學生心理智慧云服務應用程序的設計

楊惠 高熙龍 徐珺潔

摘要：針對國內目前尚不成熟的線上心理服務平臺生態體系，利用人工智能、Lucene搜索算法等設計與開發了學生心理智慧云服務應用程序。本App具有人機對話、心理測試、問題懸賞等功能，重點解決學生在與舍友、老師、家長、戀人等關系上的心理問題。本App充分利用人機對話與心理老師在線交流能方便有效地解決大學生的一般心理問題，緩解大學生心理壓力，降低治療費用，幫助高校大學生走出心理困境、增強心理意志、重塑健康人格。

關鍵詞：心理咨詢;人機交互;云服務平臺

中圖分類號：TP311.5 ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0102-05

Design of Cloud Service Application for Students' Psychological Intelligence

YANG Hui1， GAO Xi-long1， XU Jun-jie2

（1.School of Computer Science and Technology， Taizhou University，Taizhou 225300， China; 2. College of Educational Sciences， ?Taizhou University，Taizhou 225300， China）

Abstract： Aiming at the immature online psychological service platform ecosystem in China， this paper designs and develops a student psychological cloud service app based on Android by using artificial intelligence and Lucene search algorithm. This app has the functions of man-machine dialogue， psychological test， problem reward and so on. It focuses on solving students' psychological problems in the relationship with roommates， teachers， parents， lovers and so on. This app makes full use of man-machine dialogue and online communication with psychological teachers， which can easily and effectively solve the general psychological problems of college students， relieve the psychological pressure of college students， reduce the cost of treatment， help college students out of psychological difficulties， enhance psychological will， and reshape healthy personality.

Key words： psychological consulting; human-computer interaction; cloud services platform

1 引言

當前在校學生的心理健康狀況普遍處于亞健康狀況，國家要求各學校重視并分析解決學生的心理健康問題[1]。傳統的線下問診和高昂的心理治療費用阻礙了太多學生治療自己的心理疾病，這在一定程度上促進了線上心理咨詢平臺[2]的發展。結合人工智能與移動網絡技術設計開發的移動心理咨詢App，充分利用人機交互和心理老師在線咨詢功能，方便有效的解決學生一般心理問題，緩解學生的心理壓力和降低治療費用。文中充分考慮到學生的心理健康狀況和經濟能力等因素，重點解決其在與舍友、老師、家長、戀人等對象關系矛盾的問題?；谌斯ぶ悄?、人工神經網絡和Lucene搜索算法設計并開發了線上心理服務軟件學生心理智慧云服務應用程序，作為線下心理咨詢的重要補充。本軟件具有公益性、實用性和技術不可復制性等特點，其主打特色便是人機交互功能，能夠在一定程度上保護國內目前尚不成熟的線上心理服務平臺生態體系的良好發展，幫助在校學生維護心理健康。

2 系統設計

2.1 系統架構設計

本系統是基于Android系統的智能終端和學生心理智慧云服務應用軟件，用戶包括各個年齡段的在校學生，為學生解決常見的心理問題，并且充分利用學校心理教師資源，提供與學校心理老師溝通的平臺。用戶可以隨時打開APP使用人機對話功能與人工智能對話，或者直接向學校心理老師在線咨詢，以此為學生的心理健康安全保駕護航。

心理云服務App整理架構，如圖1所示。

2.2 系統功能模塊設計

該系統的服務端部署在遠程服務器，操作系統為Windows10，前后端分離部署。根據心理云服務系統的需求分析，系統分為首頁、動態、交互界面、我在你聽、設置五個界面。

