一种多级评分的广义认知诊断模型
DONG-BO TU - 江西师范大学心理学院
涂冬波个人简介基本情况男，1978年生，博士，清华大学博士后，副教授，低职高聘教授，研究领域为心理统计与测量E-mail: tudongbo@教育经历清华大学2009-2011 博士后心理统计与测量江西师范大学2006-2009 博士心理统计与测量江西师范大学2001（保送）-2004 硕士教育统计与测量江西师范大学1997-2001 学士教育管理公开发表的著作及论文学术专著涂冬波,蔡艳,丁树良.(2012).认知诊断理论、方法与应用.北京：北京师范大学出版社.学术论文（第一作者，部分）涂冬波,蔡艳,戴海琦.（2013）.几种常用非补偿性认知诊断模型的比较与选用：基于属性层级关系的考量.心理学报, 45 (2) , 243-252.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2012）.一种多策略的认知诊断方法：MSCD 方法的开发.心理学报, 44（11）,1547-1533.涂冬波,蔡艳,戴海琦.（2012）.基于DINA 模型的Q 矩阵修正方法.心理学报, 44 （4）,558-568.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2011）.多维项目反理论：参数估计及其在心理测验中的应用.心理学报,43（11）,1329-1340.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2010）.一种多级评分的认知诊断模型：P-DINA 模型的开发. 心理学报,42（10）,1011-1020.涂冬波，蔡艳，戴海琦.(2014). 认知诊断模型-资料拟合检验统计量.心理科学.涂冬波，蔡艳，戴海琦，丁树良.(2013). 基于HO-DINA模型的多级评分认知诊断模型的开发.心理科学，984-988.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2013）.基于项目自动生成的认知诊断测验开发.心理科学, 36 (1),210-215 .涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2013）.认知诊断CAT 选题策略及初始题选取方法.心理科学, 36 (2),469-474 .涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2011）.HO-DINA 模型参数估计的MCMC 算法.心理科学,34（6）,1476-1481.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.（2011）.项目反应理论新进展：基于3PLM 和GRM 的混合模型.心理科学, 1189-1194.涂冬波,戴海琦,蔡艳,丁树良.（2010）.小学儿童数学问题解决的认知诊断.心理科学,33 （6）,1461-1466.涂冬波,蔡艳,戴海琦,丁树良.(2009).项目反应理论新进展—题组模型及其参数估计的实现.心理科学,32(6),1433-1435.涂冬波,漆书青,蔡艳,戴海琦,丁树良.(2008)..IRT模型参数估计新算法——MCMC算法.心理科学,31(1),177-180.主持承担的课题研究●国家自然科学基金：（NO.: 31100756）●教育部人文社科基金：（NO.: 09YJCXLX012）●教育部高等院校博士点基金：（NO.: 20103604120001）●江西省社会科学规划重点项目：（NO：13JY01）●江西省教育科学规划项目：（NO: 12YB088）●江西省高校人文社科基金：（NO.: XL1011）●江西省科技项目：基于IRT（GJJ10098）。
认知诊断的基本概念
认知诊断的基本概念
认知诊断是指通过对人的思维过程进行分析和评估，来识别和解决问题和困惑的一种方法。
认知诊断的基本概念包括以下几点：
1. 模型：认知诊断是基于某个特定的模型来进行的。
该模型通常描述了人类思维的各个方面，包括注意力、记忆、推理、决策等。
在诊断过程中，诊断者使用模型来解释被诊断者的思维过程。
2. 问题：认知诊断的目的是解决某个问题或困惑，如学习困难、技能缺失、决策失误等。
在诊断过程中，诊断者需要明确问题的性质和范围，以便制定诊断的策略和方法。
3. 数据：认知诊断需要收集和分析大量的数据，包括被诊断者的行为、反应、思考过程等。
这些数据可以通过各种方式获取，如访谈、观察、问卷调查、实验室测试等。
4. 策略：诊断者需要根据模型和数据，制定相应的诊断策略。
