具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗系統的設計與實現

目前國內外對具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗的研究比較缺乏。本文基于JAVA技術設計并實現了一個具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗系統，該系統能根據學生對課程的掌握情況自動選擇最適宜的試題讓學生回答；同時該系統還具有認知診斷功能，能對學生答題情況進行分析，了解學生知識缺陷，達到因材施教的目標。通過實踐表明本系統能節省測試時間，達到教學診斷的目的。

【關鍵詞】認知診斷 計算機化自適應測驗 JAVA技術

1 引言

具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗（Cognitive diagnostic computerized adaptive testing，CD-CAT） 是一種基于認知取向的新式教學測評方法。在傳統考試中，每個考生，不論其能力高低，都必須做隨機產生的一套完整試題，不能分辨學生的實際能力。計算機化自適應測試能根據受試者在前一個題項中所表現出來的能力或潛在能力而有針對性地選擇出下一道題。這種測試方式能在盡可能短的時間內更準確客觀地反映考生的實際能力。認知診斷理論是對學生考試情況進行分析， 從而更有針對性地對學生考試情況進行分析對學生的學習不足之處進行補救，同時為教師開展因材施教提供指導。具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗結合人工智能、認知科學、教學研究及心理計量學而逐漸成為一個新的研究方向。

2 國內外研究現狀

目前對于具有認知診斷功能的計算機自適應測驗的研究尚處于開創性的階段，其研究重點更多地集中于理論研究，在實踐探索方面研究較少。Tatsuoka設計了一個基于規則空間模型的具有認知診斷功能的計算機自適應測驗系統，但結果不夠理想；McGlohen結合Fusion模型和影子測驗方法實現具有診斷功能的計算機自適應測驗，但其表現還有待考證。林海菁等采用圖的方法設計選題策略和對被試實施補救，但是該方法在實際知識領域中由于層級關系復雜，導致狀態轉換圖過于龐大。楊淑群等采用概念格理論進行選題和認知診斷，但是屬性層次的構造比較困難。

3 具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗系統的實現

3.1 系統功能

本文采用JAVA技術設計并實現一個具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗系統。本系統用戶包括管理員、學生和教師。

管理員登錄之后，可以進行學生、教師用戶的管理，例如學生用戶的添加、刪除、修改，教師用戶的添加、刪除、修改等操作。

學生登錄之后，可以選擇自適應測驗或是認知診斷。如果選擇自適應測驗模塊，學生首先從章節表中選取待測試章節，系統會根據知識點隨機產生適宜學生能力的題目，確保在較短時間內完成知識點的考查。如果選擇認知診斷模塊，學生首先選擇測驗編號，系統會展示該測驗過程中每一題的知識點、難度、學生的答題情況及參考答案等內容。

教師登錄之后，可以選擇題庫管理或是學生認知診斷模塊。如果選擇題庫管理模塊，教師可以進行章節、測驗題干、答案、知識點、難度等題庫內容的添加、刪除、修改等操作。如果選擇學生認知診斷模塊，教師可以看到學生已提交的測驗情況，從而了解每個學生對章節知識點的掌握情況。

3.2 自適應測驗系統抽題算法

本文采用林海菁的知識狀態轉換圖進行系統抽題。在測驗開始時，無學生的水平信息，所以從題庫中抽取第一個知識點的一個中等難度水平的試題；如果學生能正確作答，則抽取下個知識點一個難度更高的試題；如果學生不能正確作答，則抽取目前知識點難度較低的一個試題；這樣不斷抽題，直到所有知識點考查結束。由于學生可能由于失誤而導致應該答對的項目卻沒有答對，故本系統設置為學生答錯以后還可選取該知識點的較低難度的項目再答，如果答對下個知識點再提高難度，這種方法能較準確地判斷學生的真實能力。

4 總結

經過實踐檢驗本文方法能極大地提高學生知識水平的判準率，但題庫的建設、知識結構圖的設計、選題策略、能力估計方法、測驗終止規則等仍有許多問題值得思考和改進。

參考文獻

[1]Cheng，Y.Computerized adaptive testing for cognitive diagnosis[C]// Proceedings of the 2009 GMAC Conference on Computerized Adaptive Testing，2009.

[2]Tatsuoka K K.Computerized cognitive diagnostic adaptive testing：effect on remedial instruction as empirical validation[J].Journal of Educational Measurement，1997，34（1）：3-20.

[3] McGlohen M K，Chang H H，Wills J T.Combining computer adaptive testing technology with cognitively diagnostic assessment[J].Behavior Research Methods，2008，40（3）：808-821.

[4] 林海菁，丁樹良.具有認知診斷功能的計算機化自適應測驗的研究與實現[J].心理學報，2007，39（4）：747-753.

[5]楊淑群，蔡聲鎮，丁樹良等.基于FCA 具有認知診斷功能CAT 的設計與實現[J].南京航空航天大學學報，2008，40（5）：696-701.

作者簡介

楊曉燕（1976-），女，福建省福州市人。碩士學位。高級工程師，現供職于閩江學院計算機科學系。

作者單位

閩江學院計算機科學系 福建省福州市 350002endprint