DrawSim-PD：用于支持 NGSS aligned 教师诊断推理的学生科学绘图仿真框架
计算机与社会
2026-02-03 v1 人工智能
摘要
发展诊断推理专业能力需要针对多样化的学生作品进行练习，但隐私法规禁止在大规模教师专业发展中分享真实的学生作品。我们提出了 DrawSim-PD，这是第一个能够生成符合 NGSS 标准、模拟学生水平科学绘图且可控制教育学缺陷的生成框架，以支持教师培训。我们的核心方法是能力轮廓——结构化的认知状态，编码了每个绩效水平的学生能够且尚未能够表现的内容。这些轮廓确保了跨模态的一致性：(i) 学生式绘图、(ii)第一人称推理叙事、(iii)教师面向的诊断概念图。我们涵盖 K-12 各年段的 100 个精选 NGSS 主题，构建了 10,000 份系统结构化作品。通过专家制定的可行性评估，K-12 科学教育者验证了这些作品与 NGSS 期望的一致性（核心项目 >84% 的肯定回应），并证明其对解释学生思维的实用性，同时指出了年份段极端值的改进机会。我们发布此开放基础设施，以克服视觉评估研究中的数据稀缺障碍。
引用
@article{arxiv.2602.01578,
title = {DrawSim-PD: Simulating Student Science Drawings to Support NGSS-Aligned Teacher Diagnostic Reasoning},
author = {Arijit Chakma and Peng He and Honglu Liu and Zeyuan Wang and Tingting Li and Tiffany D. Do and Feng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.01578},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 12 figures