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认知诊断评估中Q矩阵理论及应用

心理科学进展 2024年第6期32卷 1010-1030,I0002-I0004页

作者：宋丽红汪文义丁树良江西师范大学教育学院南昌330022 江西师范大学计算机信息工程学院南昌330022

Q矩阵是认知心理学与心理计量学结合的重要载体,Q矩阵在认知诊断中发挥着十分重要的作用。Q矩阵理论和应用研究近年来取得了重要进展。众多研究者从结构化到非结构化、属性二值到多值、简单到复杂模型、独立到一般结构、0-1到多级评分... 详细信息

Q矩阵是认知心理学与心理计量学结合的重要载体,Q矩阵在认知诊断中发挥着十分重要的作用。Q矩阵理论和应用研究近年来取得了重要进展。众多研究者从结构化到非结构化、属性二值到多值、简单到复杂模型、独立到一般结构、0-1到多级评分方面不断深入和拓展Q矩阵理论。Q矩阵理论也广泛应用于测验构念效度评价、计算机化自适应测验选题策略设计、Q矩阵学习和标定、认知诊断测验组卷等。与模型无关的Q矩阵理论和适合特定认知诊断模型下Q矩阵理论,以及最新Q矩阵理论的应用都值得深入研究。

关键词：认知诊断 Q矩阵属性结构完备性多值属性

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一种广义的非参数化Q矩阵修正方法

心理科学 2023年第5期46卷 1237-1245页

作者：汪大勋肖清文谭青蓉蔡艳涂冬波江西师范大学心理学院南昌330022

Q矩阵是认知诊断的基础,Q矩阵标定错误会影响被试分类的准确性。本研究基于非参数角度开发了不受模型限制的Q矩阵修正方法,并与已有参数化方法进行了比较。研究结果发现:(1)非参数的PLM方法可实现各模型下的Q矩阵修正,方法具有计算简单... 详细信息

Q矩阵是认知诊断的基础,Q矩阵标定错误会影响被试分类的准确性。本研究基于非参数角度开发了不受模型限制的Q矩阵修正方法,并与已有参数化方法进行了比较。研究结果发现:(1)非参数的PLM方法可实现各模型下的Q矩阵修正,方法具有计算简单、方便使用且不受模型限制的特征。(2)非参数的PLM方法表现明显优于stepwise方法,而GDI方法和RSS方法的表现最差。(3)实证数据分析表明,PLM方法修正后的Q矩阵具有更好的相对拟合和绝对拟合结果。

关键词：认知诊断 Q矩阵非参数方法 GDI方法

基于认知诊断理论的国际中文阅读测验Q矩阵的构建

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华文教学与研究 2023年第4期 68-76页

作者：刘慧李亚男北京语言大学语言科学院北京100083 汉考国际教育科技(北京)有限公司北京100088

Q矩阵的合理构建是成功进行认知诊断分析的先决条件,然而对目前广泛存在的非诊断性大型标准化测验来说,确定Q矩阵是一项极具挑战性的工作,国际中文阅读测验也不例外。本研究以YCT(四级)阅读测验为例对大型标准化国际中文阅读测验Q矩阵... 详细信息

Q矩阵的合理构建是成功进行认知诊断分析的先决条件,然而对目前广泛存在的非诊断性大型标准化测验来说,确定Q矩阵是一项极具挑战性的工作,国际中文阅读测验也不例外。本研究以YCT(四级)阅读测验为例对大型标准化国际中文阅读测验Q矩阵的构建进行探讨。研究通过文献回顾和专家判断得到了测验所考查的子技能并初步构建Q矩阵,然后基于R-RUM模型的分析结果从量化角度对初始Q矩阵进行优化并检验。结果表明,YCT(四级)阅读测验考查了“词汇识别”“句法分析”“语义命题构建”“推理”四种子技能;通过质性分析和量化分析相结合的方法可以有效构建国际中文阅读测验Q矩阵,从而为后续的诊断分析打下良好的基础。

关键词：认知诊断阅读测验 Q矩阵

基于类别水平的多级计分认知诊断Q矩阵修正：相对拟合统计量视角

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心理学报 2020年第1期52卷 93-106页

作者：汪大勋高旭亮蔡艳涂冬波江西师范大学心理学院南昌330022 贵州师范大学心理学院贵阳550000

多级计分认知诊断模型的开发对认知诊断的发展具有重要作用,但对于多级计分模型下的Q矩阵修正还有待研究。本研究尝试对多级计分认知诊断Q矩阵修正进行研究,并聚焦更具诊断价值的基于项目类别水平的Q矩阵修正。将相对拟合统计量应用于... 详细信息

