貝葉斯網(wǎng)絡在認知診斷中的應用

1、學位論文獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學位是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果。本論文中除引文外，所有實驗、數(shù)據(jù)和有關材料均是真實的。本淪文中除引文和致謝的內容外，不包含其他人或其它機構已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了聲明并表示了謝意。學位論文作者簽名： 壬孕f t 期： ⅪJ L ．k - ，J 苫學位論文使用授權聲明研究生在校攻讀學位期間論文工作的知諺{ 產(chǎn)權單位屬南京師范大學。學

2、校有權保存本學位論文的電子和紙質文檔，呵以借閱或上網(wǎng)公偉本學位論文的部分或全部內容，呵以采用影印、復印等手段保存、匯編本學位論文。學?？梢韵驁D家有關機天或機構送交論文的電j r 和紙質文檔，允許論文被查閱和借閱。 ( 保密論文在解密后遵二) ：此規(guī)定)保密論文} j ．- 釋：本學位論文屬于保密論文，保密期限為 “ d - 。、幔 ， 。學位淪文作者簽名： t 卑 指導教師簽鋁： 龕去孑己t t 期： Ⅶ1 1 ．5 、1 暑 f ：1

3、 期： 加『2 ．S ．。占中文摘要中文摘要傳統(tǒng)的測量理論只提供給被試一個籠統(tǒng)的分數(shù)或能力值，無法解釋相同的分數(shù)或能力值背后卻有不同的知識結構這一現(xiàn)象。如今，人們已經(jīng)不滿足測驗只給出總結性的評價，而是要求測驗位教和學提供更多具體的反饋信息。認知診斷作為新一代的測量理論，強調認知一1 5 理學對測驗編制的指導作用。認知診斷能夠診斷出學生內部的認知結構和認知狀態(tài)，為個體提供認知強項和弱項的信息，對個體進行補救教學，有利于個體下一步的學習。因

4、此，認知診斷受到測驗研究者和測驗編制者越來越多的重視。認知診斷的主要任務是根據(jù)被試的作答情況珍斷出被試認知屬性的掌握情況，進而將被試分到特定的認知屬性掌握模式中。圍繞這個中心任務，研究者們提出了眾多認知診斷模型。其中，K ．K ．T a t s u o k a 和她同事研究的規(guī)則空間模型( R S M ) 以及L e i g h t o n 等人在R S M 基礎上提出的屬性層級模型( A H M ) 是影響比較大的認知診斷模型。規(guī)則空

5、間模型和屬性層級模型都強調Q 矩陣理論對診斷測驗的編制和診斷分類的關鍵作用。只要能得到認知屬性問的層級關系，就可以分析得到Q 矩陣。因此，合理的認知屬性問的層級關系對認知診斷測驗相當重要。認知診斷的中心任務是根據(jù)每個被試的作答數(shù)據(jù)確定其相應的知識掌握狀態(tài)，即將學生分類到特定的屬性掌握模式中，為補救教學提供參考。很明顯，優(yōu)良的分類方法會大大提高認知診斷分類的準確性。貝葉斯網(wǎng)絡以貝葉斯理論和圖論為基礎，通過一個有向無環(huán)圖和一組概率分布定性和

6、定量的表達變量f 自J 的獨立和依賴關系。貝葉斯網(wǎng)絡是『1 礦格的數(shù)學語言，適合于計算機的處理；同時又直觀易懂，方便建立模型。建立貝葉斯網(wǎng)的過程，就是利用數(shù)據(jù)進行貝葉斯網(wǎng)學習的過程。如今，越來越多的研究領域丌始采用貝葉斯網(wǎng)展示問題的結構。貝葉斯分類器是一種特殊的貝葉斯網(wǎng)，是基于概率的分類器，對不確定性問題有較高的推理能力，它的良好的分類效能已經(jīng)在許多領域得到證實。國內外已經(jīng)有將貝葉斯網(wǎng)運用到教育測量中的相關研究，但數(shù)量很少。本文嘗試將貝

7、葉斯網(wǎng)絡運用到認知診斷中，主要分為兩個研究。研究一利用2 5 8 名學生物理測驗所得的數(shù)據(jù)進行貝葉斯結構學習，利用貝葉斯結構學習得到六個物理學知識點屬性I h J 的層級關系。學習得到的屬性層級關系可以驗證和校『F 由專家提出的屬性層級關系，從而使屬性層級關系更加合理，為下一步的診斷分類的正確性提供保證。研究二：構建樸素貝葉斯網(wǎng)分類器和樹增』。樸素貝1 1 1 ．斯分類器，根據(jù)學生的物理題日的作答數(shù)據(jù)，對學生的認知狀念進行診斷分類，將2