认知诊断模型中项目水平模型比较统计量的健壮性

使用模拟研究方法比较了以往研究中提出的基于观察信息矩阵、三明治矩阵的Wald（分别表示为W_Obs、W_Sw）、似然比（Likelihood Ratio）统计量以及新提出的基于经验交叉相乘信息矩阵的Wald统计量（W_XPD）在模型——数据失拟条件下进行项目水平上模型比较时的表现。结果显示：（1）W_Sw的一类错误控制率有很强的健壮性。（2）W_XPD在Q矩阵错误设定的大多数条件下的表现优于W_Sw。结论：模型—数据拟合良好时可以使用W_Sw进行项目水平上的模型比较,当模型与数据失拟时W_XPD可能是更好的选择。     

认知诊断测验中基于信息矩阵的多群组DIF检验

基于改进的Wald统计量,将适用于两群组的DIF检测方法拓展至多群组的项目功能差异（DIF）检验;改进的Wald统计量将分别通过计算观察信息矩阵（Obs）和经验交叉相乘信息矩阵（XPD）而得到。模拟研究探讨了此二者与传统计算方法在多个群组下的DIF检验情况,结果表明：（1）Obs和XPD的一类错误率明显低于传统方法,DINA模型估计下Obs和XPD的一类错误率接近理论水平;（2）样本量和DIF量较大时,Obs和XPD具有与传统Wald统计量大体相同的统计检验力。     

改进的认知诊断模型项目功能差异检验方法——基于观察信息矩阵的Wald统计量

Hou,de la Torre和Nandakumar(2014)提出可以使用Wald统计量检验DIF,但其结果的一类错误率存在过度膨胀的问题。本研究中提出了一个使用观察信息矩阵进行计算的改进后的Wald统计量。结果表明:(1)使用观察信息矩阵计算的这一改进后的Wald统计量在DIF检验中具有良好的一类错误控制率,尤其是在项目具有较高区分能力的时候,解决了以往研究中一类错误率过度膨胀的问题。(2)随着样本量的增加以及DIF量的增大,使用观察信息矩阵计算Wald统计量的统计检验力也在增加。     

认知诊断Q矩阵估计(修正)方法

Q矩阵代表着项目考察的属性, 反映了项目的重要特征, 其正确性是影响认知诊断分类准确性的关键因素。研究Q矩阵估计(修正)方法具有重要价值。首先, 研究从是否采用认知诊断模型将Q矩阵估计(修正)分为基于认知诊断模型视角下的参数化方法和基于统计视角下的非参数方法。然后, 分别从最优项目质量、最优模型数据拟合和参数估计视角对它们进行分类介绍, 评析不同方法的特征和表现、区别与联系、优势与不足。最后, 提出几个未来研究问题：在复杂测验条件下系统比较各种方法; 校准知识状态和参数估计误差、结合多种思路和方法等多角度提出Q矩阵估计(修正)方法; 研究多级评分项目、混合测验模型、属性多级、属性个数未知甚至Q矩阵元素为连续变量等条件下的Q矩阵估计(修正)方法。     

认知诊断资料-模型拟合检验统计量及应用

本文将IRT常用资料-模型拟合检验统计量χ^2和G^2引入认知诊断领域,具体讨论了这两个统计量在认知诊断资料-模型拟合检验的可行性及其侦查效果,并讨论了其在实际中的应用,为研究者及实际应用者在认知诊断资料模型拟合检验中提供借鉴及方法学支持。研究发现：（1）χ^2和G^2统计量在认知诊断资料-模型拟合检验中,犯Ⅰ类错误和Ⅱ错误概率均小于5%,表明χ^2和G^2统计量均能有效地侦查项目失拟情况,均可用于认知诊断中的资料-模型拟合检验。（2）测验长度、被试样本容量、认知属性个数等因素均会影响χ^2和G^2统计量的侦查效果。（3）就所犯两类错误率而言,χ^2统计量优于G^2统计量。（4）两统计量均能有效地侦查出项目因属性被错误标定而导致的失拟,因而它们在侦查属性错误标定中有一定的应用前景。     

