成第三轮产权交易的决策。
步骤十：交易结束评价
内容：全部交易结束后，系统按照事先设定的评价标准，及在系统中设计的评价算法，呈现不同参与者的市场交易排名情况，可以是交易量排名、交易频率排名、交易盈亏排名、碳配额和碳排放量差值排名等，从多维度对学生的实验操作进行打分。
步骤十一：案例思考
内容：实验结果展示完成后，在此环节将学生进行区分。对于已经完成配平的同学，可以直接观看节能减排课程思政视频材料，引导大家进行低碳生活，并撰写短文。对于未能配平的学习者将进入下一环节，依旧从衣食住行用五个方面进行减排行为的设定，再次完成节能减排的操作。
步骤十二：提交实验报告
内容：完成所有步骤后，对本次虚拟仿真实验的各关键环节进行总结和提炼，提交实验报告。
- 核心知识点
本实验的核心知识点共10个：
① 国家“双碳”战略部署相关知识
② 碳交易市场运行的基本原理
③ 碳产权的若干典型分配方法
④ 数字碳产权的典型特征
⑤ 数字碳产权的供给与需求
⑥ 数字碳产权的市场交易逻辑
⑦ 数字碳产权的市场定价机制
⑧ 数字碳产权交易用户报量报价策略
⑨ 数字碳产权交易用户跨期交易策略
⑩ 数字碳产权交易用户动态博弈理论
- 实验结果与结论
数字碳产权交易的实验结果和结论可能因实验的具体情境、参数设置、操作过程等因素而有所不同，可能产生的结果与结论如下：
实验结果：
（1）数字碳产权价格波动：在实验中，数字碳产权的价格可能会随着市场供需变化、政策调整、气候变化等因素而波动。通过观察和分析碳价格的变化趋势，可以更深入地了解碳市场的运行机制和影响因素。
（2）交易量与交易活跃度：实验中，不同的个人数字碳产权交易策略可能会导致交易量的差异。一些有效的交易策略可能会增加市场的交易活跃度，而一些不合理的交易行为则可能会对市场造成负面影响。
（3）碳减排效果：通过个人数字碳产权交易，参与者可以获得一定数量的碳减排量。这些减排量可以用于抵消个人的碳排放，从而降低对环境的影响。在实验中，可以通过对比不同交易策略下的碳减排效果，评估各种策略的优劣。
实验结论：
（1）个人数字碳产权交易有助于推动碳市场的发展：通过个人数字碳产权交易，更多的人可以参与到碳市场中来，从而增加市场的参与度和活跃度。这有助于推动碳市场的发展和完善，为我国的碳减排事业做出贡献。
（2）合理的交易策略对于提高交易效益至关重要：在个人数字碳产权交易中，选择合适的交易策略对于获得更多的收益和降低风险至关重要。参与者需要根据市场状况、自身需求和风险承受能力等因素制定合理的交易策略。
（3）个人数字碳产权交易有助于提高公众的环保意识：通过个人数字碳产权交易，可以让更多的人了解到碳排放对环境的影响，从而增强公众的环保意识。这有助于推动全社会形成绿色低碳的生活方式，促进可持续发展。
个人碳排放评估与数字碳产权动态交易虚拟仿真实验对实验结果和结论有如下要求：
（1）是否记录每部实验结果：●是 ○否
（2）实验结果与结论要求：■实验报告■心得体会□其他-研讨记录
（3）其它描述： 无
