學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)設(shè)計

王金貴，齊燕銘

（河北工程大學，河北邯鄲 056021）

0 引 言

隨著社會各方面壓力不斷增大，學生心理健康問題所導致的惡性事件屢見不鮮，從北大投毒案到云大“馬加爵事件”，再到復旦大學“投毒事件”，這一連串事件均發(fā)生在校園里，可以看出高等院校存在的心理危機問題，促使國家更加關(guān)注學生心理健康危機輔導工作[1-2]。21 世紀競爭激烈，生活、工作、學習等都面臨著許多壓力與挑戰(zhàn)，學生不僅需要健康的體魄，豐富的社會文化知識，優(yōu)良的思想道德素養(yǎng)，還要有較強的抗危機能力，才能擁有更加強大的心理素質(zhì)。由此可知，心理健康危機輔導對學生的健康成長至關(guān)重要。

心理健康危機輔導風險評估是通過嚴格的環(huán)境控制觀察學生的特定行為，并針對其行為過程中心理變化的特點進行數(shù)據(jù)化分析評估的手段[3-4]。由于每個人對事物所做出的反應不同，其心理變化也不同，使得表現(xiàn)出來的態(tài)度、動機等都有很大差異。心理健康危機輔導風險評估的任務就是研究不同學生的不同心理狀態(tài)，通過掌握其心理行為的規(guī)律，指導其參加相應的社會活動，最終使學生達到身心健康的目的。綜上所述，針對高校學生心理健康危機輔導工作的具體需求，利用數(shù)字多媒體手段對其心理健康問題評估系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，以期更有效地提升學生心理健康水平。

1 針對學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)硬件設(shè)計

通過對原有的學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)進行全面研究，進一步優(yōu)化該系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的設(shè)計，對原有的系統(tǒng)硬件環(huán)境進行優(yōu)化，優(yōu)化后的系統(tǒng)硬件框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件環(huán)境部署架構(gòu)圖

系統(tǒng)硬件框架設(shè)計作為整個系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，是整個系統(tǒng)正常運行的重要保障。依據(jù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)的設(shè)計，對硬件環(huán)境架構(gòu)內(nèi)部進一步優(yōu)化，并完成對整個系統(tǒng)過程的優(yōu)化。

1.1 主控芯片的選擇

主控芯片（MCU）是學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)的核心，等同于人類的大腦，其控制著整個風險評估系統(tǒng)，主要具有將采集到的模擬信號不間斷地轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，并將收集到的數(shù)據(jù)信號進行數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。MCU 具有體積較小、功率損耗較低等優(yōu)點，可以通過自身攜帶的一個或多個USART 通信接口，利用高頻率的處理速度對信號進行采集與數(shù)字濾波，在一定程度上降低了底層寄存器的配置。MCU 內(nèi)置有多個A/D 轉(zhuǎn)換器，利用較高的時鐘頻率將分辨率大于16 位的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號，可以通過較少的外圍電路完成相應的功能，減少在傳輸過程中出現(xiàn)問題的可能性，提高了性能的穩(wěn)定性。具體的MCU 內(nèi)部構(gòu)成如表1 所示。

表1 MCU 內(nèi)部構(gòu)成表

在充分考慮到系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合MCU芯片的特點，從耗能、體積、速率等方面考慮，利用CortexTM-M3[5-6]的MCU 芯片作為該系統(tǒng)硬件的主控芯片，其芯片具體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 主控芯片具體架構(gòu)

利用該芯片的48 個引腳與外圍電路進行連接，通過其28 個I/O 引腳的預設(shè)，降低系統(tǒng)軟件編程的難度，進而提升整個系統(tǒng)的優(yōu)化效果。

1.2 最小系統(tǒng)運行電路設(shè)計

MCU 作為數(shù)字化電路的處理核心，可以向整個系統(tǒng)硬件發(fā)布指令。MCU 最小的系統(tǒng)由復位電路、電源電路、晶振電路、程序電路組成。復位電路保證了MCU在拋出既定范圍的情況下使其回到初始狀態(tài)；晶振電路保證了將準確的內(nèi)外部時鐘源提供給MCU 電路；程序電路將程序?qū)隡CU 接口，保證MCU 芯片的正常運轉(zhuǎn)。MCU 最小系統(tǒng)及電路如圖3 所示。

圖3 最小系統(tǒng)和電路示意圖

MCU 電路利用32 MHz 的外部晶振源，提高系統(tǒng)時鐘的準確性；采用SWD 方式結(jié)合芯片內(nèi)8 個引腳，保證MCU 時鐘正常運行，將嵌入式編程代碼通過SWDIO 導入芯片[7]中，并結(jié)合OLED 電路顯示波形。芯片結(jié)合最小系統(tǒng)與電阻將采集到的模擬信號傳送進轉(zhuǎn)換器，通過不間斷的循環(huán)掃描方式對采集到的模擬信號進行轉(zhuǎn)換。

