王勤云

山東師范大學(xué)傳播學(xué)院 濟南 250014

計算機自適應(yīng)測驗中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模擬方法

王勤云

山東師范大學(xué)傳播學(xué)院 濟南 250014

在計算機自適應(yīng)測驗中，利用計算機來模擬生成被試和題庫，對于選題策略的實驗?zāi)M是非常重要的。主要敘述均勻分布、正態(tài)分布樣本的生成算法以及正態(tài)分布的檢驗方法。

計算機自適應(yīng)測驗；均勻分布；正態(tài)分布

計算機自適應(yīng)測驗（Computerized Adaptive Testing，簡稱CAT）是在測驗過程中，根據(jù)考試者的當(dāng)前測試估計能力值，自適應(yīng)地選擇合理難度的題目。CAT被廣泛地應(yīng)用于GRE、 TOEFL等各類考試。隨著CAT的廣泛應(yīng)用，測驗安全性成為研究重點。選題策略作為CAT中一個重要環(huán)節(jié)，對測驗的安全性有很大影響。合理的選題策略可以有效控制項目曝光率，提高測驗安全性。

一種新型選題策略必須經(jīng)過大量實驗才能實際應(yīng)用。如果每次實驗都選取大量的被試和搜集大量項目來組建題庫，需要花費大量財力、物力與人力。但如果利用計算機來模擬這些被試和題庫，可以節(jié)省大量資源，使實驗高效、便捷。本文主要闡述被試與題庫的生成算法以及正態(tài)分布的檢驗方法。

在CAT中，被試的能力取值在理論上是(,)?∞+∞，但是在實際中，取值范圍一般在（-4,4）之間，被試通常服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)或者某一區(qū)間上的均勻分布。題庫中每一個項目都有3個參數(shù)a、b、c，其中a為項目的區(qū)分度，b為項目的難度，c為項目的猜測系數(shù)。項目參數(shù)一般來說服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)或某一區(qū)間上的均勻分布，具體服從何種分布是由研究者自己確定的。本文主要闡述標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)、均勻分布的生成算法。

1 [a,b]區(qū)間上均勻分布隨機數(shù)的生成

在C/C++語言中提供的rand()函數(shù)可以產(chǎn)生一個0到32 767之間的正整數(shù)A，(double)A/32 767，得到一個(0,1)區(qū)間上的隨機數(shù) ri。為了得到U(a,b)隨機數(shù)，令為[a,b]區(qū)間上均勻分布隨機數(shù)。在使用rand()時，需要給該函數(shù)提供一個種子，一般采用系統(tǒng)的當(dāng)前時間作為種子，目的是保證每次得到的偽隨機數(shù)都不相同，而且相互獨立，互不影響。

2 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)隨機數(shù)的生成

服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)隨機數(shù)是在(0,1)區(qū)間均勻分布隨機數(shù)的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的。設(shè)在(a,b)區(qū)間上服從均勻分布的隨機變量為X，其期望與方差分別為： E ( X)=因此，在(0,1)區(qū)間上服從均勻分布的隨機變量X，其期望為，方差為。取n（一般取n=12）個在[0,1]均勻分布的隨機變量X1,X2,X3...Xn，根據(jù)中心極限定理可知，新的隨機變量y＝X1+X2+...+X12-6可以滿足一般精度下的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)的要求。設(shè)z=μ+σy，則可將z看成來自正態(tài)分布N(μ,σ2)的一個隨機數(shù)。

3 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1)隨機數(shù)的檢驗

為了檢驗樣本X1,X2,X3...Xn是否來自一個正態(tài)總體，先計算偏度(G1)和峰度(G2)的估計量：

以上是(0,1)區(qū)間均勻分布隨機數(shù)、任意區(qū)間均勻分布隨機數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布隨機數(shù)N(0,1)的生成方法以及正態(tài)分布檢驗的方法。

在計算機自適應(yīng)測驗中，一種新型的選題策略的提出不可能直接應(yīng)用于實際，必須經(jīng)過無數(shù)次的模擬論證，最后再決定是否具有可行性。那么這些隨機數(shù)的模擬生成對于選題策略的模擬實驗階段是非常重要的，而利用計算機來模擬被試和題庫，可以節(jié)省時間以及減少資源的浪費等。采用上述方式，可以快速且可重復(fù)地生成被試和題庫供試驗使用，極大地降低實驗成本，提高實驗效率。

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