这包括选择适当的测试工具和技巧，以及设计有效的反馈和辅导方案。
5. 应用：认知诊断可以应用于各个领域，如教育、医疗、工业等。
它可以帮助人们识别和解决各种问题，提高工作和生活的质量和效率。
常见的认知诊断模型及其比较
认 知 诊 断评 估 是 教 育评 估 领 域 一 个 新 的 发 展方 向， 它 主要 是 通过 对 学 生 在 一 组精 心 设 计 的 题 目上 的 作答 反 应 进 行 分 析 ， 推 测 学 生在 测 验 所 涉 及 的一 组 知 识 或技 能 （ 属性 ） 上 的 掌握 情 况 ， 从 而为 学 生个 别 辅 导 、 教 师教 学 反 馈 提供 依 据 。认 知 诊 断评 估 的 关 键 是 构 建 反 映 学 生 问题 解 决 过 程 的 Ｑ矩 阵并 选 用适 当的认 知诊 断模 型 。 认 知 诊 断模 型 是 一 种 通 过 描述 学 生 的属 性 掌握 情 况 与 其 题 目反 应 之 间关 系 以 实 现 认 知 诊 断 功 能 的测 量模 型 ，属 性 是 测 验 所 考 察 的知 识 或 技 能 的统
阶段性成果 。
范士青 ／ 华 中师范大学心理 学院博士生 ， 湖北第 二师范学 院教育科 学学 院教师 研 究 方 向 为 教 育 心 理 学 与 学 校 心 理 辅导 。（ 武汉 ４ ３ ０ ２ ０ ５ ）
，
刘华 山 ／ 华 中师范大学心理学 院教授 ， 博士生导 师。通讯作 者。
理 论 与 技 术 ●
教 育
测 量 与 评
价
常 见 的认知诊 断模 型 及其 比较
范 士青 刘华 山
【 摘 要 】认 知诊 断模 型是 连接 学 生的 内在属 性 掌握 模 式和 外在题 目 反 应之 间的桥 梁 ， 是教 育评 估 领域 一 个
新 的发展 方 向。 经过４ ０多年 的发 展 ， 认 知诊 断模 型 目前有 ６ ０ 种左右， Ｄ Ｉ Ｎ Ａ、 Ｄ Ｉ Ｎ Ｏ、 Ｎ Ｉ Ｄ Ａ、 Ｎ Ｉ Ｄ Ｏ、 Ｒ— Ｒ Ｕ Ｍ和ｃ — Ｒ Ｕ Ｍ￣ ＿ 其 中最常 见的模 型 。这六 种认 知诊 断模 型适 用 于题 目计 分 、 属性 掌握表 征 和题 目对 属性 的 考查 都采
gustafsson 智力层级模型
Gustafsson智力层级模型是由瑞典心理学家Gustafsson在20世纪80年代提出的一种智力测量模型。
1. 模型概述Gustafsson智力层级模型是一种用于测量个体智力水平的模型，它通过对个体在不同认知领域的表现进行量化，从而给出一个全面、客观的智力评估结果。
该模型将智力分为多个层级，每个层级对应一种认知能力，包括数学推理能力、语言理解能力、空间想象能力等。
这些不同的认知能力相互独立，但又相互交织，共同构成了个体的整体智力。
2. 模型结构Gustafsson智力层级模型将智力分为三个层级：第一层级是“初级认知能力”，包括对基本事实、概念的识记和理解；第二层级是“综合认知能力”，包括对信息的整合、推理和创造性思维；第三层级是“特殊认知能力”，包括对专业领域知识和技能的掌握。
这三个层级相互关联，共同构成了个体的智力结构。
3. 模型原理Gustafsson智力层级模型的原理是基于认知心理学和心理统计学的理论基础，通过对个体在不同认知任务中的表现进行观察和测量，从而得出对其智力层级的评估。
该模型强调了个体不同认知能力之间的独立性和相关性，提供了一个更加全面、客观的智力测量方法。
4. 模型应用Gustafsson智力层级模型在教育、职业选择、人才选拔等领域得到了广泛的应用。
在教育领域，该模型可以帮助教师更好地了解学生的智力结构，从而制定更加个性化的教学计划；在职业选择和人才选拔领域，该模型可以帮助雇主更准确地评估候选人的智力水平，从而更好地匹配岗位和人才。
总结Gustafsson智力层级模型是一种全面、客观的智力评估模型，它通过对个体在不同认知领域的表现进行量化，从而给出一个更加准确的智力评估结果。
该模型的提出和应用为智力测量领域带来了新的思路和方法，对于个体学习、工作和生活的发展都具有重要意义。
希望该模型能够在未来得到更广泛的应用，为人类智力发展做出更大的贡献。
在当前的教育体系中，Gustafsson智力层级模型也被广泛应用。
一种基于多阶认知诊断模型测评科学素养的方法
摘 要 科学素养是指作为一名有反思意识的公民所具有的解决科学问题和运用科学理念的能力。为实现在认知 诊断中对科学素养的测评, 本文基于 PISA 2015 科学素养测评框架首次提出科学素养包含的三阶潜在结构, 使用 新提出的多阶认知诊断模型对 PISA 2015 科学测评数据进行分析, 并通过模拟研究探究新模型的心理测量学性能。 结果表明：(1)新模型能够较好地分析包含三阶潜在结构的科学素养; (2)科学知识对科学素养的影响最大, 科学背景 次之, 科学能力的影响最小; (3)全贝叶斯 MCMC 算法能够为新模型提供较精准的参数估计。 关键词 科学素养; 认知诊断; PISA; DINA 模型 分类号 B841
