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基于seq-GDINA模型的初中生一元二次方程认知诊断研究

摘要

教育评价作为基础教育改革中的重要一环，是教育活动的牵引者。我国传统的基础教

育评价方式大多基于经典测验理论，难以把握学生的认知结构。认知诊断评价则是弥补了

传统教育评价方式的缺陷，将学生内在知识结构外化为认知属性掌握模式和属性掌握概率，

让学生知识结构可视化。

本文选取一元二次方程作为认知诊断内容，seq-GDINA模型作为认知诊断工具。首先，

利用文献分析法对一元二次方程的课标、教材以及习题进行梳理，并在此基础上结合专家

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和一线教师建议，初步确定认知属性及属性之间的层级关系；其次，基于矩阵理论编制

认知诊断试卷，并以福建省某学校初三年级的51名学生作为研究对象开展预测试，根据

预测试数据对自编测试卷质量和属性层级关系进行检验；再次，以厦门市X学校五个班级

MExcel

和眉山市学校两个班级作为研究对象开展正式测试，借助认知诊断平台和软件对

全体被试的属性掌握概率和属性掌握模式进行统计分析，并从性别、班级和学校三个维度

来比较不同群体之间的差异；最后，借助SPSS和Python软件利用K-means聚类和包含法

则制定学习路径并制定补救教学设计。

基于上述研究过程，得到的研究结论为：（1）研究确定的认知属性囊括了一元二次

方程章节学生需要掌握的所有知识和技能，研究建构的认知属性层级关系合理。（2）认

知诊断测试卷难度适中，具备较高的区分度和信度，且与seq-GDINA模型具有良好的拟

合度。（3）在属性掌握概率上，全体被试整体掌握情况良好，不同群体在认知属性掌握

概率上存在差异。（4）在属性掌握模式上，基于EAP算法有234名被试被归入12种理想

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掌握模式中。学校在理想掌握模式归入率上远低于学校。实验班属性掌握模式分布最

集中且最接近理想状态。男生群体比女生群体在掌握模式上更接近理想状态。（5）本文

根据全体被试的知识状态刻画出8条学习路径，通过确定被试在学习路径图中的具体位置，

能够实现个性化教学。

关键词：认知诊断；seq-GDINA模型；一元二次方程；教学补救

I

CognitiveDiagnosisofOne-dimensionalQuadratic

EquationsforJuniorHighSchoolStudentsBasedon

Seq-GDINAModel

Abstract

Asanimportantpartoftheelementaryeducationalreform,educationalevaluationisthe

leaderofeducationalactivities.MostelementaryeducationalevaluationmethodsinChinaare

basedonclassicaltesttheories,whicharedifficulttorevealthecognitivestructureofstudents.

Cognitivediagnosticevaluationremedytheshortcomingsoftraditionaleducationalevaluation

methods,whichexternalizesstudentsinternalknowledgestructureintocognitiveattribute

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