多级计分认知诊断模型的开发对认知诊断的发展具有重要作用,但对于多级计分模型下的Q矩阵修正还有待研究。本研究尝试对多级计分认知诊断Q矩阵修正进行研究,并聚焦更具诊断价值的基于项目类别水平的Q矩阵修正。将相对拟合统计量应用于多级计分认知诊断Q矩阵修正,并与已有方法Stepwise方法(Ma&de la Torre,2019)进行比较。研究表明:BIC方法对多级计分认知诊断模型的Q矩阵修正具有较高的模式判准率和属性判准率,其对Q矩阵的恢复率也高于Stepwise方法,BIC方法修正后的Q矩阵与数据更加拟合;在复杂模型中,相对拟合指标BIC比AIC和-2LL表现更好,在实践中,使用者可以选择BIC法进行测验Q矩阵修正;Q矩阵修正效果受到被试人数的影响,增加被试人数可以提高Q矩阵修正的正确率。总之,本研究为多级计分认知诊断Q矩阵修正提供了重要的方法支持。

关键词：认知诊断 Q矩阵 seq-GDINA BIC

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认知诊断Q矩阵估计(修正)方法

心理科学进展 2021年第12期29卷 2272-2280页

作者：李佳毛秀珍张雪琴四川师范大学教育科学学院成都610066

Q矩阵代表着项目考察的属性,反映了项目的重要特征,其正确性是影响认知诊断分类准确性的关键因素。研究Q矩阵估计(修正)方法具有重要价值。首先,研究从是否采用认知诊断模型将Q矩阵估计(修正)分为基于认知诊断模型视角下的参数化方法和... 详细信息

Q矩阵代表着项目考察的属性,反映了项目的重要特征,其正确性是影响认知诊断分类准确性的关键因素。研究Q矩阵估计(修正)方法具有重要价值。首先,研究从是否采用认知诊断模型将Q矩阵估计(修正)分为基于认知诊断模型视角下的参数化方法和基于统计视角下的非参数方法。然后,分别从最优项目质量、最优模型数据拟合和参数估计视角对它们进行分类介绍,评析不同方法的特征和表现、区别与联系、优势与不足。最后,提出几个未来研究问题:在复杂测验条件下系统比较各种方法;校准知识状态和参数估计误差、结合多种思路和方法等多角度提出Q矩阵估计(修正)方法;研究多级评分项目、混合测验模型、属性多级、属性个数未知甚至Q矩阵元素为连续变量等条件下的Q矩阵估计(修正)方法。

关键词：认知诊断模型 Q矩阵 Q矩阵估计(修正)方法数据拟合参数估计

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基于RRUM模型的Q矩阵验证方法

基于RRUM模型的Q矩阵验证方法

作者：何催江西师范大学

学位级别：硕士

认知诊断旨在评估考生所掌握的特定知识和技能。在参数化认知诊断中需要借助认知诊断模型来推断学生的知识掌握详情。Q矩阵是认知诊断的核心组成部分,对模型参数估计、诊断分类和模型-资料拟合有着重要的影响。目前关于Q矩阵验证方法的... 详细信息

认知诊断旨在评估考生所掌握的特定知识和技能。在参数化认知诊断中需要借助认知诊断模型来推断学生的知识掌握详情。Q矩阵是认知诊断的核心组成部分,对模型参数估计、诊断分类和模型-资料拟合有着重要的影响。目前关于Q矩阵验证方法的研究基本上都是基于DINA模型和GDINA模型展开的,而在开发出的众多模型中,RRUM模型也是认知诊断中受欢迎的模型,基于RRUM模型的Q矩阵验证方法相对较少,也还不够系统和深入。因此,本研究拟在RRUM模型下展开Q矩阵的验证研究,提出相应的验证方法。针对Q矩阵的界定标准,参考de la Torre(2008)的方法,探讨RRUM模型的项目参数(τ*和r*)在不同Q矩阵错误类型下的变化规律,根据变化规律选取不同的经验标准(Δπcvπcv和rcv)。为了评价在两种常见搜索算法(项目-属性空间搜索算法和序列搜索算法)中不同经验标准对Q矩阵恢复的效果,我们展开了一系列的蒙特卡洛模拟研究和实证数据分析,考虑了两种真实Q矩阵以及四个影响因素:被试人数,项目质量,Q矩阵错误比例,属性掌握模式分布。具体开展了三项研究:研究一首先对RRUM模型的项目参数在不同Q矩阵错误类型下的变化规律进行了探索,并提供相应的数理证明;研究二是通过模拟研究探讨在两种搜索算法中不同经验标准下Q矩阵恢复效果以及四种因素对Q矩阵恢复效果的影响;研究三是实证数据应用研究,进一步展示本文提出的方法的使用过程。研究结果表明:(1)在序列搜索算法中,同时考虑了 π*与r*的经验标准(πcv与rcv),总共有四种经验标准组合,结果表明,在总体上,Δπcv=0.05&rcv=0.7标准下的Q矩阵恢复效果更好。(2)在项目-属性空间搜索算法中,仅考虑r*的经验标准(rcv),结果表明rcv=0.7在总体上比rcv=0.8表现更佳,有着较高的Q矩阵恢复率。(3)不管采用哪一种搜索算法,各因素对Q矩阵恢复率的影响一致。在属性掌握模式分布上,均匀分布条件下的Q矩阵恢复率总是要优于多元正态分布。项目质量的高低对Q矩阵的恢复有着重要的影响,项目质量为低质量时,随着被试人数的增加,Q矩阵的恢复率得到改善。Q矩阵的错误比例在高质量项目中的影响不大。(4)当项目长度以及属性个数较少时,两种搜索算法的Q矩阵恢复率和计算效率相当,随着项目长度和属性个数的增加,序列搜索算法的优势更加明显。当属性掌握模式分布为多元正态分布时,采用序列搜索算法得到的Q矩阵恢复率要高于项目属性空间搜索算法。(5)在实证数据研究中,采用Δπcv=0.05&rcv=0.7对真实数据中的Q矩阵进行验证。相对于初始Q矩阵,本文所提出的方法对Q矩阵的估计更倾向于“低估”一些属性。

