新一代教育测量理论的研究现状

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( 1.山西师范大学 教育科学研究院，山西 临汾 041000，2.南京航空航天大学 继续教育学院，江苏 南京 210016)

随着教育改革的不断发展，对教育质量评价要求越来越高，传统测验主要从宏观层面以被试的考试结果作为评价学生的方式，这种传统的考试结果只能判断学生成绩的高低和学习的优劣，但是这种传统的测量手段已经不能满足发展中的教育需求，它忽视了从微观方面对学生的认知加工过程以及对知识内部认知结构进行评价。当今，在要求因材施教的教学方式的背景下，对学生具体学业认知的掌握情况需求的增加，促使了认知诊断理论的产生，它弥补了传统测量的不足。认知诊断对教育教学评价起到了一定的积极作用。

一、认知诊断含义

认知诊断理论是教育发展至一定阶段的产物，关于认知诊断的含义国内外研究者没有给出具体的定义，Leighton和Gierl认为认知诊断就是用于测量个体知识结构和加工技能。他们提出的认知诊断主要测量的是知识结构和加工技能两个方面。然而，测量学以及Yang和Embretson将认知过程加入到认知诊断测量的内容中，因此，测量学将认知诊断定义为人们通常把对个体认知过程、技工技能或知识结构的诊断评估称为认知诊断。Yang和Enbretson认为心理或教育中的认知诊断至少应该测量三方面的认知特性：一是特定的认知领域较重要的技能或知识；二是知识结构；三是认知过程。

随着认知诊断理论在实践中的不断丰富和相关研究的逐步深化，人们开始了解这个新的理论，其概念内涵也在不段发展丰富。虽然目前认知诊断尚无统一定义，但是研究者们对认知诊断的含义充分考虑了测量在研究中的目的，他们选择了站在自己的立场视角来认识认知诊断的含义，通过他们定义的纷繁复杂，发现了他们之间的共同基础，那就是都把认知诊断看作是一种对学生内部认知结构进行测量的方法，由于每个研究者的目的不同，因此定义的具体角度方式也不同。

对于认知诊断的定义也在不断地完善和拓展，虽然每个研究者的表述不尽相同，但是认知诊断核心内容主要是通过测验对被试的认知技能、认知结构以及认知过程进行测量。

二、认知属性确定

认知属性在认知诊断测验中起着关键的作用，Leighton，Gierl和Hunka对于认知属性的界定相对比较全面，认知属性理论上是指主体头脑中所储存的知识、隐性的认知过程以及潜在的认知技能和策略。[1]认知属性在实践中表现为学生在完成学科测验呈现出来的认知状态、知识结构和技能策略。

在认知诊断过程中，认知属性起着重要的基础作用，因此对于学科知识的认知属性的确定是认知诊断研究的基础。通过阅读文献发现研究者确定认知属性的方式有以下几种：1.专家商定法，在文献中很多研究者普遍会使用与一线教师或学科专家商讨的方法来确定认知属性。这种方法主要依据于专家教师的经验，这种方法相对于其他方法来说是比较快捷的，但是这种经验确定的认知属性往往带有个人主观意志，同时这种经验标定的认知属性的科学性和完备性缺乏保证。[2]2.从理论技术角度，喻晓峰、罗照盛[3]等人提出采用认知诊断理论和技术，通过数据推导得到认知属性和属性先后逻辑关系，经过推导得到的结果与专家界定之间有一定的差异，并且提出了这个差异会影响到对被试的属性掌握模式分类；通过得到的项目属性和属性层级关系的方法对于测验的分析与编制可以提供很好的参考作用，并且可以与专家商定的方法相互补充。3.从具体实践研究的角度，专家商定的方法是从专家角度出发，但是最终的实践对象是学生。但是专家和学生对知识认知和应用是不同的，因此，从学生角度考虑确定认知属性也是很重要的。Tatsuoka提出从学生的角度提出了口语报告法。该方法能够弥补专家与学生在认知上的差异，可以更科学地确定认知属性。但是，口语报告法在实践中会出现费时费力还得不到确定的效果。4.在心理学理论基础上，高磊，衷克定基于文献法对认知属性进行理论分析探索认知属性标定的理论依据，确定以信息加工理论以及布鲁姆目标分类学为理论技术，从学生问题出发标定了认知属性的框架，在对认知属性内容进行探讨的基础上，提出认知属性标定的结构性框架。通过小学数学测试题对认知属性标定进行实证研究。经过实证检验其框架是可行的，但是其标定认知属性的方法没有推广到广泛的实践研究中。5.任务分析法，也有学者提出了利用任务分析法确定认知属性，但是对于利用任务分析法对认知属性进行分析的研究者还比较少。但是将任务分析法运用在教学中的研究也取得了很大的成果。范士青就是采用任务分析的方法归纳出加减法运算的属性及其层级结构并以此编制测验，研究发现建立的认知属性是切实可行的。这种方法主要是建立在教材的基础上，分析教学的目标，确定学生的学习结果。[4]在确定认知属性的过程中采用专家确定方法的比较多，因为这个方法是最便捷省时省力的方法，也启发研究者可以采用其他的方法来确定认知属性。它把复杂的问题分为简单的步骤，简化复杂的问题，按照深入、渐进的层次，也方便接受学生的学习能力，可以提高学生的学习水平。大多数专家在确定认知属性方法中，更多的利用它，是因为它最省时快捷，可帮助研究者使用其他方法来确定认知属性。

