基于扩展知识空间的诊断方法研究及实现

论文摘要

相较于传统测试理论，新一代测量理论要求测试的结果不仅能够准确的诊断受测者的知识掌握情况，同时还要求能提供受测者的知识结构、认知缺陷等具体诊断信息。知识空间理论提供了一种表达知识结构的方法对学生的知识结构和认知水平进行诊断，但是随着测量理论的不断发展，人们越来越关注受测者的技能掌握水平，基于知识空间理论的诊断结果是以某些试题对应的知识状态，没有普遍意义，因此实用性方面受到了局限。而扩展知识空间理论作为知识空间在技能方面的扩展，将测试中的问题映射为技能的集合，通过试题考察学习者的技能水平，对于教师、家长和学生来说，获得的数据更具有实际意义。本文通过知识点与技能的映射，定义和构建技能函数和问题函数，将知识状态映射到技能状态，使诊断结果反应学生的技能水平。同时，考虑在实际测试过程中，学生可能没有掌握试题所需掌握的知识点的情况下却通过猜测答对题目；或者在掌握了试题对应知识点的情况下由于紧张或者粗心可能答错这个题目的情况，设计了一个诊断方法。该诊断方法根据试题的前提关系得出的相容答题状态和不相容答题状态，当受测者对一组试题的回答结果为不相容答题状态时，通过将之与符合试题间约束关系的每个相容答题状态相比较，通过计算与这个不相容答题状态拥有“最大相似概率”的相容答题状态作为其真实水平的反映。然后通过技能函数和问题函数，将受测者的知识状态映射为技能状态，并将该技能状态作为学习者真实的能力水平反馈给相关人员。该方法反馈的诊断信息包括了受测者的技能结构，以及其答题过程中的失误信息。最后本文设计并实现了一个学习诊断系统，实现了该诊断方法。并以初中数学中的一元二次方程章节为例，演示了系统对学生的技能水平进行诊断测试的过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本文的组织结构
• 第2章 测试理论研究综述
• 2.1 引言
• 2.2 测试理论发展概述
• 2.2.1 经典测试理论
• 2.2.2 概化理论
• 2.2.3 项目反应理论
• 2.3 认知诊断理论
• 2.3.1 认知诊断概念
• 2.3.2 实现认知诊断的两大基础
• 2.3.3 认知诊断模型
• 2.3.4 认知诊断在计算机自适应测试中的研究现状
• 2.4 本章小结
• 第3章 用于诊断的扩展知识空间数据模型构建
• 3.1 引言
• 3.2 知识空间理论及扩展知识空间理论介绍
• 3.2.1 知识空间理论概述
• 3.2.2 扩展知识空间理论概述
• 3.3 基于扩展知识空间理论测试的优点
• 3.4 基于扩展知识空间理论的诊断测试研究现状
• 3.5 知识结构的构建过程
• 3.5.1 概念定义及表示方法
• 3.5.2 知识点组合之间的关系
• 3.5.3 构建试题之间的关系
• 3.5.4 知识结构的建立
• 3.6 从知识状态至技能状态的转换
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于扩展知识空间的学习诊断方法
• 4.1 引言
• 4.2 项目反应理论模型的确定和项目反应概率的估计
• 4.2.1 项目反应理论模型的确定
• 4.2.2 最大相似概率
• 4.3 认知诊断过程
• 4.3.1 相容答题状态
• 4.3.2 项目参数和能力参数的估计
• 4.3.3 受测不相容答题状态的最大相似概率答题状态求取
• 4.3.4 受测者技能状态的确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 学习诊断系统的设计与实现
• 5.1 学习诊断系统设计
• 5.1.1 需求分析
• 5.1.2 系统功能模块设计及工作流程
• 5.1.3 数据库设计
• 5.1.4 开发工具与平台
• 5.2 系统工作流程
• 5.3 学习诊断过程演示
• 5.3.1 试题设计
• 5.3.2 试题输入演示
• 5.3.3 诊断演示
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录