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心理学报 2021年第11期53卷 1286-1298,I0002,I0003页

作者：谭青蓉汪大勋罗芬蔡艳涂冬波江西师范大学心理学院南昌330022

项目增补(Item Replenishing)对认知诊断计算机自适应测验(CD-CAT)题库的维护有着至关重要的作用,而在线标定是一种重要的项目增补方式。基于数据挖掘中特征选择(Feature Selection)的思路,提出一种高效的基于熵的信息增益的在线标定方... 详细信息

项目增补(Item Replenishing)对认知诊断计算机自适应测验(CD-CAT)题库的维护有着至关重要的作用,而在线标定是一种重要的项目增补方式。基于数据挖掘中特征选择(Feature Selection)的思路,提出一种高效的基于熵的信息增益的在线标定方法(记为IGEOCM),该方法利用被试在新旧题上的作答联合估计新题的Q矩阵和项目参数。研究采用Monte Carlo模拟实验验证所开发新方法的效果,并同时与已有的在线标定方法SIE、SIE-R-BIC和RMSEA-N进行比较。结果表明:新开发的IGEOCM在各实验条件下均具有较好的项目标定精度和项目估计效率,且整体上优于已有的SIE等方法;同时,IGEOCM标定新题所需的时间低于SIE等方法。总之,研究为CD-CAT题库中项目的增补提供了一种更为高效、准确的方法。

关键词：认知诊断计算机自适应测验项目增补在线标定 Q 矩阵熵的信息增益

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基于CAT的在线标定:设计与方法

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心理科学进展 2020年第11期28卷 1970-1978页

作者：张雪琴毛秀珍李佳四川师范大学教育科学学院成都610066

项目增补是题库建设和维护的重要手段,而标定新题参数是项目增补的重要内容。在线标定设计和在线标定方法分别研究新题的施测方式和参数估计方法,是计算机化自适应测验(computerized adaptive testing,CAT)情景下项目增补的核心技术。... 详细信息

项目增补是题库建设和维护的重要手段,而标定新题参数是项目增补的重要内容。在线标定设计和在线标定方法分别研究新题的施测方式和参数估计方法,是计算机化自适应测验(computerized adaptive testing,CAT)情景下项目增补的核心技术。重点厘清在线标定设计与在线标定方法的发展思路和脉络,并对它们的特点、联系和表现进行介绍和评价。未来应基于其他信息指标进一步研究在线标定设计,可基于联合估计和误差校正的思路探究在线标定方法,应加强研究认知诊断CAT和多维CAT的在线标定技术,深入开展项目增补方法的实证研究。

关键词：计算机化自适应测验认知诊断理论项目增补在线标定设计在线标定方法

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CD-CAT在线标定设计的研究

CD-CAT在线标定设计的研究

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作者：张雪琴四川师范大学

学位级别：硕士

计算机题库建设不是一劳永逸,而是需要不断地维护和更新。对题库进行项目增补是维护题库质量、保证测验安全性的重要途径。标定新题参数是认知诊断计算机化自适应测验(Cognitive Diagnostic Computerized Adaptive Testing,CD-CAT)项目... 详细信息

计算机题库建设不是一劳永逸,而是需要不断地维护和更新。对题库进行项目增补是维护题库质量、保证测验安全性的重要途径。标定新题参数是认知诊断计算机化自适应测验(Cognitive Diagnostic Computerized Adaptive Testing,CD-CAT)项目增补过程中的重难点。与传统计算机化自适应测验(Computerized Adaptive Testing,CAT)一样,在线标定技术同样适用于CD-CAT新题参数标定。在线标定设计研究新题在测验中的分配方式,是在线标定过程的重要环节。如何匹配被试潜在特质与新题的项目特征,并合理分配新题以优化项目参数标定精度,成为在线标定设计的核心问题。长期以来,研究者们针对这一核心问题开展深入研究,提出大量的CAT在线标定设计,而CD-CAT在线标定设计的研究相对薄弱。已有研究采用随机设计分配新题,没有考虑被试与项目的适配性,也未能体现优化项目参数标定精度的思想。研究CD-CAT自适应在线标定设计不仅可以高效、准确地标定新题参数,解决随机设计中存在的不足,对CD-CAT题库建设与维护也具有重要价值。鉴于此,本文分别基于两种视角提出适用于CD-CAT情景的自适应在线标定设计,包含两个子研究:研究一:在“依题选人”视角下提出两种自适应在线标定设计。首先,拓展并改进传统的D优化设计,得到推广的D优化设计(记为PGDO)。其次,借鉴传统KL信息的思路,将其转化为被试区分当前题目参数估计值与任意范围参数的KL信息,得到后验KL(记为PKL)。最后,通过模拟实验比较PGDO、PKL与随机设计在不同样本大小、测验长度以及样本比例下参数估计结果,并探究各因素对在线标定设计的影响。研究结果表明:第一,两阶段设计较随机设计均能提高新题参数估计准确率。在部分实验条件下,PGDO与PKL表现稍优于随机设计。第二,测验越长、样本量越多,各在线标定设计的新题参数估计准确率越高,反之亦然。在小样本下,测验长度对各在线标定设计的影响较为显著,并且PGDO与PKL较随机设计能明显提高新题参数估计精度,其中,失误参数的估计精度不及猜测参数。第三,两阶段样本比例设计对各在线标定设计影响不显著。对PGDO与PKL而言,尚且不存在一致性最优样本比例设计,不过PGDO与PKL指标在两阶段样本比例设计较大时新题参数标定精度较高。研究二:在“依人选题”视角下提出三种自适应在线标定设计。首先,基于项目参数估计误差的思路,分别提出改进的DC设计,记为M1GDC与M2GDC。其次,基于传统KL信息的思路,提出广义的KL信息(GKL)。最后,通过模拟实验比较GKL、M1GDC、M2GDC与随机设计在不同样本大小、测验长度以及样本比例下新题参数估计结果,并探究各因素对在线标定设计的影响。研究结果表明:第一,与随机设计相比,两阶段设计均能提高新题参数估计准确率。在大部分实验条件下,GKL表现最好,M1GDC方法次之,接下来是M2GDC与随机设计。第二,各在线标定设计受测验长度与样本大小的影响一致,测验越长,样本大小越多,各在线标定设计的新题参数估计准确率越高。新提出三种在线标定设计在短测验、小样本下明显优于随机设计。第三,两阶段的样本比例设计对各在线标定设计影响较为显著。对于GKL、M1GDC与M2GDC而言,尚且不存在一致最优的样本比例设计,不过在样本比例设计较小时,GKL、M1GDC与M2GDC较随机设计能够明显提高新题参数估计准确率。总体而言,本文提出的CD-CAT在线标定设计均得到较为理想的结果。在今后的研究中还应增强CD-CAT在一般诊断模型、属性多级、评分多级以及更加复杂的测验条件下的新题在线标定设计的开发,深入开展CD-CAT在线标定实证研究。