认知诊断DINA模型研究进展
认知诊断DINA模型研究进展张潇;沙如雪【摘要】DINA模型是认知诊断潜在分类模型中的一种,它是一个简单的随机连接模型,由于该模型只涉及“失误”和“猜测”两个参数,比其他模型更加简洁、灵活和易于解释,因此得到了广泛的理论和应用研究。
近年来,在传统DINA模型的基础上,又有更加完善的HO-DINA模型,P-DINA模型以及G-DINA模型等被提出和探讨,由此可见,DINA模型有着良好的发展前景,同时有待相关工作者进行更深入的研究。
%The DINA model is one of the cognitive diagnosis model belonging to the latent class ones, and it is a simple stochastic conjunctive model. As only two parameters,“slip”and“guess”, be involved, this model is more concise, flexible ,and easy to explain, leading it to a widely theoretical and applied research. In recent years , based on the traditional DINA model, there are more comprehensive HO-DINA model, P-DINA model and G-DINA model being proposed and discussed .in conclusion, DINA model has good development prospects, and need more in-depth explore by relevant experts.【期刊名称】《中国考试》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】6页(P32-37)【关键词】认知诊断;DINA模型;HO-DINA模型;P-DINA模型;G-DINA模型【作者】张潇;沙如雪【作者单位】南京师范大学教育科学学院，硕士研究生南京 210097;南京师范大学教育科学学院，硕士研究生南京 210097【正文语种】中文【中图分类】G405随着经典测验理论的日趋成熟和广泛应用，人们对测验的功能也提出了更高的要求。
纳入协变量信息的多级计分认知诊断模型
纳入协变量信息的多级计分认知诊断模型作者：周文杰郭磊来源：《心理技术与应用》2021年第08期摘要在多级计分协变量认知诊断框架下，提出了一种可同时纳入连续协变量信息和多类别协变量信息的多级计分认知诊断模型GPDM-C，实现了其DINA形态的GPDINA-C的MCMC参数估计。
模拟研究的结果显示，GPDINA-C拥有较好的属性/模式判准精度和参数估计能力，相较于未纳入协变量信息的GPDINA，GPDINA-C有更好的模型表现，在参数估计精度上有较大优势。
实证研究的结果同样表明，GPDINA-C相比于未纳入协变量信息的多级计分认知诊断模型，能更好拟合实证数据，估计得到的协变量影响参数能客观反映真实情况。
关键词认知诊断;协变量信息;多级计分认知诊断模型;MCMC分类号 B841DOI： 10.16842/ki.issn2095-5588.2021.08.0051 引言在心理和教育学研究中，除了感兴趣的变量外，研究人员同时还会收集许多协变量信息，通常包括性别、年龄、地域、家庭社会经济地位等。
Li，Hong和Macready（2015）认为协变量信息与我们所关注的建模变量具有重要关系。
这些协变量信息常作为调节因子调节自变量对因变量的影响，或是作为控制变量加以控制，许多心理学研究均涉及协变量信息。
例如，张莉、薛香娟和赵景欣（2019）以家庭社会经济地位作为协变量控制，构建纵向中介模型，发现农村留守儿童先前的学业成绩能预测随后的歧视知觉，但先前的歧视知觉不能预测随后的学业成绩，并且农村留守儿童的抑郁在学业成绩和歧视知觉之间起纵向中介作用。
王玲晓、张丽娅和常淑敏（2019）在控制性别、年级和家庭社会经济地位后，发现母亲拒绝对儿童的同伴拒绝有显著正向预测作用，家庭环境纷杂度调节了母亲拒绝与同伴拒绝之间的关系，儿童外化问题行为在家庭环境纷杂度对母亲拒绝和同伴拒绝关系的调节效应中起完全中介作用。
