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Mix-DINA模型功能开发及其与DINA、MS-DINA模型的模拟与实证比较

刘铁川  
【摘要】:认知诊断评价代表了与实质心理学结合的测量学发展方向。但目前认知诊断研究对心理学的研究仍然重视不够,尽管大量心理学研究表明很多认知任务(如三段论推理、图形推理等)均存在多种解题策略,而当前大量的认知诊断研究与应用中均假设所有被试解答整个测验时使用知识技能相同,因为他们使用的Q矩阵都只有一个。实际上,对于存在多种解题策略的测验任务,不同被试可能使用不同策略、同一被试在不同题目上也可能使用不同策略,因此必须使用多个Q矩阵刻画倾向于使用不同策略的被试作答测验时所使用的独特知识技能,这会使得作答数据分析变得非常复杂。 根据测验题目是否存在多种解题策略,以及不同被试间和同一被试在不同题目上是否使用了不同策略,可区分出单策略无混合作答、多策略被试内混合、多策略被试间混合、多策略被试间/被试内混合等四类作答。本研究认为同一题目对使用不同策略的被试而言其难度并不相同,所以无此假设的MS-DINA模型所生成的多策略作答不在这四类之列。 若DINA、MS-DINA模型可准确地分析各种多策略作答或误差较小,则无必要开发新的诊断模型,所以研究首先通过模拟实验分析了这两个诊断模型是否适用于各类多策略作答数据。得到否定结论后,研究借鉴混合分布IRT模型的思想,提出和详细界定Mix-DINA模型,实现其参数估计,并使用Mix-DINA模型拟合各类作答以分析其模型性能。最后,比较了DINA、Mix-DINA和MS-DINA模型对瑞文高级推理测验的拟合状况与诊断结果。主要发现: 1)除多策略被试内混合作答外,使用DINA模型分析其他几类多策略作答数据时的题目参数估计与知识状态诊断准确性明显低于单策略无混合作答,在分析多策略被试间混合及多策略被试间/被试内混合作答时(尤其是后者)的模式判准率比分析MS-DINA模型生成作答要更低。所以,DINA模型不适用于分析后两类多策略作答。 2) MS-DINA模型分析多策略混合作答时,题目参数与被试知识状态诊断误差也较大,尤其是分析多策略被试间混合作答时。所以,MS-DINA模型不适用于分析多策略混合作答。 3)使用自行设计的MCMC算法和自编R程序可以较准确地估计Mix-DINA模型参数、被试的知识状态及策略使用倾向。Mix-DINA模型对多策略被试间/被试内混合作答数据的题目参数和知识状态估计准确性要高于多策略被试间混合作答。当策略一被试比例下降时,策略一题目参数和被试知识状态诊断的准确性均下降,而被试策略倾向归类和策略二题目参数估计的准确性上升。 4)与MS-DINA模型相比,使用Mix-DINA模型分析单策略无混合作答及多策略被试内混合作答时,策略一题目参数误差更小,对被试知识状态的诊断也更为准确,甚至非常接近DINA模型的分析结果。使用Mix-DINA模型分析MS-DINA模型生成作答数据时,诊断误差要小于使用MS-DINA模型分析多策略被试间混合作答及多策略被试间/被试内混合作答数据。说明Mix-DINA模型对各种作答数据的适用性优于MS-DINA模型。 5)使用包括分析与视觉空间的多策略Q矩阵对瑞文高级推理测验的实测数据进行分析,结果显示,Mix-DINA模型拟合程度最优,MS-DINA模型其次,而DINA模型相对最差,进一步说明了Mix-DINA模型的实际应用价值。


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