基于隨機(jī)森林模型的新冠疫情下大學(xué)生心理健康影響因素分析*

王振杰，彭求實(shí)，陳禹江，郭姿樂(lè)

(北京大學(xué) 人口研究所，北京 100871)

一種新的冠狀病毒(COVID-19)引起了急性傳染性肺炎的爆發(fā)其傳染性更強(qiáng)且沒(méi)有特別有效的治療方式方法。由于COVID-19其自身的極高傳染性，世界大部分國(guó)都實(shí)施嚴(yán)格的旅行禁令和隔離措施，這些措施有效控制了疫情的傳播，但與此同時(shí)無(wú)法避免地引起公眾的集體焦慮和恐慌。國(guó)內(nèi)有研究結(jié)果顯示，此次疫情對(duì)大學(xué)生心理健康狀況造成很巨大的沖擊和影響[1]。如果不探究其中的影響因素，可能會(huì)引發(fā)一系列負(fù)面事件。隨機(jī)森林模型能在不增加計(jì)算機(jī)運(yùn)算量的基礎(chǔ)上較大規(guī)模地增加模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和對(duì)變量的重要性進(jìn)行排序，并且對(duì)變量分布沒(méi)有特殊的要求。因此，本研究擬用隨機(jī)森林模型和Logistics回歸相結(jié)合的方法探索新冠疫情下大學(xué)生心理狀況及其影響因素，并根據(jù)分析結(jié)果提出后疫情時(shí)期相關(guān)建議。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

本調(diào)查實(shí)施于2020年3月1日～2020年4月1日，通過(guò)問(wèn)卷星對(duì)北京某大學(xué)在讀的一至四年級(jí)大學(xué)生進(jìn)行匿名在線(xiàn)調(diào)查。所有調(diào)查對(duì)象均自愿參加，并簽署知情同意書(shū)。

一般情況調(diào)查表包括年齡、性別、年級(jí)、家庭情況、重大生活事件等等社會(huì)人口學(xué)資料。心理狀況部分主要為癥狀自評(píng)量表(SCL-90)。該量表包含90個(gè)項(xiàng)目，被分為10個(gè)因子，分別反映10個(gè)方面的心理癥狀，內(nèi)容涵蓋了精神病癥狀學(xué)和行為學(xué)，包括軀體化(主要反映主觀的身體不適感)、強(qiáng)迫癥狀、人際關(guān)系敏感(主要指某些個(gè)人不自在感和自卑感)、抑郁、焦慮、敵對(duì)、恐怖、偏執(zhí)、精神病性(反映精神分裂樣癥狀)和飲食睡眠。SCL-90總分450分，得分越高表示癥狀越嚴(yán)重，各子項(xiàng)目得分之和記為總分，<160分為陰性，≥160分為陽(yáng)性；二是陽(yáng)性項(xiàng)目相加法，即單項(xiàng)分≥2分視為陽(yáng)性項(xiàng)目，項(xiàng)目數(shù)≥43項(xiàng)為總體陽(yáng)性，<43項(xiàng)為總體陰性[2-3]。變量賦值見(jiàn)表1

表1 變量賦值表

1.2 統(tǒng)計(jì)分析

隨機(jī)森林在運(yùn)算量沒(méi)有顯著提高的前提下能夠大幅提高預(yù)測(cè)精度，并且對(duì)多元共線(xiàn)性不敏感，可以用于幾乎任何一種預(yù)測(cè)問(wèn)題,被譽(yù)為最好的算法之一[4-6]。通過(guò)Gini系數(shù)計(jì)算出各個(gè)變量對(duì)分類(lèi)樹(shù)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)觀測(cè)值的影響，然后隨機(jī)森林模型對(duì)變量進(jìn)行排序[4,7]。根據(jù)變量重要性排序結(jié)果進(jìn)行逐步隨機(jī)森林模型擬合，并將袋外估算誤差率最小的自變量集再納入logistic回歸模型。本研究以統(tǒng)計(jì)分析以P< 0.05作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，隨機(jī)森林模型和統(tǒng)計(jì)分析均在R 3.6.2中進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

