多级评分的认知诊断计算机化适应测验

本文在0-1评分的CD-CAT基础上, 拓展出了适合多级评分CD-CAT (psCD-CAT)的认知诊断模型及选题策略, 为实现多级评分CD-CAT提供了方法支持。Monte Carlo模拟实验结果表明：本文拓展的多级评分CD-CAT具有较理想的属性诊断正确率及测验效率和题库安全性, 可以用于多级评分数据的CD-CAT; 模拟实验还表明, 整体来看PS-PWKL和PS-HKL两种选题策略具有较高属性判准率、题库安全性和高测验效率, 且均优于PS-KL选题策略。总之, 本研究对于进一步拓展CD-CAT在实践中的应用提供了认知诊断模型与选题策略等。     

自适应分组认知诊断测验设计及其选题策略

应用OMST在线装配模式,提出自适应分组认知诊断测验（CD-AMGT）。由于知识状态的先决关系是偏序关系,而且构成格（lattice),利用知识状态当前估计值在格中的上下确界对被试真实知识状态的可能范围进行界定,由此装配下一分组,分组中结合PWKL策略或SHE策略进行选题以兼顾诊断精度、效率和安全性。模拟实验表明,CD-AMGT与PWKL、SHE对比,当题目类型丰富时,以分类准确率略微降低为代价,其题库使用均匀性和计算用时均表现出较大优势。     

基于Gini指数的认知诊断计算机化自适应选题策略

Gini指数可用来描述分布的不均匀性,已广泛应用于决策树算法,本文开发了基于Gini指数的认知诊断计算机化自适应选题策略,并在饱和模型和缩减模型下与SHE, MPWKL,GDI,PWKL选题策略进行比较。模拟研究表明,基于Gini指数的选题策略与SHE,MPWKL,GDI相比,分类精度相近并提高了题库的利用率;与PWKL相比,提高了分类的精度和选题速度,综合来看,基于Gini指数的选题策略能够兼顾分类精度和题库使用均匀性。     

考虑题目选项信息的非参数认知诊断计算机自适应测验

选择题中的作答选项能提供额外诊断信息, 为充分利用选项信息, 研究提出认知诊断计算机自适应测验(CD-CAT)中两种处理选择题选项信息的非参数选题策略和变长终止规则。模拟研究的结果发现：(1)定长条件下两种非参数选题策略的分类准确性整体要高于参数选题策略; (2)两种非参数选题策略较参数选题策略具有更加均衡的题库使用情况; (3)非参数选题策略在两种新的变长终止规则下具有更高的分类准确率; (4)两种非参数选题策略均适用于选择题CD-CAT情境, 使用者可任选其一进行测验分析。     

认知诊断计算机化自适应测验中新的选题策略:结合项目区分度指标

当前国内外大部分认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)主要采用PWKL作为选题策略进行研究。PWKL结合后验分布信息对KL指标进行加权,提高了判准率,但该方法仅利用个体层面信息加权,忽视了项目本身能够提供的信息,属于单源指标。本研究结合认知诊断中的项目区分度信息,对PWKL进行修正,提出了4种新的多源选题策略:GIDPWKL、AIDPWKL、CIDPWKL和KLEDPWKL方法,并在加入曝光控制下与PWKL和互信息法(MIM)进行比较。模拟研究结果表明:(1)在定长测验情景下的绝大多数实验结果表明,测验长度越短,新方法的判准率越高。平均属性/模式判准率最高的是GIDPWKL,之后是AIDPWKL,而CIDPWKL、KLEDPWKL和MIM方法的优势随实验条件不同而不同。(2)在定长测验情景下的绝大多数实验结果表明,题目质量越高,新方法的优势越明显。(3)Q矩阵结构的复杂性会影响不同选题策略的表现。(4)在变长测验情景下,4种新方法和MIM的平均测验长度均要低于PWKL方法,表现最好的是GIDPWKL方法。因此,若实际测验情景与本研究的模拟情景相似,推荐GIDPWKL方法。     