在项目反应理论（item response theory， IRT）中，考虑了协变量的影响后，可以对个体能力的估计和题目参数的估计起到积极作用。
认知诊断理论
潜在分类模型
规则空间模型
规则空间模型（Rule Space Model, RSM）是潜在分类 模型的基础，其核心思想是：测验项目可以用特定的认 知属性来刻画，同时个体的知识结构也可以用一组无法 直接观察到的认知属性掌握模式来表征，而且这些不能 直接观察到的认知属性掌握模式可以用可观察到的项目 反应模式恰当地表达。
认知诊断模型研究
潜在特质模型
线性逻辑特质模型 多成分潜在特质模型 拓广多成分潜在特质模型
潜在分类模型
规则空间模型 融合模型 DINA模型 NIDA模型 贝叶斯网络
潜在特质模型
线性逻辑特质模型
线性逻辑特质模型（Linear Logistic Traits Model, LLTM） 是潜在特质模型的基础，该模型首次实现了测量与认知 的结合。
认知诊断理论简介
传统的考试结果只报告一个笼统的总分或能力分数， 但分数相同的考生，往往具有不同的知识状态及不同的 认知结构。 认知诊断理论把认知过程与测量手段结合起来，不 仅能对考生的整体水平做出评估，同时还可以将考生的 认知结构模式化，利用合适的测量模型对不同的认知结 构模式进行诊断，从而定量地考察考生的认知结构和个 体差异。
给出诊断式评分
如果只是对正确的部分记分，忽略了错误答案的价值， 那也就丧失了诊断的依据。
进行编码评分。其中，编码所代表的分数有三种：满 分、部分得分、零分；编码有双位编码和一位编码两种。 其双位编码的第一位数字代表学生应得的分数，第二位数 字代表学生的作答反应类型。双位编码的使用记录了学生 在解决给定问题的过程中所使用的策略，或是阻碍学生得 出正确解决方案的错误概念。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｅ Ｍ 算法估计滑动矩 阵。在模拟研 究中 ， 采 用每 掌握 一 个属 性得 １分的评 分标 准， 结 果表 明线性
型、 收敛 型 、 发散 型 、 无 结 构 型 和 独 立 型 五 种属 性 层 级 结构 均 有 较 高的 判 准 率 。
关键词 ： 认知诊断 ； 多级评分 ； 滑动矩 阵； Ｅ Ｍ 算法
一
ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｓ ， ｎ ｏ ｉ ｓ ｙ “ ａ ｎ ｄ ” ｇ ａ ｔ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ １ ） 、 Ｎ Ｉ Ｄ Ａ模 型 （ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｙ
ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｓ ， ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ “ ａ ｎ ｄ ” ｇ ａ ｔ ｅ ｍｏ ｄ ｅ １ ） 、 融 合模 型 （ Ｆ ｕ —
ｔ ｕ ｒ ｅ ） 和加 工 技 能 （ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｋ ｉ ｌ ｌ ｓ ） （ Ｌ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｎ＆ Ｇ ｉ ＇பைடு நூலகம்
ｅ ｒ ｌ ， ２ ０ ０ ７ ） 。通常把 个体 对 知识 结 构 、 加 工技 能 或 认
知 过程 （ 均简 称为 “ ａ ｔ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ” ） 的诊 断评 估称 为认 知 诊断评估 （ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ） 。认 知诊 断测验 通过 测 试 项 目（ 题 目） 的属 性 反 映 被 试 者 的 知识掌 握情 况 。它 的发展 根据 实 际步骤情 况分 为两
ｓ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｏ ｄ ｅ １ ） 、 Ｇ Ｄ Ｍ（ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｍｏ ｄ ｅ １ ） 、 Ｇ—
