中小學生幾何類比推理能力診斷評價中的理論與技術研究.pdf

1、認知診斷(cognitivediagnosis)研究有助于人們更好地了解人類內部心理活動規(guī)律及其加工機制,實現對個體認知強項和弱項的診斷評估。在Embretson(1999)、Stout(2002)和Leighton&Gierl(2007)等研究者看來,認知診斷研究是一項新的課題,在心理測量實踐中具有重要價值,必將成為21世紀新的測量范式。幾何類比推理是以幾何圖形為材料的類比推理。它是測量非言語智力中經常使用的項目之一。利用認知診斷測量

2、范式研究幾何類比推理,有助于更好地理解幾何類比推理的實質,有助于更好地了解學生幾何類比推理能力的強項和弱項,以提升學生的推理能力。
　　 本研究是使用HO-sRUM和HO-DINA兩模型對中小學生幾何類比推理能力進行認知診斷時的幾個重要的理論和技術問題的探討。首先,在文獻調查基礎上提出了“幾何類比推理問題解決認知模型”,然后分別采用口語報告法和LLTM模型實測數據驗證法對所得模型進行了驗證。其次,在采用MCMC方法對HO-sRL

3、JM和HO-DINA模型進行參數估計的基礎上,分析了兩種模型的性能。具體包括三個子研究,一是在屬性獨立的條件下探討HO-sRUM和HO-DINA模型在不同實驗條件下參數估計精度;二是考察屬性獨立條件下HO-sRUM和HO-DINA在不同實驗條件下的穩(wěn)健性;三是考察屬性層次關系下HO-sRUM模型和HO-DINA模型參數估計的返真性,進一步評價兩個模型的統(tǒng)計性能。最后,采用HO-sRUM和HO-DINA模型對學生幾何類比推理能力進行認知診

4、斷,同時對四種診斷結果進行比較分析,并從模型數據擬合檢驗和診斷結果質量兩個方面對四種診斷結果進行評價。研究表明:
　　 (1)口語報告法和LLTM模型分析結果表明,學生對幾何類比推理問題的解決主要涉及七個認知屬性,即變換的知識。變換包括兩大類變化,即空間移置和空間變形。移置具體包括位置移置、旋轉、翻轉,變形具體包括數量、大小、顏色、形狀的變化。LLTM模型分析結果還表明,翻轉變量對項目難度貢獻率最大,其次是旋轉,最小是數量。

5、r>　　 (2)在各種實驗條件下,HO-DINA、HO-sRUM兩個模型的返真性都比較理想。在高項目—屬性關聯(lián)度和低水平失誤、猜測參數下,模型參數估計精度更高;當更多的項目測量一個屬性,屬性分類準確性也更高。在使用HO-sRUM模型模擬數據、使用HO-DINA模型進行參數估計時,模型的返真性良好,表明HO-DINA模型具有一定的穩(wěn)健性;當使用HO-DINA模型模擬數據而使用HO-sRUM模型估計參數時,在低復雜Q矩陣情形下,HO-sR

6、UM模型具有一定的穩(wěn)健性,但在高復雜Q矩陣下,HO-sRUM模型的穩(wěn)健性比較差。對于四種屬性層次關系,處于下層屬性的邊際判準率逐步下降;無結構型、線型、收斂型和發(fā)散型的邊際判判準率都比較高,相對而言,發(fā)散型和無結構型的模式判準率比較高,但線型和收斂型的模式判準率比較低。
　　 (3)結合數據擬合檢驗和認知診斷結果的有效性看,HO-sRUM模型診斷結果的質量最好。與HO-sRUM模型相比,HO-DINA模型估計的學生屬性掌握比例更