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第三节 认知诊断计算机化自适应测验中的核心技术与算法

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CD-CAT刚刚兴起,它还有一些技术问题尚未得到很好的解决,这严重影响了它的实际运用。本节将对其中最具有代表性的技术问题进行介绍。

一、CD-CAT的选题方法

与基于IRT的CAT一样,在CD-CAT里也要考虑选题方法问题。选题方法关系到所选题目是否真的“适配”被试当前的认知状态和能力,以及“适配”的“程度”,进而关系到测试效率。如果选出的题不“适配”被试,那么错误诊断的概率就会增大,而诊断评估的准确性将降低;或者,为了保证诊断评估的准确性,就需要使用更多的试题进行测试,而测试效率就降低了。只有每次都选出最适配于被试认知状态和能力的题目,才能用最少的题目、最少的时间达到预定的诊断精度,才能充分发挥CD-CAT的高效、快速的特点。开发CD-CAT的选题技术,首先可以借鉴传统CAT的选题技术研究,将其推广到CD-CAT(毛秀珍,辛涛,2011)。但是,传统CAT选题的自适应体现在对被试总体水平(或能力)的自适应,是一种对单维连续特质的自适应,而CD-CAT选题的自适应体现在对被试KS的自适应,这是一种对多维离散认知状态诊断的自适应(涂冬波等,2013)。因此,CD-CAT的选题技术研究更富有挑战性,且需从认知诊断本身的特点出发,开辟新的思路。

根据测量的目标,可以将CD-CAT选题分为“基于认知状态的选题”和“兼顾认知状态与能力的选题”两大类。以下分别介绍这两类选题的技术。

(一)基于认知状态的选题

1.依据多维离散变量分布的信息量选题

只考虑认知状态的CD-CAT,是认知诊断与CAT两种测验在原理上的嫁接,将传统CAT自适应化被试能力的目标嫁接到了被试认知状态估计上。依据香农熵(Shannon Entropy,SHE)和Kullback-Leibler信息量(KL)的选题方法及其改进方法,在这类CD-CAT的选题研究中占据了重要地位。对于基于认知状态的选题,Tatsuoka(2002)以及Tatsuoka和Ferguson(2003)率先开发了最小化被试认知状态后验分布的期望香农熵算法,随后Xu和Douglas(2003)提出了最大化KL信息量算法。