學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)研究

姚震

（德州職業(yè)技術(shù)學院 山東省德州市 253000）

當前，學生心理健康是教育界所重點關(guān)注的一項內(nèi)容。為實現(xiàn)對學生心理健康狀況更為準確的評估，構(gòu)建學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)，以獲得更為準確的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，則是一項重要的工作。預計，通過應用該系統(tǒng)，能夠較為準確地對學生的當前心理狀態(tài)、心理行為規(guī)律等內(nèi)容進行量化評估，并根據(jù)評估結(jié)果為其提供指導，由此即可切實提高學生的心理健康水平。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)基本架構(gòu)

在系統(tǒng)設(shè)計前，設(shè)計人員預先對系統(tǒng)設(shè)計的基本需求進行分析，分析后確定該評估系統(tǒng)應當滿足以下幾方面的需求：

（1）盡量利用目標高?，F(xiàn)有的軟硬件條件進行系統(tǒng)設(shè)計，避免不必要的成本開支；

（2）緊密結(jié)合目標院校對學生心理健康輔導方面的要求，確保其做到直觀、方便、實用和安全；

（3）為方便系統(tǒng)在后續(xù)階段的維護和升級，采用模塊化程序設(shè)計方法進行設(shè)計；

（4）系統(tǒng)的最高權(quán)限下應當能夠進行數(shù)據(jù)的添加、刪除和修改等操作[1-2]。

因此，設(shè)計人員在設(shè)計該架構(gòu)時，始終結(jié)合以上幾方面的需求進行設(shè)計，同時考慮到本次系統(tǒng)設(shè)計工作的效率和實效性，沿用常規(guī)的B/S架構(gòu)體系展開設(shè)計[3-4]，該架構(gòu)共分為三層，具體層級及預期實現(xiàn)功能如表1。

表1：系統(tǒng)基本架構(gòu)層級及功能

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在此環(huán)節(jié)的設(shè)計中，設(shè)計人員考慮到數(shù)據(jù)存儲的穩(wěn)定性，使用MySQL型數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。同時結(jié)合該系統(tǒng)的實際需要，確定數(shù)據(jù)表中各種數(shù)據(jù)類型，具體如表2所示。

表2：主要數(shù)據(jù)表

考慮到該系統(tǒng)涉及到較多的數(shù)據(jù)信息，因此本次系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)庫的處理邏輯分為以下幾個步驟：

（1）將信息傳輸至數(shù)據(jù)庫；

（2）數(shù)據(jù)庫接收到信息后，判斷信息是否有效接收，對接收到的信息進行校驗；

（3）校驗通過的數(shù)據(jù)信息將被分類整理在數(shù)據(jù)庫中，而其他信息不進行存儲[5]。

同時，為確保所有數(shù)據(jù)得以安全保存，避免部分數(shù)據(jù)被惡意竊取，設(shè)計人員應用AES算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，其基本原理圖如圖1。

圖1：AES加密算法的基本原理

同時，為確保AES加密算法的有效性，本次設(shè)計中選擇DS420j儲存器，該器件的主要作用是，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為同一類型的數(shù)據(jù)后，方便AES加密算法流程的運行[6]。

2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

為確保系統(tǒng)硬件性能符合預期，本次硬件設(shè)計中，首先對主控芯片（MCU芯片）進行選擇，該模塊是整個風險評估系統(tǒng)的核心所在，主要用于將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對其進行處理與傳輸。在本環(huán)節(jié)的設(shè)計中，綜合考慮了MCU芯片的能耗、體積和速率等多方面的指標參數(shù)，選擇CortexTM-M3型號的MCU芯片，作為該評估系統(tǒng)硬件的主控芯片，該芯片具有48個引腳，并預設(shè)了28個I/O引腳，將相應的引腳同外部電路進行連接后，即可大幅度降低系統(tǒng)軟件算法設(shè)計難度，同時有效提升整個系統(tǒng)的優(yōu)化效果[7-8]。