结合a分层的兼具项目曝光和广义测验重叠率控制的选题策略

测验安全和题库使用率在计算机化自适应测验中十分重要, 特别是高风险测验。传统的SHGT法兼具同时控制项目曝光率和广义测验重叠率的功能, 但题库使用率较差。a分层法能够提高题库使用率, 但对过度曝光的项目控制不足。本研究将a分层法的思想与SHGT法相结合, 各取所长, 提出了3种新的选题方法：SHGT_a法, SHGT_b法和SHGT_c法。研究结果表明：(1)与SHGT法相比, 新方法均可以在有效地控制项目曝光率和广义测验重叠率同时, 极大地提高题库使用率; (2)随着预设项目曝光率(rmax)和广义测验重叠率( )取值的增大以及共享人数a的减小, 新方法对被试能力估计的精度呈上升趋势。比起SHGT法, 新方法仍能保持很高的题库使用率; (3)当区分度和难度的相关(rab)较大时, SHGT_b和SHGT_c法在能力估计精度方面优于SHGT_a法; (4)在不同的测验考察内容比例下, 3种新方法对被试能力估计的精度均较好; (5)与SHGT法相比, 新方法能够有效地控制项目曝光率过度控制的问题。     

认知诊断计算机自适应测验中平衡属性收敛的新方法

提出两种认知诊断计算机自适应测验下平衡属性收敛的新方法（MABI、RTA）,模拟研究系统探讨和比较了此二者与已有方法（ABI、IABI和RABI）的表现。结果发现：（1）新方法较不考虑属性收敛的方法有更高的准确率以及更均衡的题目使用率;（2）新方法较ABI和RABI有稍低的准确性,但有更平衡的题目使用率;（3）新方法与IABI的准确性和题目使用率在不同选题策略下各有合优势。总之,两种新方法较好地兼顾测量准确性、题目使用率以及题库曝光情况。     

认知诊断计算机自适应测验中平衡属性收敛的新方法

提出两种认知诊断计算机自适应测验下平衡属性收敛的新方法（MABI、RTA）,模拟研究系统探讨和比较了此二者与已有方法（ABI、IABI和RABI）的表现。结果发现：（1）新方法较不考虑属性收敛的方法有更高的准确率以及更均衡的题目使用率;（2）新方法较ABI和RABI有稍低的准确性,但有更平衡的题目使用率;（3）新方法与IABI的准确性和题目使用率在不同选题策略下各有合优势。总之,两种新方法较好地兼顾测量准确性、题目使用率以及题库曝光情况。     

具有认知诊断功能的多阶段自适应测验及其影响因素研究

MST结合了纸笔测验和CAT的优势,现阶段在美国的许多大型考试中得到了应用。本文结合MST、认知诊断、CD-CAT和OMST的思想对CD-MST的可行性进行研究。CD-MST具有认知诊断和自适应的功能,能够使用较少的题目为被试提供即时的、准确的、丰富的诊断信息;同时它计算速度较快,允许考生返回检查和修改,更符合实际考试情境,且在测验的编制上更容易控制。本研究考察了选题策略和题库质量对不同测验设计的CD-MST的影响,并同CD-CAT进行了比较。通过模拟研究发现：MPWKL、GDI和SHE选题策略同样也适用于CD-MST的选题,在题库质量好的情况下这三种选题策略的判准率同CD-CAT持平。CD-MST的测验时间要比CD-CAT缩短2/3以上。     

认知诊断计算机化自适应测验的题库使用均匀性初探

项目曝光控制是认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)中亟需解决的重要问题之一。采用蒙特卡洛模拟方法对CD-CAT中五种常用选题策略(随机化方法、KL信息量方法、香农熵方法、后验加权的KL信息量方法和综合后验加权和距离加权的KL信息量方法)的题库使用情况进行探讨。结果发现:四种非随机化选题策略的题库使用均匀性较差、测验重叠率高,从而导致测验安全性较差;香农熵方法的判准率总是最高。今后可以将传统CAT中的项目曝光控制技术融入到CD-CAT选题策略中。     

