论文部分内容阅读
众所周知,教育环境对学生的成长有很大的影响,本文尝试从两个不同的角度考察环境差异带来的效应,即能力效应和难度效应,从而为教育环境的评估提供一种分析方法。我们采用项目反应理论中的Rasch模型。为了估计能力效应,我们假定两组考生面对相同难度参数的项目,通过比较两组考生的能力参数分布,得出不同环境的能力效应。分析难度效应时,我们假定两组考生具有相同的能力参数分布,然后比较两组考生在相同项目上的难度参数值。 本文的核心归结为Rasch模型的参数估计:难度效应需要对两组考生的数据分开估计,而能力效应只需把两组数据合并在一起分析。文献中现成的估计方法有两种,一是Wright等人(1969)提出的联合极大似然估计,二是Andersen(1970)提出的条件极大似然估计。前者是一个约束极值问题。因为Wright等人给出的算法很不自然,所以本文提出两个新的算法:一是从约束条件中解出一个难度参数,从而把约束极值问题化为无约束极值问题;另一算法采用通常的Lagrange乘数法。这两个算法都采用Newton法,它们均有简单的更新公式,无需矩阵求逆。因此,我们的两个算法结构简单、易于实现。 Andersen的条件极大似然需要计算初等对称多项式。后者在当时被认为是困难的问题。事实上只有欧洲人实现了这一算法,美国人一直采用Wright等人的联合极大似然算法。本文提出了三个新的计算初等对称多项式的算法。其中之一是从初等对称多项式出发,直接计算一次多项式的乘积;另一种利用Newton恒等式把问题归结为计算齐次幂。我们的三个算法有两个涉及减法,这会造成有效数字位数减少,因而不能用于条件极大似然。另一个算法只涉及正数的加法和乘法,完全可以避免有效数字减少的问题。这个算法非常简单、计算量少,计算结果与传统的迭代算法完全相同。 为了比较各个算法的优劣,本文进行了系统的模拟实验。本文大量的数值结果表明,联合极大似然估计的三个算法给出基本相同的结果;条件极大似然一般优于联合极大似然,尤其是数据量(即考生数)与难度参数的维数(即卷面题量)之比很大的时候。在我们的图表中,下面的事实同样显而易见,即条件极大似然具有相合性,在适当条件下联合极大似然是相合的。