关键词：项目增补认知诊断计算机化自适应测验在线标定在线标定设计

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一种高效的CD-CAT在线标定新方法：基于熵的信息增益与EM视角

一种高效的CD-CAT在线标定新方法：基于熵的信息增益与EM视角

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第二十三届全国心理学学术会议

作者：谭青蓉汪大勋罗芬蔡艳涂冬波江西师范大学心理学院

认知诊断计算机自适应测验(Cognitive Diagnostic Computerized Adaptive Testing, CD-CAT)是认知诊断(Cognitive Diagnostic, CD)与计算机自适应测验(Computerized Adaptive Testing, CAT)相结合的产物,在为被试提供详细诊断信息的同时可提高测验的准确性及效率,是目前的研究热点。CD-CAT使用的前提是已构建好的题库,但题库的建设和维护却是一个极具挑战性的任务。在线标定是题库维护的有效方式之一,截至目前CD-CAT中仅有较少方法能同时标定新题的Q矩阵和项目参数。此外,已有在线标定方法的新题标定效率均较低,有待于进一步提高。因此,在CD-CAT情境下开发提升新题标定精度和标定效率的方法是极为必要的。受Chen等人(2015)提出的SIE (Single-Item Estimation)方法和特征选择方法中信息增益(Information Gain, IG)准则的启发,本研究提出了基于熵的信息增益的在线标定方法(Information Gain of Entropy-based Online Calibration Method,IGEOCM)。IGEOCM以序列方式来标定新题的Q矩阵和项目参数,具体如下:首先,基于被试属性掌握模式和被试在新题上的作答,构建熵的信息增益指标并最大化该指标来标定新题q向量;其次,基于被试属性掌握模式后验分布,被试在新题上的作答及上一步所估计的新题q向量,使用EM算法标定新题项目参数。对于所有新题重复以上两步以获得所有待标定新题的Q矩阵和项目参数。随后,为验证IGEOCM在不同标定样本、属性掌握模式、新题作答个数以及选题策略下的性能,展开了两项Monte Carlo实验研究,并将其与已有SIE、SIE-R-BIC和RMSEA-N方法比较。结果表明:(1)IGEOCM方法在所有条件下均具有较好的标定精度和标定效率,且略优于SIE,SIE-R-BIC和RMSEA-N方法。(2)各方法的项目标定精度随样本量的增加而提升。(3)相对高阶分布和多元正态分布,IGEOCM,SIE,SIE-R-BIC和RMSEA-N方法在均匀分布下性能更佳。(4)被试新题作答个数对各在线标定方法标定精度和标定效率的影响较小。(5)CD-CAT选题策略影响SIE和IGEOCM方法的项目标定精度。在高阶分布和多元正态分布下,SIE方法和IGEOCM在选题策略为MPWKL和GDI时具有更高的Q矩阵标定精度。总体而言,尽管所提IGEOCM方法在标定精度和标定效率方面均颇具竞争力且略优于传统方法,但对CD-CAT中在线标定方法的研究仍需进一步深化和拓展。

关键词：认知诊断计算机自适应测验项目增补在线标定 Q矩阵熵的信息增益

来源： cnki会议评论

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