四种新的基于属性平衡的CD-CAT选题策略开发研究

基于属性平衡的CD-CAT选题策略能够保证每个认知属性被相当数量的题目测量,从而提高被试属性判准率,传统的基于属性平衡的选题策略包括MMGDI法和MGCDI法。本文针对传统的基于属性测量次数平衡选题策略进行改进,提出4种新的基于属性平衡的选题策略：RMGDI、RMCDI、SE-RMGDI、SE-RMCDI,前两种为基于属性测量次数平衡,后两种为基于属性测量精度平衡的选题策略。模拟研究表明：（1）定长CD-CAT条件下,短测验中,MMGDI表现最好,而长测验中,SE-RMGDI和SE-RMCDI的表现优于传统的属性平衡选题策略。（2）不定长CD-CAT条件下,RMGDI在判准率指标上表现优于传统的属性平衡选题策略,4种新的属性平衡策略在测量效率和综合指标上的表现均优于传统的选题策略。     

多级计分认知诊断计算机化自适应测验的新选题方法

认知诊断计算机化自适应测验（Cognitive Diagnosis Computerized Adaptive Testing, CD-CAT）是认知诊断评估和计算机化自适应测验两者的结合,兼具认知诊断和自适应测验的特点。目前,针对CD-CAT的研究几乎都集中在0-1二级计分的数据。然而,在教育和心理评估的实际应用中,存在大量的多级计分的数据。因此,本研究探讨了多级计分CD-CAT（Polytomous CD-CAT, PCD-CAT）的实现技术,并提出了2种新的选题方法。通过模拟实验比较了新选题方法和传统选题方法在PCD-CAT的效果,结果表明：在定长PCD-CAT条件下,2种新选题方法的模式分类准确率是最高的,而在非定长PCD-CAT条件下,2种新方法的测验效率也是最高的。     

变长CD-CAT中的曝光控制与终止规则

本研究借鉴传统计算机化自适应测验的思想, 并结合认知诊断的特点, 在认知诊断框架下提出了4种变长CD-CAT的终止规则, 分别是属性标准误法(SEA)、邻近后验概率之差法(DAPP)、二等分法(HA)以及混合法(HM)。在未控制曝光和采用不同曝光控制条件下, 与HSU法及KL法进行了比较。研究结果表明：(1) 终止条件越严格, 平均测验长度越长, 按测验长度最大值终止的测验百分比越大, 模式判准率越高。(2) 当未加入曝光控制时, 4种新的终止规则均有较好表现, 与HSU法十分接近。随着最大后验概率预设值的增加或e的减小, 模式判准率呈上升趋势, 平均测验长度逐渐增加, 但在题库使用率方面均较差。(3) 当加入项目曝光控制时, 6种变长终止规则下的题库使用率有了极大的提升, 仍能保持较高的模式判准率, 并且不同的曝光控制方法对终止规则的影响是不同的。其中, 相对标准终止规则极易受到曝光控制方法的影响。(4) 综合来看, SEA、HM以及HA法在各项指标上的表现与HSU法基本一致, 其次为KL法和DAPP法。     

CD-CAT初始阶段项目选取方法

CD-CAT是CDA同CAT的相结合的产物,适用于课堂教学,是教师补救教学、学生自我学习的重要工具。作为CD-CAT重要组成部分的初始阶段项目选取方法是影响测验判准率的重要因素。本文基于现有研究和CDA的项目区分度提出了四种新的初始阶段项目选取方法:CTTID法、CDI法、CTTIDR*法和CDIR*法。通过模拟研究发现,在定长的CD-CAT下,题库质量是HD-HV下,初始阶段结束时,CTTIDR*法的PCCR比现有的T阵法高了.2999,比PWKL高了.1707,其它题库下趋势相同。整个测验结束时CTTIDR*法的判准率仍然是最高的。在变长的CD-CAT下,最大后验概率大于.7、.8、.9下,CTTIDR*法的被试平均测验长度比T阵法分别缩短了2.6170、2.2347、1.7470道题。     

