在CAT實現過程中,如何對被試作答反應進行“記分”而獲得被試的能力估計值?這不僅與自適應選題算法密切相關,也涉及被試能力分數的即時報告。因此,在自適應測驗中,根據被試當前所有作答反應,需要采用相應的能力估計方法(Segall,1996;Wang,2015),以得到最新的被試能力估計值。下麵簡要介紹三類能力估計方法,分別是:極大似然估計方法、貝葉斯估計方法和加權似然估計方法。
一、極大似然估計方法
若被試作答n個項目,得分向量為u,給定項目反應理論模型和局部獨立性假設,可計算似然函數和對數似然函數分別為
對數似然函數對能力θ的一階微商為含能力θ的非線性方程組,需要使用迭代算法估計能力θ。給定對數似然函數的二階微商為
牛頓-拉夫遜算法(Newton-Raphson algorithm)的迭代公式為
如果使用信息量I(θ)=-E[H(θ)]替代二階微商,就可以得到費歇爾迭代方法(Fisher Scoring Approach)的迭代公式為
二、貝葉斯估計方法
若給定能力的先驗分布f(θ),通常假設為標準正態分布。觀察到得分數據之後,更新的能力後驗分布為
其中f(u)為u的邊際分布。按照能力後驗分布,對能力θ求期望,可得能力θ的期望後驗估計為
還可以按最大後驗估計方法估計能力,牛頓-拉夫遜算法的迭代公式為
若能力的先驗分布為N(μ,σ2),此時有
對應的信息量I(θ)=-E[H(θ)]+σ-2。
三、加權似然估計方法
由於極大似然估計方法得到的能力估計有偏差,為了得到無偏估計量,可以采用兩種方法(Warm,1989;Firth,1993;Wang,2015;Wang & Wang,2001),一種是直接修正性(Corrective)方法:
另一種方法是預防性(Preventive)方法,其牛頓-拉夫遜算法的迭代公式為