在確定MCU芯片后，設(shè)計人員進一步對總線電路進行設(shè)計。考慮到多類型數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，且部分?shù)據(jù)可能需要進行異步傳輸，因此在總線電路設(shè)計上選擇RS323總線電路。該總線電路中共有25個引腳，分別能夠在不同的傳輸速率下，測試RS323總線電路是否能夠允許較大的電容負載，并確保該硬件能夠抑制不必要的噪聲干擾。具體來看，本次所選用的RS323電路的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2：RS323電路結(jié)構(gòu)示意圖

在此基礎(chǔ)上，為確保開發(fā)流程更加順利地進行，在本次研究中，使用高性能處理器和硬盤，以支撐開發(fā)流程。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.2.1 基本算法模型的構(gòu)建

為實現(xiàn)對學生心理健康風險的準確評估，首先構(gòu)建心理輔導風險計算模型，考慮到學生心理健康的評估要素與計算機信息安全風險評估模型有諸多相似之處，因此在本環(huán)節(jié)的設(shè)計中對既有的上述模型予以參考[9]，據(jù)此得出學生心理健康危機輔導風險計算公式如下：

A=f(B,C,D)=f(Ei,G(Ji,D))

在該公式中，B表示輔導方式；C表示學生心理健康脆弱程度；D表示影響學生心理健康風險的主要因素；Ei表示風險因素i對學生的影響程度；G表示學生所處的心理健康等級；Ji則表示心理健康危機輔導過程自身的脆弱程度。代入以上數(shù)據(jù)即可計算出最終的學生心理健康危機輔導風險

A。

在應用此公式的過程中，為進一步提升該公式計算結(jié)果的準確度，研究人員對心理輔導后發(fā)生風險的幾個原因進行了細化分解，共計分為三個指標：一是心理輔導的重要程度；二是出現(xiàn)風險的幾率；三是風險出現(xiàn)后帶來的負面影響的嚴重程度。結(jié)合這三個細化后的指標，對上文中的公式進行如下表示：

A=f(T,W,V)

在該公式中，T表示學生接受心理輔導的時間；W表示風險事件出現(xiàn)后給學生帶來的負面影響的嚴重程度；V則表示出現(xiàn)風險的幾率。代入以上數(shù)據(jù)即可計算出量化后的學生心理健康危機輔導風險值A(chǔ)。

在得到以上公式后，研究人員進一步參考相關(guān)文獻，以增函數(shù)的形式，將以上公式中的各種要素相乘，以實現(xiàn)對量化結(jié)果的計算，由此公式改寫為A=T?W?V，該公式中的各項指標含義與上文的公式相同。在此基礎(chǔ)上，研究人員即進一步獲取了T、W和V三個變量的取值范圍和量化單位，從而得到量化后的風險值A(chǔ)。

2.2.2 心理危機輔導風險評估算法設(shè)計

考慮到學生心理健康危機輔導環(huán)節(jié)涉及到的要素較多，因此本環(huán)節(jié)設(shè)計中，使用模糊邏輯的基本原理對算法進行整體設(shè)計。

在應用此種方法時，首先將心理危機輔導風險度區(qū)間設(shè)為一個集合X，在該集合中，具有相應的輔導論域G，在該輔導論域中，假定存在一個變量g，則輔導論域G的特征函數(shù)則可表示為fg，由此，該函數(shù)即滿足下列條件：

fg:g→{0,1}

g→fg={g0?X,g1∈X}

在以上兩個公式中，均采用了經(jīng)典集合理論中的部分概念，由此，X的特征函數(shù)在G區(qū)間內(nèi)的值則可等效替換為當fx=x時，其相對于區(qū)間G的隸屬度。在這一條件下，對于區(qū)間G中的任何一個要素，其均屬于fx的范疇之內(nèi)。根據(jù)以上推論，即可將輔導工作的風險值區(qū)間確定為閉區(qū)間[0,1]，在此基礎(chǔ)上，對相關(guān)公式做進一步處理，風險值的特征函數(shù)即轉(zhuǎn)換為隸屬函數(shù)αx(g)，其基本公式如下：

