具有认知诊断功能的计算机化自适应测验系统的设计与实现

目前国内外对具有认知诊断功能的计算机化自适应测验的研究比较缺乏。本文基于JAVA技术设计并实现了一个具有认知诊断功能的计算机化自适应测验系统，该系统能根据学生对课程的掌握情况自动选择最适宜的试题让学生回答；同时该系统还具有认知诊断功能，能对学生答题情况进行分析，了解学生知识缺陷，达到因材施教的目标。通过实践表明本系统能节省测试时间，达到教学诊断的目的。

【关键词】认知诊断 计算机化自适应测验 JAVA技术

1 引言

具有认知诊断功能的计算机化自适应测验（Cognitive diagnostic computerized adaptive testing，CD-CAT） 是一种基于认知取向的新式教学测评方法。在传统考试中，每个考生，不论其能力高低，都必须做随机产生的一套完整试题，不能分辨学生的实际能力。计算机化自适应测试能根据受试者在前一个题项中所表现出来的能力或潜在能力而有针对性地选择出下一道题。这种测试方式能在尽可能短的时间内更准确客观地反映考生的实际能力。认知诊断理论是对学生考试情况进行分析， 从而更有针对性地对学生考试情况进行分析对学生的学习不足之处进行补救，同时为教师开展因材施教提供指导。具有认知诊断功能的计算机化自适应测验结合人工智能、认知科学、教学研究及心理计量学而逐渐成为一个新的研究方向。

2 国内外研究现状

目前对于具有认知诊断功能的计算机自适应测验的研究尚处于开创性的阶段，其研究重点更多地集中于理论研究，在实践探索方面研究较少。Tatsuoka设计了一个基于规则空间模型的具有认知诊断功能的计算机自适应测验系统，但结果不够理想；McGlohen结合Fusion模型和影子测验方法实现具有诊断功能的计算机自适应测验，但其表现还有待考证。林海菁等采用图的方法设计选题策略和对被试实施补救，但是该方法在实际知识领域中由于层级关系复杂，导致状态转换图过于庞大。杨淑群等采用概念格理论进行选题和认知诊断，但是属性层次的构造比较困难。

3 具有认知诊断功能的计算机化自适应测验系统的实现

3.1 系统功能

本文采用JAVA技术设计并实现一个具有认知诊断功能的计算机化自适应测验系统。本系统用户包括管理员、学生和教师。

管理员登录之后，可以进行学生、教师用户的管理，例如学生用户的添加、删除、修改，教师用户的添加、删除、修改等操作。

学生登录之后，可以选择自适应测验或是认知诊断。如果选择自适应测验模块，学生首先从章节表中选取待测试章节，系统会根据知识点随机产生适宜学生能力的题目，确保在较短时间内完成知识点的考查。如果选择认知诊断模块，学生首先选择测验编号，系统会展示该测验过程中每一题的知识点、难度、学生的答题情况及参考答案等内容。

教师登录之后，可以选择题库管理或是学生认知诊断模块。如果选择题库管理模块，教师可以进行章节、测验题干、答案、知识点、难度等题库内容的添加、删除、修改等操作。如果选择学生认知诊断模块，教师可以看到学生已提交的测验情况，从而了解每个学生对章节知识点的掌握情况。

3.2 自适应测验系统抽题算法

本文采用林海菁的知识状态转换图进行系统抽题。在测验开始时，无学生的水平信息，所以从题库中抽取第一个知识点的一个中等难度水平的试题；如果学生能正确作答，则抽取下个知识点一个难度更高的试题；如果学生不能正确作答，则抽取目前知识点难度较低的一个试题；这样不断抽题，直到所有知识点考查结束。由于学生可能由于失误而导致应该答对的项目却没有答对，故本系统设置为学生答错以后还可选取该知识点的较低难度的项目再答，如果答对下个知识点再提高难度，这种方法能较准确地判断学生的真实能力。

4 总结

经过实践检验本文方法能极大地提高学生知识水平的判准率，但题库的建设、知识结构图的设计、选题策略、能力估计方法、测验终止规则等仍有许多问题值得思考和改进。

参考文献

[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，丁树良.具有认知诊断功能的计算机化自适应测验的研究与实现[J].心理学报，2007，39（4）：747-753.

[5]杨淑群，蔡声镇，丁树良等.基于FCA 具有认知诊断功能CAT 的设计与实现[J].南京航空航天大学学报，2008，40（5）：696-701.

作者简介

杨晓燕（1976-），女，福建省福州市人。硕士学位。高级工程师，现供职于闽江学院计算机科学系。

作者单位

闽江学院计算机科学系 福建省福州市 350002endprint