功能模塊圖，如圖2所示。

文中設計與開發的學生心理智慧云服務應用程序主要涉及以下八大功能模塊。

1）心理測試

用戶根據需求選擇相應的心理測試，完成測試后得出用戶當前心理問題的相對科學的指標。測試結果可作為當前心理問題內容的參考。

2）放松練習

用戶根據心情狀況選擇適合自己的放松練習緩解心理壓力，如放松音樂、冥想練習等形式。

3）心理文章

用戶日?？刹榭聪嚓P心理知識和維持身心愉悅的文章，閱讀文章能幫助用戶了解自身心理狀況并放松心情。

4）心情日記

用戶日?？蛇M行心情記錄，以文字、表情、圖片、語音等形式，讓用戶在記錄心情的過程中排解心理壓力，放松心情。

5）動態

用戶可實時分享當下的心情，向平臺所有用戶提出心理問題。動態內容可以發布給所有用戶進行公開懸賞，已解決自己的心理問題。也可以只對自己開放，作為內心私密的空間。

6）人機交互

用戶的一些常見的心理問題可以向人工智能提出，人工智能能夠根據事先編寫好的常見心理問題的專業知識庫和用戶智能回答[3]，此功能可以幫助緩解心理咨詢師短缺的狀況。

7）在線咨詢

用戶在人機交互中未解決的問題，可選擇向學校老師進行在線咨詢，或者與老師預約線下見面的時間。

8）設置

本功能包含用戶基本信息、個性化界面設置、系統設置、我的客服等功能。

2.3 數據庫表設計

1）User（用戶表）存儲用戶相關信息，詳見表1所示。

2）MachineConversation（人機對話內容表）用戶與人工智能對話的內容，詳見表2所示。

3）Teachers（學校老師表）存儲學校老師的相關信息，詳見表3所示。

4）TeacherConversation（對話內容表）存儲用戶與學校老師的對話內容，詳見表4所示。

5）Test（心理測試表）存儲相關的心理測試和心理測試結果信息，詳見表5所示。

6）Article（心理文章表）存儲相關的心理文章信息，詳見表6所示。

3 系統開發

3.1 開發環境

本系統的開發基于大創項目《模擬未來聊天》，以MySQL作為數據庫，以Android Studio作為開發平臺，運用CSS和HTML、JavaScript、Python語言和Bootstrap框架[5]進行設計編寫。系統的前端采用HTML+CSS+JS+Java+Bootstrap實現，后端采用Django框架開發。用戶首先需要登錄自己的賬號，登錄方式為輸入用戶學校、學號，登錄完成后即可使用所有功能。

3.2 MVP模式

MVP的全稱是模型—視圖—展示器（Model-View-Presenter）[6]，Model負責管理數據，View負責界面顯示，Presenter負責業務邏輯的處理。

MVP的執行流程是，View與Model之間的交互均發生在Presenter內部。View與Presenter之間、Presenter與Model之間都實現雙向通信。Presenter負責觀察Model，如果Model發生改變就對View進行更新。

MVP的執行流程圖，如圖3所示。

在人機對話功能中，Model應包括學生常見心理問題的專業知識庫作為基礎數據，Presenter包含語言處理、搜索等核心算法的實現功能。View負責采集用戶的輸入信息，處理后發送給Presenter進行相應的數據分析，并與Model進行交互修改相應的數據，數據處理后將信息發送給View讓用戶能夠查看數據處理結果并等待用戶的下一次輸入。

3.3 Lucene搜索算法

Lucene算法能夠實現快速從數據庫中找到相應數據功能，Lucene是一個高性能的Java全文檢索工具包，它使用的是倒排文件索引結構[7]。Lucene是基于關鍵詞索引和查詢的，可以用二元搜索算法快速定位關鍵詞[8]。

實現時Lucene將索引數據分別作為詞典文件（Term Dictionary）、頻率文件（Frequencies）、位置文件（Positions）保存。其中詞典文件不僅保存每個關鍵詞，還保留指向頻率文件和位置文件的指針。通過指針可以找到該關鍵字的頻率信息和位置信息。

Lucene中使用了field的概念，用于表達信息所在位置（如標題、文章、URL中）。在建索引中，該field信息也記錄在詞典文件中，每個關鍵詞都有一個field信息（因為每個關鍵字一定屬于一個或多個field）。

為了減小索引文件的大小，Lucene對索引使用了壓縮技術。對詞典文件中的關鍵詞進行壓縮，并且大量用到對數字的壓縮，數字只保存與上一個值的差值。

進行搜索用戶首先輸入查詢語句，代碼對查詢語句進行詞法分析、語法分析及語言處理。然后搜索索引，得到符合語法樹的文檔，根據得到的文檔和查詢語句的相關性，對結果進行排序。最終得出查詢結果。

具體Lucene算法流程圖，如圖4所示。

4 實現與測試（Implementation and testing）

4.1 首頁

首頁，是軟件的開啟界面。在進入首頁之前，有一個廣告界面，用于心理知識普及或廣告展示。首頁界面包含心理測試、放松練習、心理文章、心情日志四個心理方面的輔助功能。能夠幫助用戶進行心理問題的了解、處理、記錄等操作。

以下展示廣告頁、首頁、心情日記界面三個界面，如圖5所示。

4.2 動態界面

動態界面中包含用戶發布內心想法、分享動態、問題懸賞等功能。用戶可將自己的心理問題懸賞出去，挑選滿意的回答支付賞金。其他用戶看到滿意的回答也可以給回答者支付賞金。在此過程中，平臺從中收取手續費。