本次研究通過(guò)問(wèn)卷星在線(xiàn)收集259人，約15%的樣本存在心理問(wèn)題。調(diào)查對(duì)象的基本情況如表2所示。

表2 調(diào)查對(duì)象基本情況

2.2 隨機(jī)森林

(1)森林?jǐn)?shù)目選擇

隨機(jī)森林模型隨機(jī)種子數(shù)設(shè)為222，分析結(jié)果顯示，心理狀況得分隨機(jī)森林模型、總體項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林模型均當(dāng)樹(shù)的數(shù)量大于1000棵樹(shù)以后誤差率平穩(wěn)(圖1-2)。因此，心理狀況得分隨機(jī)森林模型、總體項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林模型樹(shù)的數(shù)量選擇1000。

圖1 心理狀況得分隨機(jī)森林模型

圖2 總體項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林模型

(2)變量重要性排序

隨機(jī)森林模型隨機(jī)種子數(shù)設(shè)為222，分析結(jié)果顯示，心理狀況得分隨機(jī)森林模型各變量重要性由高到低依次為(圖3)：年級(jí)、父親的文化程度、母親的文化程度、民族、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件、居住地、性別。

圖3 心理狀況得分隨機(jī)森林變量重要性排序圖

隨機(jī)森林模型隨機(jī)種子數(shù)設(shè)為222，分析結(jié)果顯示，總體項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林模型各變量重要性由高到低依次為(圖4)：年級(jí)、母親的文化程度、父親的文化程度、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件、居住地、民族、性別。

圖4 總體項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林變量重要性排序圖

(3)降維

根據(jù)自變量重要性排序結(jié)果，從評(píng)分最高的變量開(kāi)始進(jìn)行逐步隨機(jī)森林。心理狀況得分隨機(jī)森林模型分析結(jié)果顯示(圖5)，當(dāng)變量數(shù)為5時(shí)袋外估算誤差率最低。自變量重要性評(píng)分排名前五的變量依次是年級(jí)、父親的文化程度、母親的文化程度、民族、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件?？傮w項(xiàng)目數(shù)隨機(jī)森林模型分析結(jié)果顯示(圖6)，自變量重要性評(píng)分排名前五的變量依次是年級(jí)、母親的文化程度、父親的文化程度、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件、居住地。

圖5 心理狀況得分逐步隨機(jī)森林分析結(jié)果

圖6 總體項(xiàng)目數(shù)逐步隨機(jī)森林分析結(jié)果

2.3 多因素logistic回歸分析

分別將逐步隨機(jī)森林模型中重要性排名前五的自變量集納入心理狀況得分logistics回歸模型和總體項(xiàng)目數(shù)logistics回歸模型(表3-4)。心理狀況得分多因素logistic回歸模型結(jié)果顯示，新冠疫情下漢族大學(xué)生存在心理問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)是少數(shù)民族大學(xué)生的0.29倍?？傮w項(xiàng)目數(shù)多因素logistic回歸模型顯示，大二年級(jí)大學(xué)生心理狀況陽(yáng)性項(xiàng)目數(shù)(大于43項(xiàng))的風(fēng)險(xiǎn)是大一年級(jí)大學(xué)生的2.23倍。

