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[AI学术] 能力残差解耦模型用于情感认知诊断

发布于:2026-09-21 22:00 最后更新:2026-09-22 02:29
#algorithm #AI #Machine Learning

认知诊断通过学生的作答日志推断概念掌握程度,但学生的答题表现不仅受掌握水平影响,还会受到情绪、投入度和疲劳等非认知因素的干扰。情感认知诊断因此在传统认知诊断的基础上加入情感状态的建模。现有方法通常假设认知诊断的主干已经解释了学生、题目和概念的效应,剩余误差主要归因于情感因素。我们指出,在真实教育数据中,题目标定偏差、概念系统偏差、学生‑概念个性化偏差以及潜在的学生‑题目匹配会形成稳定的认知残差。如果不显式建模,这些残差会泄漏到情感表示中,导致情感污染。为此我们提出了能力‑残差解耦框架。模型首先通过学生、题目、概念、学生‑概念以及低秩学生‑题目组件捕获未建模的认知残差;随后情感模块对猜测/滑动效应进行调制。我们设计了基于 Q 矩阵约束的概念残差注意力机制,只聚合与当前题目相关的概念残差。实验在 ASSIST2017、ASSIST2012、ASSIST2009 和 Junyi 四个数据集上,使用六种认知诊断骨干模型进行对比,均显示出响应预测的提升,并在有情感标签时实现了更好的情感对齐。消融实验、泄漏探测、主成分分析可视化、长尾分析和案例研究进一步表明,能力残差能够吸收稳定的认知偏差,降低情感分支的认知污染,提升模型的鲁棒性和预测精度。

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原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.21214

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