基于多维题组反应模型的项目功能差异检验探究

本文将多维题组反应模型（MTRM）应用到多维题组测验的项目功能差异（DIF）检验中,通过模拟研究和应用研究探究MTRM在DIF检验中的准确性、有效性和影响因素,并与忽略题组效应的多维随机系数多项Logistic模型（MRCMLM）进行对比。结果表明：（1）随着样本量的增大,MTRM对有效DIF值检出率增高,错误率降低,在不同条件下结果的稳定性更高;（2）与MRCMLM相比,基于MTRM的DIF检验模型检验率更高,受到其他因素的影响更小;（3）当测验中题组效应较小时,MTRM与MRCMLM结果差异较小,但是MTRM模型拟合度更高。     

多维题组效应Rasch模型

首先, 本文诠释了“题组”的本质即一个存在共同刺激的项目集合。并基于此, 将题组效应划分为项目内单维题组效应和项目内多维题组效应。其次, 本文基于Rasch模型开发了二级评分和多级评分的多维题组效应Rasch模型, 以期较好地处理项目内多维题组效应。最后, 模拟研究结果显示新模型有效合理, 与Rasch题组模型、分部评分模型对比研究后表明：(1)测验存在项目内多维题组效应时, 仅把明显的捆绑式题组效应进行分离而忽略其他潜在的题组效应, 仍会导致参数的偏差估计甚或高估测验信度; (2)新模型更具普适性, 即便当被试作答数据不存在题组效应或只存在项目内单维题组效应, 采用新模型进行测验分析也能得到较好的参数估计结果。     

多维题组效应认知诊断模型

当前认知诊断领域还缺少对包含题组的测验进行诊断分析的研究, 即已开发的认知诊断模型无法合理有效地处理含有题组效应的测验数据, 且已开发的题组反应模型也不具有对被试知识结构或认知过程进行诊断的功能。针对该问题, 本文尝试性地将多维题组效应向量参数引入线性Logistic模型中, 同时开发了属性间具有补偿作用的和属性间具有非补偿作用的多维题组效应认知诊断模型。模拟研究结果显示新模型合理有效, 与线性Logistic模型和DINA模型对比研究后表明：(1)作答数据含有题组效应时, 忽略题组效应会导致项目参数的偏差估计并降低对目标属性的判准率; (2)新模型更具普适性, 即便当作答数据不存在题组效应时, 采用新模型进行测验分析亦能得到很好的项目参数估计结果且不影响对目标属性的判准率。整体来看, 新模型既具有认知诊断功能又可有效处理题组效应。     

高中英语阅读测验中题组模型的选择与应用

本研究通过高中英语阅读测验实测数据,对比分析双参数逻辑斯蒂克模型 (2PL-IRT)和加入不同数量题组的双参数逻辑斯蒂克模型 (2PL-TRT), 探究题组数量对参数估计及模型拟合的影响。结果表明：(1) 2PL-IRT模型对能力介于-1.50到0.50的被试,能力参数估计偏差较大;(2)将题组效应大于0.50的题组作为局部独立题目纳入模型,会导致部分题目区分度参数的低估和大部分题目难度参数的高估;(3)题组效应越大,将其当作局部独立题目纳入模型估计项目参数的偏差越大。     

贝叶斯题组随机效应模型的必要性及影响因素

题组模型可以解决传统IRT模型由于题目间局部独立性假设违背时所导致的参数估计偏差。为探讨题组随机效应模型的适用范围, 采用Monte Carlo模拟研究, 分别使用2-PL贝叶斯题组随机效应模型(BTRM)和2-PL贝叶斯模型(BM)对数据进行拟合, 考虑了题组效应、题组长度、题目数量和局部独立题目比例的影响。结果显示：(1) BTRM不受题组效应和题组长度影响, BM对参数估计的误差随题组效应和题组长度增加而增加。(2) BTRM具有一定的普遍性, 且当题组效应大, 题组长, 题目数量大时使用该模型能减少估计误差, 但是当题目数量较小时, 两个模型得到的能力估计误差都较大。(3)当局部独立题目的比例较大时, 两种模型得到的参数估计差异不大。     