三、认知诊断模型

认知诊断理论是将认知心理学与统计测量学结合起来的产物，其主要是将实践依托于认知诊断模型，对个体认知的具体信息的优劣进行诊断评估，以促进个体认知能力得到更好的发展。认知诊断评估是新一代测量理论的佼佼者，并成为当前国际上心理测量发展的前沿领域。认知诊断能够提供更为深入、丰富的诊断信息而深受国内外研究者的认可和关注。

认知诊断评估的实现离不开特定的计量模型——认知诊断模型。认知诊断模型充分地融入了认知变量的认知诊断统计模型，它是认知诊断评估的核心技术环节，认知诊断模型的好坏直接决定认知诊断模型的识别精度和认知诊断评估的有效性。国内外学者对这一领域的研究取得了丰富的成果，随着教育的不断发展，研究者对于认知诊断模型的研究也不断深入，不断地改良模型，创建新的模型，开发了60 多种认知诊断模型。[5]也为实践研究者提供了更加完备的理论基础，研究者主要从认知诊断理论模型自身进行细化研究。

(一)模型的特点

涂冬波，蔡妍，戴海崎和涂书青(2008)探讨了LLTM模型、规则空间模型、统一模型、融合模型四种认知诊断模型的特征[6]；范士青梳理了常见的六种认知诊断模型，他提出了在教育测量的实践中可以将几个模型结合运用，从多维度、多方面分析学生题目反应和测验结构可能是更为合理的抉择。对于认知诊断模型的参数估计比较繁杂，需要专门的软件来实现也是制约认知诊断评估推广的重要因素之一[7]。涂冬波以属性层级关系为切入点，研究了当前国际上常用的五种认知诊断模型的性能，它主要通过考查属性的层级关系与认知模型之间的依赖关系，以及认知属性界定的错误会对研究产生什么样的影响[8]。这些研究者对模型的研究进一步的细化和深入，对于以后的研究提供了理论基础。

(二)模型的选择以及模型参数的处理

高旭亮(2017)对不同模型的计量学特征、模型假设以及模型在一定条件下可以实现数学公式转换进行综述性的讨论，为研究者提供了更加完备的理论基础[9]。这对于之后研究者对于模型的选择以及模型数据的处理奠定了基础。但在进行认知诊断的过程中，对于数据处理部分是比较难的，也是这部分的一个难点，研究者钱锦昕、余嘉元提出了利用模糊模式的方法对被试分类，经过实证研究表明该方法原理清楚、计算简便，无需进行复杂的参数估计，在较小的样本条件下可以使用。[10]这对于教师教学提供了一种更简洁快速的方法。而且该研究还有一定的局限性，只是对于某种属性的结构的研究，研究没有普遍性。蔡艳基于群体水平评估的角度开发了一个新的认知诊断模型，经过检验开发的模型有更好的解释并对被试的认知水平进行了分析，提供的信息更具有参考意义，对于如何利用群体诊断信息促进班集体的教学将是今后研究的主要内容。这个新的群体水平给认知诊断理论还需要进一步的完善和发展[11]。

(三)模型与测验项目的拟合

模型与测验项目的拟合数据很少有人研究，因此在此基础上，宋丽红(2016)认为认知诊断模型能否拟合测验数据直接决定诊断结果的准确性。从认知测验下模型——资料拟合检验角度出发，将模拟拟合指标与项目拟合指标应用与认知诊断模型——资料拟合检验。他还提出了认知诊断模型的选择还需要结合模型的复杂性与解释性以及诊断目的能否充分实现等因素。但是该文章只是考虑了整体拟合指标，对于被试的拟合指标以及基于原始分数的项目指标有待进一步探讨和比较，以及在实践中将是如何应用也有质疑。[12]余娜和辛涛认为诊断理论的研究不仅需要围绕诊断模型的提出、模型诊断性能的评估、模型诊断结果的报告三个方面，还需要对模型的外在效度、模型的群体诊断结果、模型的选择与比较、多分项目的诊断模型等方面也需要探索。[13]

