论文标题：Foundation model enhanced derivative-free cognitive diagnosis

期刊：Frontiers of Computer Science

作者：Mingjia LI, Hong QIAN, Jinglan LV, Mengliang HE, Wei ZHANG, Aimin ZHOU

发表时间：05 Jun 2024

DOI：10.1007/s11704-024-40029-1

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引用格式：

Mingjia LI, Hong QIAN, Jinglan LV, Mengliang HE, Wei ZHANG, Aimin ZHOU. Foundation model enhanced derivative-free cognitive diagnosis. Front. Comput. Sci., 2025, 19(1): 191318

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问题概述

认知诊断旨在通过学生的作答记录推断其潜在的认知状态。现有认知诊断模型普遍存在建模过于简单化的问题，导致现有方法在诊断粒度，个性化建模以及样本效率等方面存在一定局限性，这些问题在小样本在线诊断场景中尤为致命。针对这一挑战，本文提出了一种基础模型增强的无梯度优化认知诊断FineCD。FineCD通过用大语言模型（large language model，LLM）处理题目题面等文本信息，实现了细粒度，个性化，样本高效的认知诊断。

技术步骤

第一步，FineCD利用LLM分析学生回答的潜在原因。第二步，通过无梯度优化确定最有可能的潜在原因组合。第三部，利用LLM以自然语言的形式总结学生的认知状态。通过运用大语言模型处理题面信息，FineCD 能够更细粒度地地分析学生认知状态，以超越知识点的颗粒度来识别特定错误。

实验结果

在小样本在线诊断的真实问题实验中，DINA和IRT都表现出类似于随机猜测的有效性，NCDM和KANCD的结果也不尽如人意。只有FineCD在该问题上表现出较好有效性，并且诊断结果能细粒度，个性化地描述学生认知状态。

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Frontiers of Computer Science

Frontiers of Computer Science （FCS）是由教育部主管、高等教育出版社和北京航空航天大学共同主办、SpringerNature 公司海外发行的英文学术期刊。本刊于 2007 年创刊，双月刊，全球发行。主要刊登计算机科学领域具有创新性的综述论文、研究论文等。本刊主编为周志华教授，共同主编为熊璋教授。编委会及青年 AE 团队由国内外知名学者及优秀青年学者组成。本刊被 SCI、Ei、DBLP、INSPEC、SCOPUS 和中国科学引文数据库（CSCD）核心库等收录，为 CCF 推荐期刊；两次入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”；入选“第4届中国国际化精品科技期刊”；入选“中国科技期刊卓越行动计划项目”。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、 、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

中国学术前沿期刊网

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