高阶项目反应模型的发展与应用

在测量具有层阶结构的潜质时, 标准项目反应模型对项目参数估计和能力参数估计都具有较低的效率, 多维项目反应模型虽然在估计第一阶潜质时具有高效性, 但没有考虑到潜质层阶的情况, 所以它不适合用来处理具有层阶结构的潜质; 而高阶项目反应模型在处理这种具有层阶结构的潜质时, 不仅能够高效准确地对项目参数和能力参数进行估计, 而且还能同时获得高阶潜质与低阶潜质。目前存在的高阶项目反应模型有高阶DINA模型、高阶双参数正态肩型层阶模型、高阶逻辑斯蒂模型、多级评分的高阶项目反应模型和高阶题组模型。未来对高阶项目反应模型的研究方向应注意多水平高阶项目反应模型、项目内多维情况下的高阶项目反应模型以及高阶认知诊断模型。     

MIRT模型中多维能力及其相关矩阵估计的影响因素

多维项目反应理论因其模型本身的天然优势及其兼具因素分析与项目反应理论于一身的优点,而被广大研究者及应用者所重视.本研究在前人研究基础上,重点讨论MIRT多维能力及能力间相关矩阵的参数估计问题.研究采用Monte Carlo模拟方法进行,在三因素完全随机设计（4 ×3×3）下,使用MCMC算法,探讨测验维度数、维度间的相关大小和测验项目数三个因素对MIRT能力及其相关矩阵估计的影响.     

测验理论的新发展:多维项目反应理论

多维项目反应理论是基于因子分析和单维项目反应理论两大背景下发展起来的一种新型测验理论。根据被试在完成一项任务时多种能力之间是如何相互作用的,多维项目反应模型可以分为补偿性模型和非补偿性模型两类。本文在系统介绍了当前普遍使用的补偿性模型的基础上,指出后续研究者应关注多维项目反应理论中多级评分和高维空间的多维模型、补偿性和非补偿性模型的融合、参数估计程序的开发和多维测验等值四个方面的研究。     

多维对数正态作答时间模型：对潜在加工速度多维性的探究

在心理与教育测量中, 潜在加工速度反映学生运用潜在能力解决问题的效率。为在多维测验中探究潜在加工速度的多维性并实现参数估计, 本研究提出多维对数正态作答时间模型。实证数据分析及模拟研究结果表明：(1)潜在加工速度具有与潜在能力相匹配的多维结构; (2)新模型可精确估计个体水平的多维潜在加工速度及与作答时间有关的题目参数; (3)冗余指定潜在加工速度具有多维性带来的负面影响低于忽略其多维性所带来的。     

多维项目反应理论补偿性模型参数估计:基于广义回归神经网络集合

运用广义回归神经网络(GRNN)方法对小样本多维项目反应理论(MIRT)补偿性模型的项目参数进行估计,尝试解决传统参数估计方法样本数量要求较大的问题。MIRT双参数Logistic补偿模型被设置为二级计分的二维模型。首先,模拟二维能力参数、项目参数值与考生作答矩阵。其次,把通过主成分分析得到的前两个因子在每个题目上的载荷作为区分度的初始值以及题目通过率作为难度的初始值,这两个指标的初始值作为神经网络的输入。集成100个神经网络,其输出值的均值作为MIRT的项目参数估计值。最后,设置2×2种(能力相关水平:0.3和0.7; 两种估计方法:GRNN和MCMC方法)实验处理,对GRNN和MCMC估计方法的返真性进行比较。结果表明,小样本的情况下,基于GRNN集成方法的参数估计结果优于MCMC方法。     