將前文所設(shè)定的系統(tǒng)硬件部分與原有的系統(tǒng)設(shè)備相融合，完成學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)硬件部分的安裝，保證系統(tǒng)軟件部分的開發(fā)。

2 針對學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 心理輔導風險計算模型構(gòu)建

在此次設(shè)計中，使用跨學科的形式對學生心理健康危機輔導風險進行相應的量化處理，針對此次研究對象的特征，將信息安全風險評估指南[8-9]中的風險計算模型作為此次系統(tǒng)設(shè)計中風險評估模型的藍本，具體風險計算公式如下所示：

式中：A表示學生心理健康危機輔導風險；B表示輔導方式；C表示學生心理健康脆弱性；D表示學生心理健康風險威脅因素；Ei表示風險對學生的影響程度；G表示學生自身健康等級值；Ji表示輔導過程自身的脆弱性。

在此計算模型的使用過程中，為保證模型計算結(jié)果的可靠性與真實性，將輔導后發(fā)生風險的原因歸結(jié)為幾方面，即輔導的重要性、風險事件發(fā)生的可能性以及風險事件發(fā)生的后果[10-11]。因此，可將公式（1）中的風險計算公式推導如下：

式中：A表示量化后的風險值；T表示學生接受輔導的時長；W表示風險事件發(fā)生后學生的受影響程度；V表示風險事件發(fā)生的概率。根據(jù)文獻[12]中獲取的風險計算方法，可以將風險事件的影響值與事件發(fā)生的可能性表示為相乘或是相加的形式，通過增函數(shù)的形式得到風險事件的量化結(jié)果。

根據(jù)上述函數(shù)中的A，T，W，V之間的管理，采用相乘的方式獲取量化結(jié)果，具體如下所示：

使用上式（3）得出整體的風險計算公式，并將其與原有風險研究方法相結(jié)合，使用更為合適的方法求出T，W以及V的取值范圍，同時得到科學的T，W和V的量化單位，進而得到量化后的風險值A(chǔ)。

2.2 心理危機輔導風險評估

在此次設(shè)計中，使用模糊邏輯的基本原理[13-14]作為心理輔導風險評估的主要方法。設(shè)定在風險度集合X中具有相應的輔導論域G，且存在g∈G，則G的特征函數(shù)為fg，則此函數(shù)可滿足下述條件：

式（4）、式（5）采用了經(jīng)典集合的部分概念，X的特征函數(shù)在G的值可表示為fx取值為x時對G的隸屬程度。因此，對于任意的g∈G，都會有對應的g∈fx或是g?fx。根據(jù)此理論可將輔導工作的風險值由傳統(tǒng)的{ 0,1 }取值范圍轉(zhuǎn)換為封閉取值區(qū)間[0,1 ]，通過上述處理后，可將風險值的特征函數(shù)轉(zhuǎn)化為隸屬函數(shù)[15]αx(g)，具體公式如下所示：

上述計算過程中，主要對自然事物展開研究與處理，為了提升對輔導風險評估的精準度，在此次研究中，將原有的風險評估方法應用其中。令原有評估方法的評估結(jié)果為S，其可對應取值為t,p,q，且t≠p≠q，則評估結(jié)果可滿足下述條件：

使用上述公式，對風險評估結(jié)果的隸屬度展開分析，同時將此次分析結(jié)果作為最終結(jié)果輸出，以提升風險評估的可靠性與真實性。將此部分運算過程使用編程的形式輸入到系統(tǒng)模塊中，部分關(guān)鍵編程內(nèi)容如下：

通過使用上述編程內(nèi)容，將評估結(jié)果引入上述計算環(huán)節(jié)中，完成隸屬度計算過程。將上述設(shè)計硬件與軟件相結(jié)合，融入原有評估系統(tǒng)中，至此，完成學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計。

3 系統(tǒng)測試分析

3.1 系統(tǒng)測試環(huán)境設(shè)計

為驗證文中設(shè)計系統(tǒng)的使用效果，在此環(huán)節(jié)中，選用目前市面比較常見的兩種系統(tǒng)與文中設(shè)計系統(tǒng)進行對比。在進行三種系統(tǒng)的對比測試時，需要設(shè)定合理的測試環(huán)境保證測試過程的穩(wěn)定性。因而此次系統(tǒng)測試環(huán)境采用分布式架構(gòu)，其中包括1 臺服務器作為主節(jié)點以及3 臺數(shù)據(jù)處理服務器作為節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算的高效性與穩(wěn)定性。系統(tǒng)測試平臺構(gòu)架如表2 所示。