认知诊断模型Q矩阵修正：完整信息矩阵的作用

Q矩阵是CDM的核心元素之一,反映了测验的内部结构和内容设计,通常由领域专家根据经验进行主观界定,因此需要对可能存在的错误进行修正。本研究提出了一种新的Q矩阵修正方法——基于完整经验交叉相乘信息矩阵的Wald-XPD方法。采用Monte Carlo模拟检验了新方法的表现,并与同类方法进行了比较。研究表明：新开发的Wald-XPD方法在Q矩阵恢复率、保留正确标定属性的比例以及修正错误标定属性的比例这3个主要指标上均有较好的表现,且整体上优于其他方法,尤其是在修正错误标定的属性方面。通过实证数据展示了Wald-XPD方法在Q矩阵修正中的良好表现。总之,本研究为Q矩阵修正提供了有效的方法。     

Q矩阵包含错误的诊断测验分类准确性比较

Q矩阵是认知诊断测验的重要组成部分之一,围绕Q矩阵构建的诊断模型对Q矩阵中包含的错误较敏感。贝叶斯网分类模型是基于网络结点之间的关系构建的模型,将朴素贝叶斯网作为诊断模型,与DINA模型进行比较。模拟实验结果表明：Q矩阵中是否包含可达矩阵和错误界定的项目数量对DINA模型影响较大,对贝叶斯网模型影响较小;项目数量对DINA和贝叶斯网模型影响都较大;样本大小对贝叶斯网模型影响较大,对DINA模型影响较小。模拟研究结果显示,当Q矩阵中不包含可达阵、包含5个以上错误项目或样本数较大时,贝叶斯网分类模型优于DINA模型;而当Q矩阵中包含可达阵和5个(以下)错误项目时,DINA模型优于贝叶斯分类模型。     

基于假设检验的项目相合性指标研究

在认知诊断评估中,评价认知模型与作答数据的拟合非常重要。已有的层级相合性指标(HCI)仅能用于评价连接规则下模型与数据的拟合情况,有必要研究分离规则下相合性指标。HCI假设某项目上正确作答,便推断其子项目上的错误作答为失拟。由于作答反应的随机性,提出基于假设检验的项目相合性指标。该指标可用于区分连接规则和分离规则的作答数据、评价Q矩阵质量和衡量作答数据中的噪音、还可为评价认知模型和选择认知诊断模型提供参考。     

基于作答数据的模型参数和Q矩阵联合估计

Q矩阵在认知诊断的模型参数估计和诊断分类中起着重要作用。本文通过研究Liu等人的方法, 设计了同时估计项目参数和Q矩阵的联合估计算法。在DINA模型下, 对项目参数未知时开展模拟研究。研究假设项目为20个, 考察的属性个数分别是3、4和5, 初始Q矩阵中分别存在3、4和5个属性界定错误的项目。结果表明, 联合估计算法能在错误的初始Q矩阵基础上以很高的概率得到正确的Q矩阵。另外, 当专家认定测验的属性个数存在错误时, 该方法推导的Q矩阵和模型参数能提供很好的鉴别Q矩阵错误的信息。     

认知诊断模型的标准误与置信区间估计：并行自助法

认知诊断模型的标准误(Standard Error, SE; 或方差—协方差矩阵)与置信区间(Confidence Interval, CI)在模型参数估计不确定性的度量、项目功能差异检验、项目水平上的模型比较、Q矩阵检验以及探索属性层级关系等领域有重要的理论与实践价值。本研究提出了两种新的SE和CI计算方法：并行参数化自助法和并行非参数化自助法。模拟研究发现：模型完全正确设定时, 在高质量及中等质量项目条件下, 这两种方法在计算模型参数的SE和CI时均有好的表现; 模型参数存在冗余时, 在高质量及中等质量项目条件下, 对于大部分允许存在的模型参数而言, 其SE和CI有好的表现。通过实证数据展示了新方法的价值及计算效率提升效果。     