3 討論

2020年新冠肺炎疫情在全球范圍內(nèi)爆發(fā)，不僅對(duì)社會(huì)各領(lǐng)域產(chǎn)生了直接或間接的影響[1]，也對(duì)國(guó)民的心理健康造成了嚴(yán)重威脅。為加強(qiáng)疫情防控，各高校實(shí)施延遲開(kāi)學(xué)、線(xiàn)上教學(xué)等措施，大學(xué)生群體原本的日常生活和學(xué)習(xí)受到影響。且隨著居家時(shí)間的延長(zhǎng)，越來(lái)越多大學(xué)生可能出現(xiàn)恐慌、焦慮等負(fù)面心理，這對(duì)其心理健康狀況及未來(lái)發(fā)展都可能產(chǎn)生一定的沖擊。本研究結(jié)果顯示有心理問(wèn)題的大學(xué)生比例約為15%，略高于非疫情期間的研究結(jié)果[8]。所以，疫情常態(tài)化期間更應(yīng)重視大學(xué)生的心理健康問(wèn)題，實(shí)時(shí)對(duì)大學(xué)生心理健康動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以期提高心理健康教育的針對(duì)性和科學(xué)性，及早預(yù)防與發(fā)現(xiàn)，有效干預(yù)與治療問(wèn)題，改善大學(xué)生的心理健康狀況。

隨機(jī)森林作為一種非參數(shù)回歸技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)具有良好的適應(yīng)性，可給出各自變量對(duì)因變量的重要性排序，對(duì)后續(xù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析具有較高參考價(jià)值，提供統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)效能[9-10]。本研究分析結(jié)果顯示自變量數(shù)為5時(shí)袋外估算誤差率最低，心理狀況得分模型排名前五的影響的變量分別為年級(jí)、父親的文化程度、母親的文化程度、民族、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件；總體項(xiàng)目數(shù)模型自變量為年級(jí)、母親的文化程度、父親的文化程度、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件、居住地。

大二年級(jí)的大學(xué)生總體陽(yáng)性項(xiàng)目數(shù)比例的危險(xiǎn)高于大一年級(jí)的大學(xué)生。本研究中，大二年級(jí)大學(xué)生心理狀況陽(yáng)性項(xiàng)目數(shù)(大于43項(xiàng))的風(fēng)險(xiǎn)是大一年級(jí)大學(xué)生的2.23倍，該結(jié)果與國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于不同年級(jí)大學(xué)生心理健康的研究結(jié)果一致[11-12]。張百軍等(2014)在對(duì)796名河北省三所高校全日制在校大學(xué)生的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，二年級(jí)大學(xué)生的心理健康狀況相對(duì)于其他年級(jí)學(xué)生較差，主要原因是在生活、學(xué)業(yè)或就業(yè)等方面的矛盾日益增多導(dǎo)致的。劉民等(2002)研究也認(rèn)為，不同年級(jí)在校生心理健康水平存在明顯差異，其中大二年級(jí)學(xué)生的心理問(wèn)題最為嚴(yán)重。大二年級(jí)大學(xué)生異常心理問(wèn)題檢出率高于大一年級(jí)，這可能是因?yàn)榇蠖W(xué)生剛進(jìn)校的新鮮感消失，人際關(guān)系敏感，學(xué)業(yè)壓力繁重等原因造成的，故對(duì)于突發(fā)事件的心理承受能力也相對(duì)較低。而大一學(xué)生心理狀況優(yōu)于其它年級(jí)，導(dǎo)致這種情況的主要原因可能是新生課程、學(xué)業(yè)壓力較小等。

