IRT-测试特征曲线

测试特征曲线(The Test Characteristic Curve)

测试特征曲线(The Test Characteristic Curve)

在对测试进行评分时,考生对每个项目的回答都会进行二分法评分,正确得 1 分,错误得 0 分,将各项目得分相加得到原始分。对于这种二元计分的测试,原始分数的范围是从 0 到 $J$的整数,其中 $J$ 是测试中的项目数。
若考生再次参加考试,假定他们不记得之前如何回答了这些题目,将会获得一个不同的原始分。现假设一个考生可以多次参加考试并获得各种考试成绩,这些分数会集中在某个平均值附近。在测量理论中,这个值被称为真实分数(true score),其定义取决于特定的测量理论。
在IRT中,采用D.N. Lawley 定义的真实分数。

一、真实分数(A True Score)

IRT中,真是分数$TS_i$为:

$$
\mathrm{TS}{i}=\sum{j=1}^{J} P_{j}\left(\theta_{i}\right)
$$
其中,$TS_i$为能力水平为$\theta_{i}$的考生的真实分数,$j$为项目编号,$J=1,2…$, $P_{j}(\theta_{i})$取决于所采用的ICC模型。

二、测试特征曲线

根据真实分数的定义,可以计算能力范围内的任何点的真实分数。以能力值为横坐标,真实分数为纵坐标,即可绘制测试特征曲线。
测验特征曲线表示的是真实分数与能力间的关系。给定任何能力水平,可以通过测试特征曲线找到相应的真实分数。

图 测试特性曲线(包含4个测试项目:Item1: $a_{1}=0.5, b_{1}=-1.0$; Item2: $a_{2}=1.2, b_{2}=0.75$; Item3: $a_{3}=0.8, b_{3}=0.0$; Item4: $a_{4}=1.0, b_{4}=0.5$)

在$J$个项目的测试中,若每个项目采用Rasch 模型或双参数模型,测试曲线随着能力值趋于负无穷,左尾接近于零,随着能力值接近正无穷,上尾接近测试中的项目数$J$。即真实分数为零对应能力值为负无穷大,真实分数为 $J$ 对应于能力水平为正无穷大。
使用三参数模型时,测验特征曲线的下尾趋近于测验项目的猜测参数之和,即能力非常低的考生可以通过猜测获得大于零的分数。此时曲线上尾仍接近测试中的项目数$J$。

在IRT中,测试特征曲线的提供了一种将能力分数转换为真实分数的方法。将能力分数转换为真实分数,便于进行解释。同时,测试特性曲线在等同测试(equating tests)也有重要作用。

测试特征曲线没有明确的公式,因此无明确的参数,画此曲线的方法是使用给定的ICC模型评估测试中所有项目在每个能力水平上正确响应的概率,再将它们在每个能力水平上求和,绘制测试特征曲线。
曲线的解释方式与ICC类似。此外,同ICC一样,测试特征曲线不取决于考生能力值在能力量表上的频率分布,两者都是两个量表之间的函数关系。

三、R语言绘制测试特征曲线

tcc <- function(b, a, c) {
  J <- length(b)
  if (missing(c)) c <- rep(0, J)
  if (missing(a)) a <- rep(1, J)
  theta <- seq(-3, 3, .1)
  ts <- rep(0, length(theta))
  for (j in 1:J) {
    P <- c[j] + (1 - c[j]) / (1 + exp(-a[j]*(theta-b[j])))
    ts <- ts + P
  }
  plot(theta, ts, type="l", xlim=c(-3,3), ylim=c(0,J),
       xlab="Ability", ylab="True Score",
       main="Test Characteristic Curve")
}

b <- c(-2.0, -1.0, 0.0, 1.0, 2.0)
a <- c(0.5, 0.75, 1.0, 0.75, 0.5)
c <- c(.2, .2, .2, .2, .2)

tcc(b=b)
tcc(a=a, b=b)
tcc(a=a, b=b, c=c)
tcc(b=b)

tcc(a=a, b=b)
tcc(a=a, b=b, c=c)



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