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。     

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。     

使用似然比D2统计量的题目属性定义方法

题目属性的定义是实施认知诊断评价的关键步骤, 通过有丰富经验的领域专家对题目的属性进行定义是当前的主要方法, 然而该方法受到许多主观经验因素的影响。寻找客观的题目属性定义或验证方法可以为主观定义过程提供策略支持或对结果进行改进, 因此已经引起研究者们的关注。本研究构建了一种简单高效的题目属性定义方法, 研究使用似然比D2统计量从作答数据中估计题目属性的方法, 实现属性掌握模式、题目参数和题目属性向量的联合估计。模拟研究结果表明, 使用似然比D2统计量可以有效地识别题目的属性向量, 该方法一方面可以实现新编制题目属性向量的在线估计, 另一方面可以验证已经定义的题目属性向量的准确性。     

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。     

基于可达阵的一种Q矩阵标定方法

Q矩阵标定是实施认知诊断评估的前提,已有Q矩阵修正方法并不太适合测验中已知属性向量的题目数较少的情形。根据拓展Q矩阵理论中可达阵R列与简化Q阵列存在布尔“或”关系,在一定认知假设下,率先提出可达阵R与简化Q阵的潜在反应列存在布尔“与”关系,并由此提出基于可达阵的Q矩阵标定方法。研究显示：在已知一个可达阵下,当可达阵项目的猜测或失误参数在.20以下且待标定项目的项目参数约在.30以下时,新方法所得Q矩阵元素返真率基本在.90以上,并且真实Q矩阵与估计Q矩阵下被试分类准确率差异很小;对于含5个属性的独立结构,新方法要求的随机样本的样本量较小;实证研究也印证了模拟研究的结论。新方法只需专家标定少量题目的Q矩阵,即已经标定的Q矩阵对应属性层级结构的可达阵。     

高一学生认知方式与学科内容对文章阅读迁移的影响

以高一学生为被试,考察了不同认知方式学生对不同学科文章以及有无清晰结构条件下的阅读迁移效果。结果表明,(1)在文章结构清晰条件下学生的阅读迁移效果明显好于结构模糊条件下的阅读迁移效果。(2)不同认知方式学生对不同学科的阅读迁移无明显差异。(3)在有清晰结构条件下,场独立者与场依存者的阅读迁移成绩无显著差异;在结构模糊的条件下,场独立者的迁移成绩优于场依存者。     

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。     

道路交通标志中对称结构效应的眼动研究

本研究考察了道路交通标志中路名信息对称结构效应的眼动模式。实验采用眼动跟踪技术和视觉搜索范式,共有16名被试参加。实验结果表明：（1）在对称结构路名信息的视觉搜索中,被试的反应正确率明显优于非对称结构条件下的正确率;（2）对称结构条件下,被试的注视点和回扫次数明显较少,凝视时间明显较短;（3）在以道路交通标志为视觉搜索材料时,搜索区有无路名目标对视觉搜索绩效没有影响。可以认为：在道路交通标志中存在对称结构效应;眼动模式的差异是引起对称结构效应的认知机制。     

一种多级评分的认知诊断模型：P-DINA模型的开发

当前绝大多数认知诊断计量模型仅适用于0-1评分数据资料, 大大限制了认知诊断在实际中的应用, 也限制了认知诊断的进一步推广和发展。本文对具有较好发展前景的DINA模型进行拓展, 开发出适合多种评分(含0-1二级评分和多级评分)数据资料的P-DINA模型, 同时采用MCMC算法实现模型参数的估计, 并对该模型性能进行研究。结果表明：(1)本文开发的P-DINA模型无论是在无结构型属性层级关系下还是在结构型属性层级关系下, 参数估计的精度均较高, 参数估计的稳健性较强, 说明开发的P-DINA模型基本合理、可行。(2)P-DINA模型可采用MCMC算法实现参数估计, 且参数估计的精度较高。(3)整体来看, 无结构型属性层级关系和结构型属性层级关系下, P-DINA模型在项目参数的估计精度上两者基本相当; 但在被试属性判准率(MMR和PMR)上无结构型属性层级关系表现的稍差一些。(4)无结构型属性阶层关系下：模型诊断的属性个数越多, 参数 估计的精度越差、属性诊断的正确率(MMR和PMR)越低, 但参数 的估计精度越好; 若想保证属性模式判准率在80%以上, 建议诊断的属性个数不宜超过7个。总之, 本研究为拓展认知诊断在教育学和心理学中的应用提供了一种新方法、新模型。     

可以兼顾策略、认知状态和能力的CD-CAT选题方法

当CD-CAT测验需要同时诊断被试的解题策略、认知状态并评估被试的宏观能力时,就需要在选题过程中兼顾这三个测量目标。用两种不同方式将多策略香农熵(MSSHE)指标与Fisher信息量相结合,提出多策略情境中的DWI指标MSDWI)选题法与“先用MSSHE后用Fisher信息量”的两步选题法。基于多策略RRUM模型(MS-RRUM),将这两种方法与随机选题法在不同属性数量条件下进行模拟比较,结果表明：当属性数量为4个或6个时,两步选题法在策略判准率、认知状态判准率和能力估计三个方面都有最佳的效果。     

粗糙集在项目认知属性标定中的应用

认知诊断是新一代测量理论的核心, 对形成性教学评估具有重要意义。项目认知属性标定是认知诊断中一项基础而重要的工作,现有的项目认知属性辅助标定方法的研究工作很少, 并且在应用上存在诸多局限。课堂评估是认知诊断应用的理想场所,但课堂评估中项目的选取具有随意性, 教师难以在短时间内准确标识项目认知属性。本研究首次提出采用粗糙集方法对项目认知属性进行标定, 该方法无需太多被试和项目, 亦无需已知项目参数, 且能当场诊断出结果, 适于采用纸笔测验的课堂评估。通过Monte Carlo模拟研究表明：采用粗糙集方法能迅速地对项目认知属性进行标定, 并具有较高的标定准确率; 而且, 项目认知属性越少、或被试估计判准率越高、或失误率越小则项目认知属性标定的准确率越高。粗糙集方法的引入, 对拓展认知诊断的应用范围, 真正实现其辅助性教学功能, 具有重要作用。     

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。     

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。     

基于CD-CAT的多策略RRUM模型及其选题方法开发

在有多种解题策略的认知诊断问题情境中, 用每个Q矩阵表示一种解题策略, 由此将单策略认知诊断RRUM模型拓广为多策略RRUM模型(MS-RRUM)。随后, 在应用MS-RRUM模型的CD-CAT中开发了适用于多策略情境的MAP参数估计法和多策略香农熵(MSSHE)选题法。将MSSHE选题法与随机选题法分别在不同属性数量、不同测验长度下进行比较, 结果发现前者对被试的策略和认知状态判准率都显著优于后者, 而且都很理想。这样就顺利实现了在CD-CAT做策略诊断的目标。     

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。     

题库结构对原始题在线属性标定准确性之影响研究

目前已有研究证明可达阵在认知诊断测验编制中起重要作用,但迄今为止并没有引起普遍注意。本文主要讨论当题库缺少某些可达阵对应的项目类,对原始题的属性向量在线标定的准确性的影响。本文对含6个属性的独立型结构进行了模拟试验,结果显示：如果题库不充要,原始题的属性标定准确性受到影响,题库中非可达阵中项目对标定有一定的弥补作用。间接印证了可达阵在认知诊断题库起到非常重要的作用。