多维计算机化自适应测验:模型、技术和方法

多维计算机化自适应测验(multidimensional computerized adaptive testing,MCAT)以多维项目反应理论为基础实现同时估计被试在测验每个维度上的能力水平,并通过计算机化自适应测验提高诊断评估的准确性和效率,因而具有广阔的应用前景。基于对MCAT的模型基础、能力估计方法、选题策略和终止规则的详细介绍和评价,提出了MCAT未来研究方向的几点思考。     

多级评分认知诊断题组模型

具有多级评分和题组结构的测验形式被广泛应用，本文提出多级评分认知诊断题组模型（PCDTM），能处理带题组的多级评分测验数据。研究表明：（1）PCDTM模型合理有效，在各条件中均能得到良好的参数估计结果；（2）随着样本量、题目质量、题目数量增加，PCDTM的参数估计精度提高；（3）忽视题组效应，被试判准率和题目参数精度降低，甚至发生混乱；（4）PCDTM对实证数据的拟合更优，生态效果更好。建议使用该模型时，样本量不低于1000，题目数量不少于20题。     

题组反应理论及其在中学英语考试中的应用研究

题组作为众多测验中的一种常见题型,由于项目间存在一定程度的依赖性而违背了局部独立性假设,若用项目反应模型进行参数估计将会出现较大的偏差.题组反应理论将被试与题组的交互作用纳入到模型中,解决了项目间相依性的问题.笔者对题组反应理论的发展、基本原理及其相关研究进行了综述,并将其应用在中学英语考试中.与项目反应理论相对比,结果发现：（1）题组反应模型与项目反应模型在各参数估计值的相关系数较强,尤其是能力参数和难度参数;（2）在置信区间宽度的比较上,题组反应模型在各个参数上均窄于项目反应模型,即题组反应模型的估计精度优于项目反应模型.     

IRT框架下追踪数据的测量不变性分析——————以4至5岁儿童认知能力测验为例

本研究以4岁~5岁儿童认知能力测验为例,在IRT框架下探讨了如何进行追踪数据的测量不变性分析。分析模型采用项目间多维项目反应理论模型(between-item MIRT model)和项目内（within-item MIRT model）多维two-tier model,被试为来自全国的882名48个月的儿童,工具为自编4岁~5岁儿童认知能力测验。经测验水平 分析和项目水平分析,结果表明：(1)本文对追踪数据的测量不变性分析方法合理有效; (2)该测验在两个时间点上满足部分测量不变性要求,测验的潜在结构稳定; (3)“方位题”的区分度和难度参数都发生变化,另有4题难度参数出现浮动; (4)儿童在4岁~5岁期间认知能力总体呈快速发展趋势,能力增长显著。     

多维项目反应理论等级反应模型

基于因子分析和单维项目反应理论的多维项目反应理论是测量理论的新发展方向之一。但是, 多维项目反应理论仍处于不成熟的发展阶段, 多数研究也只是以二级评分为主。本文首先介绍了逻辑斯蒂形式的多维等级反应模型, 并以二维等级反应模型为例, 分析了模型的数学函数图像及其性质。然后, 推导出了多维等级反应模型的项目信息函数, 并结合实例进行了讨论。进一步地, 本文阐述了使用联合极大似然估计和马尔科夫链蒙特卡洛方法估计多维等级反应模型参数的思想。最后, 指出了一些有待研究的问题。     

多题多做测验模型及其应用

在IRT框架下,建立了0-1评分方式下单维双参数Logistic多题多做（MAMI）测验模型。与Spray给出的一题多做（MASI）模型相比,MAMI不仅模型更加精致,而且扩展了适用范围,参数估计方法也不同,采用EM算法求取项目参数。Monte Carlo模拟结果显示,应用MAMI测验模型与测验题量作相应增加的作法相比,两者给出的能力估计精度相同,但MAMI模型给出的项目参数估计精度更高。如果将MAMI测验模型与被试人数相应增加的作法相比,项目参数的估计精度相同,但MAMI给出的能力参数估计精度更高。这个发现表明,在一定条件下若允许修改答案,并采用累加式记分方式,纵使题量不变,也可使能力估计的精度相当于题量增加一倍的估计精度,而项目参数估计精度也会提高。这些发现不仅对技能评价和认知能力评价有参考价值,而且对数据的处理方式也有参考价值     

