Educational systems have traditionally been evaluated using cross-sectional studies, namely, examining a pretest, posttest, and single intervention. Although this is a popular approach, it does not model valuable information such as confounding variables, feedback to students, and other real-world deviations of studies from ideal conditions. Moreover, learning inherently is a sequential process and should involve a sequence of interventions. In this paper, we propose various experimental and quasi-experimental designs for educational systems and quantify them using the graphical model and directed acyclic graph (DAG) language. We discuss the applications and limitations of each method in education. Furthermore, we propose to model the education system as time-varying treatments, confounders, and time-varying treatments-confounders feedback. We show that if we control for a sufficient set of confounders and use appropriate inference techniques such as the inverse probability of treatment weighting (IPTW) or g-formula, we can close the backdoor paths and derive the unbiased causal estimate of joint interventions on the outcome. Finally, we compare the g-formula and IPTW performance and discuss the pros and cons of using each method.


翻译:传统上,教育体制是通过跨部门研究来评价的,即检查预测试、后测试和单一干预;虽然这是一种流行的方法,但并不以诸如混杂变数、学生反馈和其他现实世界的研究偏离理想条件等有价值的信息为模型;此外,学习本身是一个顺序过程,应当涉及一系列干预措施;在本文件中,我们提出教育系统的各种实验和准实验设计,并用图形模型和定向单向图语言量化这些设计;我们讨论教育中每种方法的应用和局限性;此外,我们提议将教育系统建模,作为时间变化的治疗方法、融合者以及时间变化的治疗者反馈;我们表明,如果我们控制足够一组交汇者并使用适当的推论技术,例如治疗权重(IPTW)或g-formula的反概率,我们就可以关闭后门路径,得出对结果的联合干预的不偏袒性因果关系估计;最后,我们比较g-组合和IPTW的绩效,并用每种方法讨论Pros和 conquis。

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