表2 系統(tǒng)測試平臺構(gòu)架

在此次系統(tǒng)測試中，將使用上述測試平臺完成測試過程，獲取文中設(shè)計系統(tǒng)的使用效果。

3.2 系統(tǒng)測試方案

在此次系統(tǒng)測試的過程中，將某高校得到的學生心理健康危機輔導課程量化處理為數(shù)據(jù)的形式，輸出到測試平臺中。使用文中設(shè)計系統(tǒng)與目前使用中的兩種評估系統(tǒng)即文獻[1]、文獻[2]中使用的系統(tǒng)，對上述目標數(shù)據(jù)中的風險情況進行評估與分析，如圖4 所示。在此次系統(tǒng)測試中，將風險值計算結(jié)果、評估等級查詢精準度以及系統(tǒng)評估處理時間作為測試中的對比指標。在此次系統(tǒng)測試中，將采用多次測試的形式以提升對比的精度。使用上述設(shè)定的系統(tǒng)測試方案完成系統(tǒng)測試，獲取有效的系統(tǒng)測試分析結(jié)果。

圖4 風險值計算結(jié)果對比

3.3 系統(tǒng)測試分析

通過上述測試結(jié)果可以看出，文中設(shè)計系統(tǒng)風險值計算結(jié)果的可靠性較高。根據(jù)系統(tǒng)測試結(jié)果可以看出，文中設(shè)計系統(tǒng)的風險值計算結(jié)果較為穩(wěn)定，在多次計算過程中，其計算精度長期維持在98%以上，且上下變化幅度較小，可見此系統(tǒng)的計算可靠性高。與文中設(shè)計系統(tǒng)的風險值計算結(jié)果對比可知，目前使用中的兩種系統(tǒng)風險值計算結(jié)果出現(xiàn)了大幅度波動的情況。根據(jù)以往研究可知，風險評估結(jié)果較少出現(xiàn)大幅度波動的情況，由此可知目前使用中的評估系統(tǒng)對于風險值的計算能力較差。

根據(jù)圖5 系統(tǒng)評估等級查詢精準度測試結(jié)果可以看出，文中設(shè)計系統(tǒng)的評估等級查詢精準度較高，最高可達到99%。說明此系統(tǒng)的風險值計算能力較強，保證了此測試結(jié)果的高精準度。通過分析目前使用中的兩種評估系統(tǒng)可以看出，由于風險值計算能力不足，導致其評估等級查詢精準度受到了嚴重的影響，查詢精準度較低，系統(tǒng)處理結(jié)果可信度不高。

圖5 評估等級查詢精準度測試結(jié)果

基于圖6 測試結(jié)果可知，文中設(shè)計系統(tǒng)的評估處理時間相較于目前使用中的系統(tǒng)較短，最短可在5 s 內(nèi)完成評估。通過對風險評估系統(tǒng)的全面研究分析可知，此系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間最長的模塊為風險值計算環(huán)節(jié)，由于文中設(shè)計系統(tǒng)的風險值計算能力較強，因此在此輪測試中，文中設(shè)計系統(tǒng)的系統(tǒng)評估處理時間較短，風險評估效率較高。

圖6 系統(tǒng)評估處理時間測試結(jié)果

綜合風險值計算、評估等級查詢精準度以及系統(tǒng)評估處理時間三部分測試結(jié)果可知，文中設(shè)計系統(tǒng)的使用效果優(yōu)于目前使用中的評估系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

學生是祖國的未來和民族的希望，但現(xiàn)如今學生心理問題頻發(fā)，造成了極為惡劣的社會影響。為了及時發(fā)現(xiàn)學生心理問題，避免意外發(fā)生，需要設(shè)計學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)，為此，本文對其展開研究。在原有的學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計新型學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)。首先設(shè)計系統(tǒng)硬件部分；再構(gòu)建心理輔導風險計算模型，實現(xiàn)風險值量化過程，并計算風險值隸屬度；最后，將評估結(jié)果引入此部分計算中，得到精確的評估等級，從而完成學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)實驗證明，設(shè)計系統(tǒng)評估精準度最高可達到99%，檢測時間最低為5 s，提升了評估性能。但由于時間所限，還未對全部因素進行分析，未來將會繼續(xù)加深對此方面的研究，以期為及時發(fā)現(xiàn)學生心理問題并進行心理輔導提供一定幫助。