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第二节 CAT参数估计方法

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在CAT实现过程中,如何对被试作答反应进行“记分”而获得被试的能力估计值?这不仅与自适应选题算法密切相关,也涉及被试能力分数的即时报告。因此,在自适应测验中,根据被试当前所有作答反应,需要采用相应的能力估计方法(Segall,1996;Wang,2015),以得到最新的被试能力估计值。下面简要介绍三类能力估计方法,分别是:极大似然估计方法、贝叶斯估计方法和加权似然估计方法。

一、极大似然估计方法

若被试作答n个项目,得分向量为u,给定项目反应理论模型和局部独立性假设,可计算似然函数和对数似然函数分别为

对数似然函数对能力θ的一阶微商为含能力θ的非线性方程组,需要使用迭代算法估计能力θ。给定对数似然函数的二阶微商为

牛顿-拉夫逊算法(Newton-Raphson algorithm)的迭代公式为

如果使用信息量I(θ)=-E[H(θ)]替代二阶微商,就可以得到费歇尔迭代方法(Fisher Scoring Approach)的迭代公式为

二、贝叶斯估计方法

若给定能力的先验分布f(θ),通常假设为标准正态分布。观察到得分数据之后,更新的能力后验分布为

其中f(u)为u的边际分布。按照能力后验分布,对能力θ求期望,可得能力θ的期望后验估计为

还可以按最大后验估计方法估计能力,牛顿-拉夫逊算法的迭代公式为

若能力的先验分布为N(μ,σ2),此时有

对应的信息量I(θ)=-E[H(θ)]+σ-2。

三、加权似然估计方法

由于极大似然估计方法得到的能力估计有偏差,为了得到无偏估计量,可以采用两种方法(Warm,1989;Firth,1993;Wang,2015;Wang & Wang,2001),一种是直接修正性(Corrective)方法:

另一种方法是预防性(Preventive)方法,其牛顿-拉夫逊算法的迭代公式为