αx(g):X→[0,1]

g→αx(g)

通過以上計算過程，即可對學生心理健康危機輔導風險因素進行相對較為準確的研究與處理，但單憑以上公式尚不能達到更高的精確度。為克服以上局限，在本環(huán)節(jié)的研究中，融入原有的風險評估方法。設(shè)定原有評估方法存在一個評估結(jié)果S，該結(jié)果可細化為三個互不相等的數(shù)值t，p，q，則可在此基礎(chǔ)上對評估結(jié)果進行分析，評估結(jié)果滿足以下條件：

在獲得以上公式后，進一步分析風險評估結(jié)果的隸屬度，而后本次分析結(jié)果則作為最終結(jié)果予以輸出。通過以上分析步驟，即可進一步準確分析風險評估結(jié)果。在得到風險評估結(jié)果后，將其轉(zhuǎn)換為百分制，設(shè)立4個等級，每個等級的跨度為25分，分別為正常狀態(tài)（0-25）、輕微狀態(tài)（26-50）、較嚴重狀態(tài)（51-75）和嚴重狀態(tài)（76-100），當評估結(jié)果處于前兩種狀態(tài)時，系統(tǒng)不會進行相應處理，反之則會向系統(tǒng)管理員發(fā)出提示信息，以提示其進行相應的措施[10]。

為實現(xiàn)以上算法流程在系統(tǒng)中的應用，設(shè)計人員針對這些算法進行編程，再將編譯完成的程序代碼輸入到計算機中，該段程序代碼的主要內(nèi)容如表3所示。

表3：系統(tǒng)算法設(shè)計實現(xiàn)的主要代碼

通過執(zhí)行相應代碼后，該評估系統(tǒng)即可計算出相應結(jié)果數(shù)值，再將以上的算法和程序代碼等融入到已經(jīng)預先設(shè)計的硬件系統(tǒng)中，由此，學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)的基本框架即設(shè)計完成。

3 系統(tǒng)其他功能模塊設(shè)計

3.1 登陸模塊設(shè)計

為確保操作人員實現(xiàn)登錄系統(tǒng)操作，在此模塊設(shè)計環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員主要編寫了以下的代碼段：登錄窗體、尺寸及顏色的設(shè)置；登錄用戶名和密碼的識別、以及登錄驗證碼的設(shè)置和識別等。在以上各段代碼得到執(zhí)行后，系統(tǒng)將向操作人員展示一個符合操作習慣的登錄界面，由操作人員按照提示輸入用戶名、密碼和驗證碼后，系統(tǒng)自動進行識別驗證，如驗證通過則可登錄系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)安全模塊設(shè)計

學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)在實際應用中，存儲著較多的學生信息，且其中的大部分信息都屬于隱私信息，這就對該系統(tǒng)的安全性帶來了更高的要求。為確保該系統(tǒng)能夠滿足預期要求，在本環(huán)節(jié)的設(shè)計中，基于RSA算法，引入系統(tǒng)數(shù)據(jù)分類器模塊來提升整體系統(tǒng)的安全性。在本次應用的系統(tǒng)數(shù)據(jù)分類器模塊中，包含有規(guī)則庫，內(nèi)部存放數(shù)據(jù)信息的分類規(guī)則，規(guī)則庫根據(jù)RSA加密算法，生成對攻擊代碼的識別規(guī)則，再根據(jù)該識別規(guī)則對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行捕捉。待捕捉到可疑的攻擊代碼數(shù)據(jù)后，按照數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一模式，對其進行模擬量化，在模擬量化的過程中設(shè)置搜索引擎，將模擬量化后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，如此，在后續(xù)的環(huán)節(jié)中只需通過特征查找功能，即可有效識別各種可能的攻擊行為，并給予必要的防范措施。

