认知诊断计算机化自适应测验中的项目增补

项目的增补对认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)题库的开发与维护至关重要。借鉴单维项目反应理论(IRT)中联合极大似然估计方法(JMLE)的思路, 提出联合估计算法(JEA), 仅依赖被试在旧题和新题上的作答反应联合地、自动地估计新题的属性向量和新题的项目参数。研究结果表明：当项目参数相对较小且样本量相对较大时, JEA算法在新题属性向量和新题项目参数估计精度方面表现不错; 而且样本大小、项目参数大小以及项目参数初值都影响着JEA算法的表现。     

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。     

计算机化自适应诊断测验中原始题的属性标定

认知诊断测验项目开发成本较高, 要标定大量项目的属性相当费时费力, 专家完成这一任务也比较困难。对于在计算机化自适应诊断测验中的项目属性的标定尚未见到报导。在已有的为诊断测验开发的小型题库基础上, 本文在计算机化自适应认知诊断测验过程中, 植入原始题, 对项目属性标定的问题进行探讨, 重点研究原始题属性标定的方法及其影响因素, 除了MMLE方法和MLE方法外, 还建立了一种新的可用于所有非补偿认知诊断模型的属性标定的方法—— 交差方法。Monte Carlo模拟结果显示, MMLE方法较MLE方法好; 在知识状态估计精度较高时, 自适应植入原始题较随机植入原始题有一定的优势; 随着知识状态估计精度提高和原始题作答次数增加, 交差方法与MLE方法基本相当, 只是在发散型和无结构型表现欠佳, 但是交差方法不需要预先设定项目参数值。     

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。     

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。     

认知诊断计算机化自适应测验中在线标定方法的开发

项目增补对认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)中的题库维护至关重要。在传统CAT中, 在线标定方法经常用于估计新题的项目参数。然而直到现在, 在CD-CAT领域还没有任何关于在线标定的论文公开发表。为将传统CAT中3种有代表性的在线标定方法(Method A、OEM和 MEM)推广至CD-CAT (CD-Method A、CD-OEM和CD-MEM)建立分析基础, 并采用模拟方法对这3种方法进行比较。研究表明：CD-Method A方法在项目参数的返真性方面优于其它两种方法; 自适应标定设计较随机标定设计可以提高项目参数的返真质量。     

认知诊断CAT中具有非统计约束选题方法的比较

项目曝光控制和内容约束关系到测验安全、测验的信度和效度, 是计算机化自适应测验(Computerized Adaptive Testing, CAT)中两类重要的非统计约束条件。本文在认知诊断CAT中针对内容约束和项目曝光控制要求, 运用5种方法选择测验项目。它们分别是：(1) Monte Carlo方法与项目合格方法相结合, 记为MC-IE; (2) Monte Carlo方法与最大优先指标方法相结合, 记为MC-MPI; (3) Monte Carlo方法与限制阈值方法相结合, 记为MC-RT; (4) Monte Carlo方法与限制进度指标方法相结合, 记为MC-RPG以及(5) Monte Carlo方法与最大后验概率方法相结合, 记为MC-PP。然后通过在线性、收敛、发散、无结构和独立五种属性结构下构建题库并运用重参化融融统和模型模拟被试反应比较它们的选题表现。研究发现, (1) 相同选题方法在不同属性结构下项目曝光率的分布类似, 测量精度按线性、收敛、发散、无结构和独立结构的顺序依次降低; (2) 相同属性结构下, 不同方法的测量精度高低依次为MC-PP、MC-IE、MC-RT、MC-MPI和MC-RPG方法; 项目曝光均匀性优劣依次为MC-RPG、MC-MPI、MC-RT、MC-IE和MC-PP方法。统一量纲值表明, MC-RPG方法的综合表现最好, MC-MPI方法的表现次之。     

具有认知诊断功能的计算机化自适应测验的研究与实现

构造具有认知诊断功能的计算机化自适应测验（Computerized Adaptive Testing,CAT）,关键在于设计不同于传统CAT的选题策略。本文采用先认知诊断后估计能力的方法,在诊断阶段用状态转换图描述特定认知领域中所有知识状态及这些状态之间的联系,以图的深度优先算法为基础设计选题策略;而在能力估计精细化阶段,每个被试所测项目,不仅与其能力估计值相匹配,且只与其所掌握的属性相关。本文采用蒙特卡罗模拟针对三种不同的属性结构进行试验,结果良好     