虽然这些理论应用在实践中具有一定的成效，但是还需要更多的研究对理论进行验证。研究者对于认知诊断模型的研究不断的深入，对于认知诊断模型也不断的细致化，丰富化，为实践研究者提供了更为具体的理论基础。在数据处理上一些非参数性的模型有比较复杂的数理公式，计算过程过于复杂，实施比较困难。因此研究者就在此基础上发展了一些相对简单的模型，如DINA模型。但是，如何将其在实践中不断的推广以及简化认知诊断模型在实践中的数据处理方式还需要进一步研究。对于认知诊断模型与测验数据的拟合性以及在未来的研究可不可以进一步考虑同一测验采用多个认知诊断模型进行数据分析也需要进行深入思考分析，使分析的数据更为具体，详细，信效度更高。

在这些研究的基础上，让研究者对认知诊断模型有了概括的认知，为研究者的实践提供了充分的理论基础。但是这些关于认知诊断模型能够很好地运用到实践中还需要考虑更多全面分析，如数据处理方式简化并可推广、适用的群体的广泛性。

四、理论展望

认知诊断理论作为新一代的测验理论，在发展的过程中既是一种改变也是一种挑战，在实践过程中会遇到困惑，也只有在困惑疑惑的基础上才能为研究者的研究做出贡献，为教育质量的提高提供方法和依据。但是随着新一代测量理论在实践中的应用也出现了以下的一些问题：

(一)测量的复杂性

认知诊断理论是一种测验理论，为教育研究者的实践提供基础。在利用认知诊断的理论对实践进行测验，会面临测量数据的处理、测验的前期所需要的准备以及所需要的人力物力都是比较复杂庞大的。这个理论对研究者的专业素养要求比较高，现在还有很多模型的计算都还没有开发出来，这对于研究者是一种极大的挑战，一种测验理论能够普遍地应用于实践，还需要理论得到进一步地推广和发展。

(二)理论难度大

虽然这种新型的理论已经发展了十多年，但是大多数研究者对于这种理论的研究还不了解并且不认同。很多研究者认为这个理论很难，不愿意去探究学习，此外这种理论推广没有让更多的研究应用于实践，所以造成了懂得该测验理论的研究者研究越来越深，其他研究者还止步不前，这对于认知诊断理论的发展和推广带来了阻碍，因此研究者在开发模型和处理数据的过程中可以简化数据处理的难度，有利于理论广泛地用于其他科学领域的研究和发展。

(三)认知诊断理论与计算机技术结合展望

在认知诊断理论发展过程中，研究者将计算机技术应用于认知诊断的理论中，研究者们开始利用认知诊断的技术对计算机选题的编制等问题不断地改进，使认知诊断理论不断地完善和发展。但是如何将计算机理论和认知诊断理论完美地结合对于研究者还是有挑战的。现在很多研究者开始将计算机技术应用到了认知诊断的相关研究中，由此看出，随着认知诊断以及科学的飞跃发展，将计算机技术应用在认知诊断理论，或者利用认知诊断的技术对计算机选题的编制等问题不断地改进，使理论不断地完善和发展。

参考文献：

[1] Leighton J P,Gierl M J. Cognitive Diagnostic Assessment for Education:Theory and Applications [M] . New York:Cambridge University Press , 2007:89

[2]喻晓锋，丁树良，秦春影，等.贝叶斯网在认知诊断属性层级结构确定中的应用[J].心理学报，2011(3)：338-346.

[3]喻晓锋,罗照盛,高椿雷,彭亚风,李喻骏.认知诊断框架下的语言认知测验的实证分析与研究[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2014(6):39-44.

[4]范士青.小学生加减法计算错误的分类与认知分析[D].武汉：华中师范大学,2008.

[5]Fu，J，&Li，Y. An integrated review of cognitively diagnostic; psychometric; models [C]. Paper presented at the annual meeting of the National Council of Measurement in Education ,ChicagoIL.2007.

[6] 涂冬波,蔡艳,戴海崎,漆书青.现代测量理论下四大认知诊断模型述评[J]. 心理学探新,2008(2):64-68.

[7]范士青,刘华山.常见的认知诊断模型及其比较[J].教育测量与评价(理论版),2015(7):4-9.

[8]涂冬波,蔡艳,戴海琦.几种常用非补偿型认知诊断模型的比较与选用:基于属性层级关系的考量[J].心理学报,2013(2):243-252.

[9]高旭亮,涂冬波.参数化认知诊断模型:心理计量特征、比较及其转换[J].江西师范大学学报(哲学社会科学版),2017(1):88-104.

[10]钱锦昕,余嘉元.基于模糊模式识别的认知诊断[J].南京师大学报(社会科学版),2013(6):98-102.

[11]蔡艳,涂冬波,丁树良.基于群体水平评估的认知诊断模型开发与应用[J].心理科学,2014(2):468-472.

[12]宋丽红,汪文义,戴海琦,丁树良.认知诊断模型下整体和项目拟合指标[J].心理学探新,2016(1):79-83.

[13]余娜,辛涛.认知诊断理论的新进展[J].考试研究,2009(3):22-34.