Ｄ Ｉ Ｎ Ａ模 型 （ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｄ Ｉ Ｎ Ａ Ｍ ｏ ｄ ｅ １ ） 等 。但 这 些 模 型一般 只局 限于 ０～１ 评分 的情 况 ， 对 于多级 评分 的 情况 ， 国 内外 学 者 进 行 了初 步 探 讨。Ｂ ｏ ｌ ｔ和 Ｆ ｕ （ ２ ０ ０ ４ ） 将 ０～１评 分 的 Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ模 型 （ Ｈａ ｎ ｚ ｅ ｔ ａ １ ． ， ２ ０ ０ ２ ） 拓 广到 多级评 分 ， 但模 型过 于 复 杂 ， 参 数 估 计 也十分 困难 。祝 玉芳等 人 （ ２ ０ ０ ９ ） 把 ０～１ 评分 Ａ Ｈ Ｍ 扩展成 基 于等级 反应模 型 的 Ａ Ｈ Ｍ， 同时 提 出 了一 种 新 的分 类 方 法— —对 数 似 然 比 （ Ｌ Ｌ） 。 罗 欢 等 人 （ ２ ０ １ ０ ） 把 属 性 等权 重 的多 级 评 分 认 知 诊 断 拓 展 到 非 等 权 重 的 多 级 评 分 认 知 诊 断 。 涂 冬 波 等 人
（ ２ ０ １ ０ ） 在 Ｄ Ｉ Ｎ Ａ模 型的基 础上提 出 了一 种适 用多 级
和 教师针 对性 教学 带来 困难 。
认知 诊断 理论 是认知 心理学 与现代 测量 学相结 合 的产 物 ， 是 目前 国 内外 心理测 量学研 究 的热点 ， 用 于测量／ 评价 个体特 定 的知识 结 构 （ ｋ ｎ ｏ ｗ ｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ．
步骤 ： （ １ ） 认 知 诊 断测 验 编 制 的研 究 ； （ ２ ） 被 试 知 识
状 态 的分类 研究 。测验 编制 又分为 与教学 专家 的沟
评分 的 Ｐ—Ｄ Ｉ Ｎ Ａ模 型 ， 但 仔细 分析发 现模 型 的表 达
不是 很严 格 。
通和测验蓝图（ 丁树 良等 ， ２ ０ １ １ ） 的编制两部分。测
摘
要： 认知诊断是近些年教 育测量研 究中的热点 ， 大多数 的认 知诊 断模型仅适 用于 ０—１评
分的情况。本 文提 出一种有 多个 潜变量 多个滑动参数 的 多级评 分认知诊 断模 型——Ｇ Ｐ—Ｄ Ｉ Ｎ Ａ，
只要 由评分标准和知识状 态能确 定理 想反应模式 ， 就 可以利 用此 方法进行认知诊 断分析。在该方 法 中， 我们给 出项 目滑动矩 阵的概念 ， 将被 试的观 测得 分均看成 由某个理想得 分 的滑动 ， 并 采用
中图 分 类 号 ： Ｂ ８ ４ １ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ５ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ Ｊ ０ ５— ０ ４ ４ ４— ０ ７
１ 引言
的心理 测量学 模 型。 目前 使用较 广 的有 规 则空 间模 型（ Ｒ ｕ ｌ ｅ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， Ｒ Ｓ Ｍ） 、 属 性 层级 模 型 （ Ａ ｔ ｔ ｒ ｉ ｂ —
心理 学 探 新
２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ３， Ｎ ｏ ． ５ ， ４ ４ － ４—４ ５ ０
Ｐ Ｓ ＹＣＨ０Ｌ ＯＧＩ ＣＡＬ Ｅ ＸＰ Ｌ ＯＲＡＴＩ ＯＮ
一
种 多级评 分 的广 义 认 知 诊断 模 型
张淑 梅 ， 包 钰 ， 郭文 海
（ １ ． 北京师范大学数学科学学院， 数学与复杂系统教育部重点实验室 ， 北京 １ ０ ０ ８ ７ ５ ； ２ ． 北京大学软件与微 电子学院 ， 北京 １ ０ ２ ６ ０ ０ ）
ｕ ｔ ｅ Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｙ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， Ａ ＨＭ） 、 Ｄ Ｉ Ｎ Ａ模 型 （ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ
传统测验特别是高考等大型测验只给考生提供
个 简单 的最终 分 数 和排 名 ， 这 样 确 实能 在 某 种程 度上反映考生在总体 中的相对水平。但是隐藏在分 数 背后 的心理 内部 加 工过 程 ， 技 能 和策 略等 状 况却 不 能完全 体现 出来 。这样就 阻碍 了考 生对 自身及教 育 者对考 生知识 掌 握 程度 的认 识 ， 给 考生 后 续 学 习