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。     

计算机化自适应测验在认知诊断中的应用

作为认知诊断与计算机化自适应测验相结合的产物, 认知诊断计算机化自适应测验(Cognitive Diagnostic Computerized Adaptive Testing, CD-CAT)是对被试知识状态的自适应。它既有传统CAT所面临的普遍性问题, 也有在认知诊断中遇到的特殊问题：由于认知诊断中涉及属性这一概念, CD-CAT与传统CAT有很大的差别。本文紧紧围绕属性引起的差异, 分别从认知诊断模型、题库建设、起始规则、选题策略、被试知识状态估计和终止规则等几部分详细介绍CD-CAT的研究进展和存在的问题。     

计算机化自适应测验选题策略述评

计算机化自适应测验(computerized adaptive testing, CAT)是基于测量理论和计算机技术的一种测验模式。它根据考生的作答反应自适应地选择测验项目。选题策略是CAT的重要组成部分之一, 关系到测量效率、测验安全和测验信、效度等重要问题。根据CAT是否具有非统计约束对传统CAT和认知诊断CAT的选题策略进行了分类介绍, 未来研究应进一步提高选题策略的综合表现、深入探讨多级评分项目和认知诊断CAT的选题策略。     

结合题目作答时间的计算机化自适应测验选题方法

计算机形式的测验能够记录考生在测验中的题目作答时间（Response Time, RT），作为一种重要的辅助信息来源，RT对于测验开发和管理具有重要的价值，特别是在计算机化自适应测验（Computerized Adaptive Testing, CAT）领域。本文简要介绍了RT在CAT选题方面应用并作以简评，分析了这些技术在实践中的可行性。最后，探讨了当前RT应用于CAT选题存在的问题以及可以进一步开展的研究方向。     

等级反应模型下计算机化自适应测验选题策略

计算机化自适应测验(CAT)中的选题策略,一直是国内外相关学者关注的问题。然而对多级评分的CAT的选题策略的研究却很少报导。本研究采用计算机模拟程序对等级反应模型(Graded Response Model)下CAT的四种选题策略进行研究。研究表明：等级难度值与当前能力估计值匹配选题策略的综合评价最高;在选题策略中增设 “影子题库”可以明显提高项目调用的均匀性;并且不同的项目参数分布或不同的能力估计方法都对CAT评价指标有影响     

允许检查并修改答案的计算机化自适应测验

采用计算机模拟程序对允许检查并修改答案的计算机化自适应测验（CAT）进行研究,并采用新的评分方式对付Wainer策略。结果表明：综合考虑被试的两次作答信息可以得到更精确的能力估计值。大部分被试进行了修改,只有少部分答案被修改,在被修改的答案中大部分是由错误改为正确;综合Wainer策略CAT的后验分布期望值（EAP）和极大似然估计值（MLE）可以“粗糙”对付Wainer策略     

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。     

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。     

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。     

计算机适应性测验条件下认知设计项目预测参数的影响

自动化项目生成(Automatic Item Generation)中的项目参数是基于认知项目设计的刺激特征集预测的, 在不确定性来源上较之用经验数据标定的参数更为复杂。文章通过实证研究分析了在计算机适应性测验条件下基于认知设计系统法生成的抽象推理测验(ART)项目预测参数对能力参数估计的精确性。研究表明, 项目预测参数比相应标定参数分布更为趋中。这种回归效应既影响到能力参数估计误差大小, 也导致适应性测验过程中项目选择的差异。在控制了项目选择差异之后, 能力参数估计误差较之基于项目标定参数的能力估计误差大, 但差别并不明显。两者相应的能力估计值相关很高, 对应能力值之间的差异很小, 且几乎贯彻整个能力分布区间。     

多级评分项目的多维CAT选题策略开发

本研究开发了两种新的适用于多级评分项目的多维计算机化自适应测验（PMCAT）的选题策略——修正的连续熵（RCEM）和修正的后验期望KL信息（MKB）方法,并与以往PMCAT的选题策略进行了对比研究。Monte Carlo实验结果表明：两种新开发的选题策略比原方法估计精度更高,并且RCEM方法在所有选题策略中曝光率最低。新开发的选题策略具有较理想的估计精度和曝光控制效果,为PMCAT在实践中的应用提供了新的方法支持。