计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年11月6日
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标题: 多方法分析数学分班评估:经典方法、机器学习和聚类方法
标题: Multi-Method Analysis of Mathematics Placement Assessments: Classical, Machine Learning, and Clustering Approaches
摘要: 这项研究使用多方法框架结合经典测验理论、机器学习和无监督聚类,评估了对198名学生进行的40题数学分班考试。 经典测验理论分析显示,55%的题目达到优秀区分度($D \geq 0.40$),而30%的题目表现出较差的区分度($D < 0.20$),需要替换。 第6题(图表解读)成为考试中最有效的区分题,达到完美区分度($D = 1.000$)、最高方差分析F统计量($F = 4609.1$)和最大随机森林特征重要性(0.206),占预测力的20.6%。 机器学习算法表现出卓越的性能,随机森林和梯度提升分别达到97.5%和96.0%的交叉验证准确率。 K均值聚类识别出一个自然的二元能力结构,边界为42.5%,与机构设定的55%阈值不同,表明可能存在过度归入补救类别的现象。 两簇解决方案表现出极高的稳定性(引导程序ARI = 0.855),下簇纯度完美。 各方法的汇聚证据支持具体的改进措施:替换区分度较差的题目,实施两阶段评估,并将随机森林预测与透明机制结合。 这些发现表明,多方法整合为基于证据的数学分班优化提供了坚实的实证基础。
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