3.3 用戶管理模塊設(shè)計

在該學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)中，賬戶共計分為兩類，一是常規(guī)的用戶賬戶，主要為心理健康輔導工作人員提供相應功能，二是管理員賬戶，其主要對整體系統(tǒng)進行控制。具體來看，在該模塊當中，主要面向用戶的個人信息和操作權(quán)限兩個組成部分，在該模塊下，用戶必須注冊賬號并輸入正確的賬號密碼后，才能對此系統(tǒng)進行訪問，這種設(shè)計有效確保系統(tǒng)的安全運行。在此基礎(chǔ)上，為了進一步提高系統(tǒng)的安全性，在該模塊的密碼設(shè)計中，基于MD5算法，設(shè)置數(shù)字和大小寫字母的混合密碼模式，并確保密碼長度在20位，有效降低了密碼被暴力破解的可能。該密碼作為用戶登錄系統(tǒng)平臺的主要依據(jù)，當用戶登錄系統(tǒng)平臺后，根據(jù)用戶身份的不同，平臺將對用戶賦予其應有的操作權(quán)限，避免出現(xiàn)非法訪問等情況。另一方面，為實現(xiàn)對相關(guān)用戶賬戶行為的管理，本次基于監(jiān)控模塊，通過調(diào)用get_user_monitor_data(self)函數(shù)進行監(jiān)控，以實時查看用戶的操作行為，避免用戶出現(xiàn)非法操作等問題。

3.4 系統(tǒng)整體管理模塊設(shè)計

系統(tǒng)整體管理模塊的功能主要面向該系統(tǒng)的管理員賬戶，通過執(zhí)行相應操作確保系統(tǒng)始終處于正常運行狀態(tài)。具體來看，在本次設(shè)計中，該模塊主要包括針對數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)集和系統(tǒng)權(quán)限等方面的管理。其中，系統(tǒng)權(quán)限管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)不同用戶的權(quán)限的設(shè)定與調(diào)整，避免出現(xiàn)非法操作，亦可實現(xiàn)對事實表的編輯；數(shù)據(jù)庫的管理主要是指對數(shù)據(jù)庫中部分數(shù)據(jù)表的編輯和維護，如需在數(shù)據(jù)庫中添加新的數(shù)據(jù)表，則首先明確添加對象，并且輸入端在數(shù)據(jù)表中；另外，在系統(tǒng)界面逐步選擇源表與元數(shù)據(jù)庫，在順利實現(xiàn)上述任務(wù)之后，自動顯示源表字段；之后對需要目標字段進行選擇，在目標字段列表框中添加。

3.5 統(tǒng)計分析模塊

為實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，設(shè)計人員引入統(tǒng)計分析模塊，該模塊主要應用C4.5算法進行設(shè)計。在本環(huán)節(jié)的設(shè)計中，C4.5算法主要包括以下兩方面的內(nèi)容：一是決策樹算法部分，主要基于原始數(shù)據(jù)劃分數(shù)據(jù)集，并選出最優(yōu)特征索引；二是進行決策樹的繪制，此環(huán)節(jié)主要是確定“樹”的“葉子節(jié)點”和“層數(shù)”等信息，而后進行相應的繪制；此環(huán)節(jié)完成后使用樣本數(shù)據(jù)進行測試，以完成C4.5算法的最終應用。這種算法對于數(shù)據(jù)屬性的判別，主要基于信息增益率加以實現(xiàn)，使得這種算法在數(shù)據(jù)處理效率和準確性上更具優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的ID3等算法相比，其綜合性能更為突出。在此基礎(chǔ)上，引入云計算技術(shù)對數(shù)據(jù)做進一步的統(tǒng)計分析，分析后的結(jié)果則生成各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表。