多维项目反应理论：参数估计及其在心理测验中的应用

本研究介绍并引进了现代测量理论中的前沿技术—— 多维项目反应理论, 采用MCMC算法实现了其参数估计; 并将MIRT应用于瑞文高级推理测验, 以探讨MIRT在心理测验中的具体应用。研究结果表明：(1)本研究自主编制的MIRT参数估计程序基本可行, 其估计的精度与国外研究结论相当甚至更好。(2)在测验维度和样本容量两因素完全随机实验设计下(2×3), 随着被试和题目样本容量的增加, MIRT参数估计的精度越高且估计的稳定性越强; 但随着测验维度的增加, MIRT参数估计精度和稳定性均随之降低。(3)MIRT对心理测验的分析比UIRT能提供更为精确和细致的信息。它对心理测验的编制、开发及评价具有重要的指导和参考价值, 值得引进及借鉴。     

多维测验项目参数的估计：基于SEM与MIRT方法的比较

作者简要回顾了SEM框架下分类数据因素分析(CCFA)模型和MIRT框架下测验题目和潜在能力的关系模型, 对两种框架下的主要参数估计方法进行了总结。通过模拟研究, 比较了SEM框架下WLSc和WLSMV估计方法与MIRT框架下MLR和MCMC估计方法的差异。研究结果表明：(1) WLSc得到参数估计的偏差最大, 且存在参数收敛的问题; (2)随着样本量增大, 各种项目参数估计的精度均提高, WLSMV方法与MLR方法得到的参数估计精度差异很小, 大多数情况下不比MCMC方法差; (3)除WLSc方法外, 随着每个维度测验题目的增多参数估计的精度逐渐增高; (4)测验维度对区分度参数和难度参数的影响较大, 而测验维度对项目因素载荷和阈值的影响相对较小; (5)项目参数的估计精度受项目测量维度数的影响, 只测量一个维度的项目参数估计精度较高。另外文章还对两种方法在实际应用中应该注意的问题提供了一些建议。     

双因子模型MCAT中多级评分项目选题策略的比较

双因子模型假设测验考察一个一般因子和多个组因子,符合很多教育和心理测验的因素结构。“维度缩减”方法将参数估计中多维积分计算化简为多个迭代二维积分,是双因子模型的重要特征。本文针对考察多级评分项目的计算机化自适应测验,首先推导双因子等级反应模型下Fisher信息量的计算,然后推导“维度缩减”方法在项目选择方法中的应用,最后在低、中、高双因子模式题库中比较D-优化方法、后验加权Fisher信息D优化方法(PDO)、后验加权Kullback-Leibler方法(PKL)、连续熵(CEM)和互信息(MI)方法在能力估计的相关、均方根误差、绝对值偏差和欧氏距离的表现。模拟研究表明：(1)双因子模式越强,即一般因子和组因子在项目上的区分度的差异越小,一般因子估计精度降低,组因子估计精度增加,整体能力的估计精度提高;(2)相同实验条件下,连续熵方法的测量精度最高,PKL方法的能力估计精度最低,其它方法的测量精度没有显著差异。     

基于GRM模型的BP神经网络参数估计

目前参数估计多采用统计方法,存在耗时长、要求被试样本容量大和项目数多等缺点。本文将BP神经网络和降维法相结合,对GRM的项目参数和考生能力参数进行估计。蒙特卡洛模拟结果显示：（1）不管是人多题少还是题多人少,该网络设计下的参数估计精度都较高;（2）可以应用到多个不同等级评分的参数估计中,甚至是超过15个等级的项目参数,估计精度也较高,这是其他参数估计方法所不可比拟的;（3）运行的时长和统计估计方法相比大大缩减。