认知诊断CAT中项目曝光控制方法的比较

项目曝光率关系到题库建设和测验安全,是计算机化自适应测验(Computerized Adaptive Testing, CAT)需要考虑的重要问题。在认知诊断 CAT 情形下,首先基于传统 CAT 中 a-分层方法的思想提出按项目信息量对题库分层的分层多阶段(Stratified Multistage, SM)选题方法;然后将 SM 方法与项目合格(Item Eligibility, IE)方法相结合得到SMIE方法。在此基础上,开展模拟研究比较SM、IE、SMIE、最大修正优先指标(Maximum Modified Priority Index, MMPI)方法、限制阈值(Restrictive Threshold, RT)方法和限制进度(Restrictive Progressive, RPG)方法的选题表现。总体上,它们的测量精度从高到低依次为IE、SM、SMIE、RT、RPG和MMPI方法;项目曝光分布均匀性的优劣次序为MMPI、RPG、SMIE、RT、SM和IE方法;SMIE和RT方法能较好地平衡测量精度和项目曝光均匀性要求。     

定长CD-CAT中两种新的题目曝光控制方法

提出了两种适用于定长CD-CAT的题目曝光控制方法（HIRP、HIRT）,这些方法在保证较高分类准确率的同时还有较合理的题目曝光率,新方法由二分化方法和RP及RT方法进行结合并适当调整而得到。模拟研究比较了其与RP、RT、SM、SMIE、RHA和SDBS的表现,结果表明: （1）HIRP的分类准确率和题目曝光率均好于SM、SMIE和SDBS;（2）HIRT的题目曝光率较RP、SM、SMIE、RHA和SDBS稍差,但分类准确率更高;（3）HIRP的分类准确率低于RT和RP,但题目曝光控制要更好。     

基于属性掌握概率的认知诊断计算机化自适应测验选题策略

在认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)中, 被试对每个属性的掌握概率更直接地反映了被试能力的当前估计值。因此, 基于被试的属性掌握概率来构建选题策略, 选择最能改变被试属性掌握概率的题目作为下一个测验项目, 这应该是一个值得尝试的方案。本文借鉴已有相关研究的数据生成模式进行探索, 模拟实验结果表明：假设属性间相互独立,在定长(长度为16)、变长(长度为16或后验属性掌握模式概率达到0.8)以及短测验(长度分别为4、6、8、10)的情况下, 基于属性掌握概率的选题策略PPWKL和PHKL有较好的分类准确率, 在题目曝光率, 题库使用均匀性等方面也有较好的表现; 与研究较多的PWKL、HKL等策略相比, 也略有优势; 当属性间存在不同程度的相关时, 在定长、变长以及较短的测验条件下, 基于PHKL和MI的测验对知识状态估计精度较好, 基于PPWKL和PHKL的测验综合表现占优。     

基于项目区分度的双目标CD-CAT选题策略

针对双目标CD-CAT,将六种项目区分度（鉴别力D、一般区分度GDI、优势比OR、2PL的区分度a、属性区分度ADI、认知诊断区分度CDI）分别与IPA方法结合,得到新的选题策略。模拟研究比较了它们的表现,还考察了区分度分层在控制项目曝光的表现。结果发现：新方法都能明显提高知识状态的判准率和能力估计精度;分层选题均能很好地提高题库利用率。总体上,OR加权能显著提高测量精度;OR分层选题在保证测量精度条件下显著提高项目曝光均匀性。