关键词：认知诊断 Q矩阵 RRUM模型搜索算法

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认知诊断中的Q矩阵及其作用

心理科学 2019年第3期42卷 739-746页

作者：王晓庆丁树良罗芬江西师范大学计算机信息工程学院

Q矩阵作为连接认知和测量的桥梁,在认知诊断中起重要作用。本文梳理了应用Q矩阵解决认知诊断相关问题的理论与方法。首先整理Q矩阵的相关概念、算法、性质及其在认知诊断中的作用;并根据Q矩阵可计算理论构念效度、可以构成格等,指出q矩... 详细信息

Q矩阵作为连接认知和测量的桥梁,在认知诊断中起重要作用。本文梳理了应用Q矩阵解决认知诊断相关问题的理论与方法。首先整理Q矩阵的相关概念、算法、性质及其在认知诊断中的作用;并根据Q矩阵可计算理论构念效度、可以构成格等,指出Q矩阵是特殊的关联矩阵;接着介绍Q矩阵理论研究方面的几个近期发展;最后对Q矩阵未来的应用研究作出展望。期望本文能为测量工作者更灵活地利用Q矩阵提供参考和帮助。

关键词：认知诊断 Q矩阵属性层级结构可达阵

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一种广义的认知诊断Q矩阵修正新方法

心理科学 2019年第4期42卷 988-996页

作者：汪大勋高旭亮蔡艳涂冬波江西师范大学心理健康教育研究中心江西师范大学心理学院

本文提出了一种新的Q矩阵修正方法--两阶段法(two-stage method),该方法不仅适用于简化的认知诊断模型,也适合于饱和的认知诊断模型,在实践应用中更具灵活性。模拟研究和实证研究表明:第一,两阶段方法整体上优于国际上知名的ζ2法(de la... 详细信息

本文提出了一种新的Q矩阵修正方法--两阶段法(two-stage method),该方法不仅适用于简化的认知诊断模型,也适合于饱和的认知诊断模型,在实践应用中更具灵活性。模拟研究和实证研究表明:第一,两阶段方法整体上优于国际上知名的ζ2法(de la Torre&Chiu, 2016);第二,两阶段方法受被试人数和Q矩阵的错误率影响较小,尤其在小样本时仍有相对理想的正确率;第三,实证数据研究表明,两阶段法修正后的Q矩阵与数据拟合更好。

关键词：认知诊断 Q矩阵 G-DINA 似然比两阶段法

一种简单有效的Q矩阵估计方法开发:基于非参数化方法视角

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心理科学 2018年第1期41卷 180-188页

作者：汪大勋高旭亮韩雨婷涂冬波江西师范大学心理学院南昌330022

相对于参数化的Q矩阵估计方法,本研究将海明距离(Hamming Distance,HD)用于Q矩阵估计,开发出一种简单有效的非参数化的Q矩阵估计方法。模拟和实证研究发现(1)基于海明距离的Q矩阵估计法具有较高的估计正确率。(2)该方法简单易懂,运算时... 详细信息

相对于参数化的Q矩阵估计方法,本研究将海明距离(Hamming Distance,HD)用于Q矩阵估计,开发出一种简单有效的非参数化的Q矩阵估计方法。模拟和实证研究发现(1)基于海明距离的Q矩阵估计法具有较高的估计正确率。(2)该方法简单易懂,运算时间短,是一种简单而有效的Q矩阵估计方法。(3)新方法对于Tatsuka(1990)分数减法测验的Q矩阵的估计准确率尚可,说明新方法在实测数据中也具有较好的效果。

关键词：认知诊断 Q矩阵海明距离 DINA模型