以下展示動態、寫動態界面，如圖6所示。

4.3 人機交互界面

這是軟件的主界面。此功能將通過人工智能和Lucene搜索算法連接學生常見心理問題的專業知識庫來實現，最終能夠使用戶通過運用此頁面實現心理訴求的解決。此功能將專注于人際關系和情緒領域，人際關系領域將細分為4個方面，宿舍關系、親子關系、戀人關系、師生關系，情緒領域下分學業壓力。這5個方面將各自向下細分為5個關鍵詞并進行回答。形成初步的常見心理問題的專業知識庫后進行代碼實現。

心理問題選擇界面設置為抽屜樣式，用戶可以選擇心理問題的分類后打開抽屜進行問題的描述，與人工智能進行交流、排解，人工智能將智能回復。

以下展示心理問題選擇、人機交互界面，如圖7所示。

用戶完成咨詢后，將進行滿意度評價。用戶可根據對話滿意度選擇問題是否得到解決，如果選擇未解決，跳轉尋求后臺幫助或發動態選擇;如果問題得到解決，按照用戶意愿選擇是否打賞并且可以選擇將此次對話內容存入抽屜（保存）或者將對話內容粉粹（刪除）。

以下展示人機交互頁面結束提示界面，如圖8所示。

4.4 學校老師心理咨詢入口

我們將和學校合作，邀請學校內配備的心理老師入駐，為學生心理咨詢和預約提供入口。用戶可以在本軟件上和學校心理老師進行在線咨詢，或在線預約時間進行線下咨詢。用戶在選擇老師時，平臺提供老師的擅長心理領域、性別等資料供用戶選擇和查看。

以下展示我在你聽、對話內容界面，如圖9所示。

4.5 我的界面

此頁面包含個性化設置、開通會員、我的收藏、我的相冊、我的文件等功能。在點擊個人頭像后，可進入個人資料填寫界面。在點擊個性化設置后，可進入軟件設置界面，在此界面中進行整體顏色修改和系統設置等操作。

以下展示設置、個人主頁、個性化設置界面，如圖10所示。

5 結論

學生心理智慧云服務應用程序完善了國內目前尚不成熟的具有人機交互功能的心理咨詢系統空缺，將市面上現有的有關心理咨詢和心理輔助治療的功能組合在一起，再加上其獨有的創新功能（如人機交互），結合成一款專注于學生心理健康保護的應用，為學生提供既方便快捷又安全的線上心理健康監護與治療。其不局限于現有軟件僅僅有在線心理咨詢師預約、心理測試、心理文章等功能，而是在它們基礎之上建立常見心理問題的自動回答，并且與學校心理系統連接，與學生學校心理咨詢師共同守護學生的心理健康安全。為社會心理健康行業開發出一款適合于學生的心理咨詢平臺，真正實現了與“互聯網+”社會心理健康服務的結合。

目前心理咨詢行業信息化建設中人工智能進入心理行業將成為新常態，文中以Android操作系統為平臺，利用人工智能技術結合移動設備的便捷性，高效地將學校、社會的心理治療資源融合，實現了一款面向學生即時問答、治療心理問題的智能心理云手機App軟件。但仍有很多功能不夠完善，人工智能能夠回答的問題也很有限，需要進一步的研究和改進。今后將進一步豐富系統功能，提高人工智能回答問題的能力，擴充學生常見心理問題的專業知識庫，讓人工智能能夠解答更多用戶的問題，使更多的用戶受益，減少學生有心理健康的煩惱。同時不斷對頁面進行優化，提高頁面動態化的更新效果。此外還需擴展應用系統，如IOS、Windows等。

參考文獻：

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[2] 刁欣越，魏文博，李潔，等.線上心理咨詢平臺商業生態系統與可持續發展方式——基于“AI+RPA”模式的互聯網平臺研究[J].現代商業，2021（6）：25-29.

[3] 鞠曉峰，都軍，覃軍，等.人工智能在智能問答系統中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（3）：36-37.

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[7] 潘勝一.基于倒排索引的壓縮算法性能研究[D].杭州：杭州電子科技大學，2009.

[8] Hirsch L，Brunsdon T.A comparison of lucene search queries evolved as text classifiers[J].Applied Artificial Intelligence，2018，32（7/8）：768-784.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2021-05-10

基金項目：國家級創新訓練項目，模擬未來聊天（202012917004）

作者簡介：楊惠（1999—），女，本科生，研究方向為嵌入式系統開發;高熙龍（2000—），男，本科生，研究方向為嵌入式系統開發;徐珺潔（1999—），女，本科生，研究方向為學生心理健康。