Evaluation of Model Fit in Cognitive Diagnosis Models

Cognitive diagnosis models (CDMs) estimate student ability profiles using latent attributes. Model fit to the data needs to be ascertained in order to determine whether inferences from CDMs are valid. This study investigated the usefulness of some popular model fit statistics to detect CDM fit including relative fit indices (AIC, BIC, and CAIC), and absolute fit indices (RMSEA2, ABS(fcor) and MAX(χ²_jj′)). These fit indices were assessed under different CDM settings with respect to Q-matrix misspecification and CDM misspecification. Results showed that relative fit indices selected the correct DINA model most of the times and selected the correct G-DINA model well across most conditions. Absolute fit indices rejected the true DINA model if the Q-matrix was misspecified in any way. Absolute fit indices rejected the true G-DINA model whenever the Q-matrix was under-specified. RMSEA2 could be artificially low when the Q-matrix was over-specified.     

基于混合模型（Mixed-CDMs）视角的CD-CAT及其应用研究

传统CD-CAT通常选择一个认知诊断模型（cognitive diagnosis model, CDM）标定题库参数,但在实际应用中一个CDM很难完全拟合题库中所有的题目。G-DINA模型是一般化的饱和模型,可以通过Wald统计量检验在题目水平上,比较简约模型（DINA、DINO、ACDM、LLM和RRUM）是否能够代替饱和模型（G-DINA）,并为每个题目选择一个相对最优的CDM,从而充分发挥各个CDM的优势,从而在一个题库中有的题目采用简约CDM,而有的题目采用饱和CDM,本文把这种思路称为混合模型（Mixed-CDMs）思路。基于此,本文探讨了基于混合模型的CD-CAT,并通过两个模拟研究及其应用研究验证了该方法的效果。研究结果表明基于混合模型建立的CD-CAT具有理想的效果,从而为CD-CAT在实际使用中提供了新思路和新方法。     

认知诊断模型的比较及其应用研究：饱和模型、简化模型还是混合方法？

GDINA是一个饱和认知诊断模型（Cognitive Diagnosis Models, CDM）,Wald检验被用于在题目水平上检验GDINA是否可以被简化模型（如DINA, DINO, ACDM和RRUM）替代,并为测验的每一个题目选择一个最恰当的CDM（简称混合CDM）。选择合适的CDM是进行诊断评估的一个关键步骤,通过Monte Carlo 模拟实验,比较了不同的测验情境下,GDINA、简化CDM和混合CDM在测验整体拟合指标、模式判准率和项目参数估计的返真性等效果,研究发现混合模型的整体表现是最好的,其次是GDINA,最后是简化CDM。     

The Generalized DINA Model Framework

The G-DINA (generalized deterministic inputs, noisy “and” gate) model is a generalization of the DINA model with more relaxed assumptions. In its saturated form, the G-DINA model is equivalent to other general models for cognitive diagnosis based on alternative link functions. When appropriate constraints are applied, several commonly used cognitive diagnosis models (CDMs) can be shown to be special cases of the general models. In addition to model formulation, the G-DINA model as a general CDM framework includes a component for item-by-item model estimation based on design and weight matrices, and a component for item-by-item model comparison based on the Wald test. The paper illustrates the estimation and application of the G-DINA model as a framework using real and simulated data. It concludes by discussing several potential implications of and relevant issues concerning the proposed framework.     

测验相对拟合检验方法CVLL法在认知诊断中的拓展及应用

本文将IRT中表现较好的CVLL法引入到认知诊断领域,同时比较并分析CVLL及认知诊断领域已有的测验相对拟合检验统计量的表现,为实际工作者在认知诊断模型选用上提供方法学支持和借鉴。结果表明:CVLL的表现比其它传统测验相对拟合统计量要好;且当对Q矩阵进行误设时,该统计量也能选择较优的Q矩阵,说明CVLL在Q矩阵侦查上有较好的应用前景。