表3 心理狀況得分多因素logistic回歸分析

表4 總體陽(yáng)性項(xiàng)目數(shù)多因素logistic回歸分析

少數(shù)民族大學(xué)生發(fā)生心理問(wèn)題危險(xiǎn)低于漢族大學(xué)生。本研究結(jié)果顯示，新冠疫情下漢族大學(xué)生存在心理問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)是少數(shù)民族大學(xué)生的0.29倍，這一研究結(jié)果與其他學(xué)者關(guān)于少數(shù)民族大學(xué)生心理健康水平狀況基本一致[13-14]。羅鳴春等(2010)研究指出，近15年來(lái)少數(shù)民族大學(xué)生的心理健康狀況基本穩(wěn)定，其總體水平略高于全國(guó)大學(xué)生平均水平。辛素飛等(2019)對(duì)1991-2015年間采用測(cè)查SCL-90測(cè)查少數(shù)民族心理健康水平的多篇文獻(xiàn)進(jìn)行橫斷歷史的元分析顯示，少數(shù)民族大學(xué)生在各因子上的得分呈下降趨勢(shì)，即少數(shù)民族大學(xué)生的心理健康水平整體上逐年提升。辛素飛等在研究中指出，社會(huì)變遷帶來(lái)的教育、就業(yè)、經(jīng)濟(jì)狀況的變化，貫徹落實(shí)民族融合政策帶來(lái)的民族關(guān)系的融合，以及國(guó)家對(duì)于大學(xué)生心理教育的重視程度增加等，在一定程度上緩解了少數(shù)民族大學(xué)生的心理壓力，促進(jìn)其人際關(guān)系及心理健康狀況的改善，有效提高了民族生的心理健康整體發(fā)展。此外，在本研究中，漢族大學(xué)生樣本量(占92.3%)較多，存在一定偏倚風(fēng)險(xiǎn)，這也可能是漢族大學(xué)生出現(xiàn)心理問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)要高于少數(shù)民族大學(xué)生的原因之一。當(dāng)前，關(guān)于疫情之下不同民族大學(xué)生心理健康狀況的調(diào)查研究仍較少，未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)方面的研究，更多地關(guān)注各民族大學(xué)生的心理健康問(wèn)題，以提出有針對(duì)性的心理干預(yù)與教育措施。

綜上所述，隨機(jī)森林模型能在不增加運(yùn)算量的基礎(chǔ)上提高模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和對(duì)變量的重要性進(jìn)行排序，隨機(jī)森林模型與Logistics回歸相結(jié)合是有效進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的一種路徑。通過(guò)隨機(jī)森林模型分析發(fā)現(xiàn)，影響新冠疫情期間大學(xué)生心理健康的影響因素依次為年級(jí)、父親的文化程度、母親的文化程度、民族、是否發(fā)生過(guò)重大生活事件、居住地?；诒狙芯拷Y(jié)果，建議后疫情時(shí)期：①高校應(yīng)積極建立或完善在校大學(xué)生心理檔案系統(tǒng)[15]，開(kāi)展周期性心理健康狀態(tài)檢測(cè)，特別是疫情期間的心理狀態(tài)以早發(fā)現(xiàn)早干預(yù)。此外，對(duì)于不同年級(jí)、不同民族、不同地區(qū)的大學(xué)生應(yīng)采取有針對(duì)性的干預(yù)措施，“對(duì)癥下藥”。通過(guò)多種方式，如微信、QQ群、騰訊會(huì)議開(kāi)展專(zhuān)題活動(dòng)等手段來(lái)預(yù)防新冠疫情和疫情常態(tài)化可能對(duì)大學(xué)生心理健康產(chǎn)生長(zhǎng)期影響；②學(xué)校應(yīng)開(kāi)展以專(zhuān)業(yè)心理輔導(dǎo)專(zhuān)員為主，院系輔導(dǎo)員為輔的心理輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)[15]，將心理健康教育作為必修課，輔以學(xué)生心理疏導(dǎo)工作，提升在校生心理健康整體水平；③進(jìn)行COVID-19相關(guān)知識(shí)健康教育，讓大學(xué)生全面了解疫情常態(tài)化下的相關(guān)信息，辨別真?zhèn)危蛊涓臃e極地面對(duì)COVID-19的疫情，提高自我調(diào)節(jié)能力以應(yīng)對(duì)負(fù)面情緒，特別是對(duì)應(yīng)激性生活事件的應(yīng)對(duì)能力，養(yǎng)成良好的行為與思考方式；④疫情期間，家庭也應(yīng)給予足夠的引導(dǎo)與支持[16]，緩和大學(xué)生居家的消極情緒，減少應(yīng)激事件帶來(lái)的不良影響。