4 系統(tǒng)實際測試

4.1 系統(tǒng)測試環(huán)境的研究

為探究本次設(shè)計的學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)的最終效果，在測試環(huán)節(jié)中，選用同類的兩種系統(tǒng)進行對比測試。為確保測試環(huán)境的可靠性，以盡可能消除干擾因素，提供更為準確的測試結(jié)果。為達到預期測試目標，本環(huán)節(jié)應用分布式架構(gòu)，對系統(tǒng)測試環(huán)境進行搭建，共計部署4個節(jié)點，其中一臺綜合服務(wù)器作為主測試節(jié)點，另外三臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器作為分測試節(jié)點。具體來看，所有測試用服務(wù)器均采用CentOS7.0操作系統(tǒng)，其基本性能參數(shù)為：8核CPU4GB內(nèi)存、20GB硬盤、2MB帶寬。

4.2 系統(tǒng)測試方案設(shè)計及測試結(jié)果分析

在此次系統(tǒng)測試環(huán)節(jié)當中，測試人員結(jié)合某高校的學生心理健康危機輔導課程相關(guān)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)分別輸入到待測的三個評估系統(tǒng)中進行測試，并進行多次測試來提升測試結(jié)果的精度。本次測試首先針對風險值計算精度進行對比，測試結(jié)果如表4所示。

表4：風險值計算精度測試結(jié)果（單位：%）

從表4中的風險值計算精度測試結(jié)果對比中不難看出，在本次設(shè)計的系統(tǒng)中，對于風險值計算結(jié)果參數(shù)方面有著較高的可靠性，且風險值計算結(jié)果也相對較為穩(wěn)定，其計算精度始終維持在98%以上。而與此同時，測試選用的兩種對比系統(tǒng)在精度測試結(jié)果上則相對偏低，且在計算精度結(jié)果上也呈現(xiàn)出更為明顯的波動。據(jù)此可知，本次設(shè)計的評估系統(tǒng)對于風險值計算方面，有著相對更高的計算能力。

在以上參數(shù)測試完成后，進一步測試風險等級查詢精度，各個系統(tǒng)的計算結(jié)果如表5所示。

表5：評估等級查詢精確度測試結(jié)果對比

從表5中的數(shù)據(jù)對比可知，本次設(shè)計的風險評估系統(tǒng)在等級查詢精確度方面同樣較具優(yōu)勢。證明該系統(tǒng)的風險值計算能力相對較強，有著較高的可信度。

在此基礎(chǔ)上，進一步分析該風險評估系統(tǒng)的評估處理時間，通過測試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在高并發(fā)狀態(tài)下仍可在5.0s內(nèi)完成評估流程，這就證明本次所設(shè)計的風險評估系統(tǒng)有著相對更高的工作效率，相較于其他的對比系統(tǒng)而言，其在綜合性能上的優(yōu)勢也更為突出。

以上測試環(huán)節(jié)完成后，測試人員對該評估系統(tǒng)的界面也進行了相應測試。此階段的測試中，工作人員主要對該評估系統(tǒng)的界面功能模塊布局、顏色搭配和控件放置位置等進行測試，確保其能夠符合操作者的使用習慣。通過實際調(diào)查反饋后發(fā)現(xiàn)，近90%的操作人員都表示該評估系統(tǒng)在界面設(shè)計上相對較為合理，符合其日常操作習慣，并能夠滿足相應功能需要。

5 結(jié)束語

整體來看，在本次的研究工作中，在原有的研究基礎(chǔ)上尋求進一步突破，研究設(shè)計了新型學生心理健康危機輔導風險評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)部嵌入了相對較為專業(yè)的心理輔導風險計算模型，并在硬件和各個模塊的加持之下，能夠快速準確地實現(xiàn)風險值的量化過程，繼而得到精確的評估等級，完成學生心理健康危機輔導風險的準確評估。從本次系統(tǒng)的測試環(huán)節(jié)來看，其在評估精準度和檢測時間等主要指標上都較具優(yōu)勢，有望在未來的學生心理健康輔導領(lǐng)域中得到一定的應用。當然，由于各種原因的限制，本次研究也難免存在一定的疏漏之處，因此在今后的研究中將嘗試引入更多的智能算法方面的技術(shù)，以期進一步提升該評估系統(tǒng)的綜合性能。