震动影像技术系统在学生课堂情绪状态评估中的应用

顾红梅

(北京警察学院侦查系， 北京 102202)

0 引言

情绪是高等动物和人类心理结构中重要的组成部分，与人的日常生活密切相关。情绪的研究大多是来自于社会学意义上的行为学层面和情绪的生理机制层面。人的情绪表现从生理机制层面定义，就是大脑接受到人体情绪信号，将之分配到相应器官，这些器官会指挥人的头面部肌肉做出相应的位移，从而产生肉眼可见的情绪特征，产生喜、怒、哀、乐等表象。当人主动或者被动隐藏情绪的时候，其面部情绪特征则不易被人所见。但是从生物学角度判断，相应的器官和肌肉群仍在做相应的运动，只是这种运动会细微到肉眼不可见的程度，使用硬件设备可以捕捉这些相应的微反应。学生作为独立个体，具有自身独特的认知特点，因此，学生在课堂上的听课情绪状态，教师凭观察所得到的判断具有一定的主观性。学生在课堂上的情绪状态对学生的主观体验、学习态度都有普遍影响，具有直接决定了听课的效果，即知识的吸收和理解程度，因此，只有充分了解学生的情绪状态指标才能更好实施教学，才能完成人才培养的目标。

1 研究概述

震动影像技术依据生物测定学、人体热力学、脑神经学、生理心理学和视频影像学等领域的研究成果，融合了人工智能、大数据分析等手段，达到精准预判的目标。潜在情绪智能分析技术在公共安全(反恐)预警及大数据分析、个人心理健康检测、特殊岗位上岗前情绪检测、非接触式辅助测谎分析、兴趣及就业分析、心理学学术研究辅助等领域有着广泛的应用。

1.1 研究目的

一是借助震动影像技术系统的情绪功能模块对学生在上课期间的动态情绪微反应进行数据采集，同时对其进行深度统计分析，进一步研究学生课堂状态；二是依据课题研究成果，为教师调整授课模式提供科学数据，实现首都公安事业应用型人才的培养目标。

1.2 研究对象

选取警院在校学生一年级到四年级187人作为样本，其中包括本科、专科生；专业和方向涉及到侦查学、刑事技术学、治安学、交通管理学、特警方向和警犬技术方向；性别方面，男生和女生均有，期中男生人数占总人数85%。

1.3 研究方法

2 测试结果及分析讨论

2.1 按自然班的分析结果

2.1.1 数据集说明

本实验共包含5个数据集：一年级特警专业学生、二年级警犬专业学生、三年级交通管理专业学生、四年级侦查专业学生。

2.1.2 按自然班逐班分析

(1)一年级特警专业学生反映情绪状态的各指标均值、标准差以及各指标与均值的离散程度见表1。

表1 一年级特警专业学生数值

通过上表可知该班学生个体之间活力程度差异较大，即班级内学生与学生间的活力水平不均且差异较大，同时不难看出个体间神经质指标的差异程度也很大，表明学生个体间的情绪稳定性存在明显差异，很容易在一定诱因下发生情绪波动。

(2)二年级警犬专业1班学生反映情绪状态的各指标均值、标准差以及各指标与均值的离散程度见表2。

表2 二年级警犬专业1班学生数值

通过上表可知该班学生与学生之间活力程度差异较大，神经质指标的差异程度也很大。

(3)二年级警犬2班专业学生反映情绪状态的各指标均值、标准差以及各指标与均值的离散程度见表3。

通过上表可知该班学生与学生之间焦虑程度差异较大、压力程度差异较大、活力程度差异较大，神经质指标的差异程度也很大。

表3 二年级警犬专业2班学生数值

通过对警犬1班和2班学生情绪状态分析可知，虽然这两个班是独立的自然班，但是他们在情绪状态上呈现相似的特点和分布情况，可以说警犬专业学生的负面情绪较大，心情状态不很愉悦，整体情绪状态不太稳定。

(4)三年级交通管理专业学生反映情绪状态的各指标均值、标准差以及各指标与均值的离散程度见表4。

通过上表可知，该班学生个体之间活力程度差异较大，即班级内学生与学生间的活力水平不均；个

表4 三年级交通专业学生数值

体间神经质指标的差异程度也很大，表明学生个体间的情绪稳定性存在明显差异。

(5)四年级侦查专业学生反映情绪状态的各指标均值、标准差以及各指标与均值的离散程度见表5。

表5 四年级侦查学专业学生数值

通过上表可知，该班学生个体之间活力程度差异较大，即班级内学生与学生间的活力水平不均且差异较大，同时个体间神经质指标的差异程度极大，表明学生个体间的情绪稳定性存在明显差异，意味着该班学生情绪及其不稳定，很容易在一定诱因下发生情绪波动。这与该班级学生正处于毕业状态有关，他们内在情绪很容易波动，状态十分不稳定，可能很小的影响就会造成巨大情绪变化，引发系列问题。

2.1.3 各个班对比分析

(1)各班之间活力值平均水平如图1。

图1 活力水平

警犬1、2班活力平均值小于其他专业，即与其他专业班级相比，活力显得不足。

(2)各班之间神经质均值如图2。

图2 神经质水平

警犬1、2班神经质平均值明显大于其他专业，即与其他专业班级相比，神经质显得较高。表示情绪稳定性较差，很容易发生波动。

(3)各班之间活力差异度均值如图3。

图3 活力差异度

上图反映各班学生与学生之间活力度的差异，可见警犬1班和警犬2班学生与学生之间的差异较大，意味着在活力值上来说，警犬1班和2班的学生表现的活力水平参差不齐，差距较大。

(4)各班之间神经质差异度均值如图4。

图4 神经质差异度

由上图可以看出，14级侦查班学生与学生之间的神经质差异度一枝独秀，与其他班相比非常之大，说明该班学生在神经质方面个体之间的差异度较大，即神经质上表现出的水平极度参差不齐，比较不稳定。意味着这个班级很容易发生情绪波动，情绪状态十分不稳定。

2.2 整体分析

2.2.1 数据说明

对于学生情绪的把控，需要从宏观和微观角度同时着手，针对每一个班级要给予关注，而针对在校学生整体情况的把握也十分必要，这有利于学生管理决策层针对学生整体状态开展方向性的指导，针对突出问题能够及时掌握，针对不同情绪状态类型的学生采取有效调整措施。基于以上思想，该部分的分析是将所有班的学生汇合为一个整体，分析参与实验所有学生的情绪状态情况，掌握学生整体情绪状态分布。

2.2.2 整体分析概况，见表6。

表6 整体学生数值概况

按照相关的标准，整体而言警院学生的平均情绪状态都在可控范围之内，但在焦虑程度、活力程度、压力程度、神经质程度方面个体之间表现出的差异还是较大的。尤其是活力和神经质两项情绪指标，个体的水平是参差不齐的。这就意味着每个学生之间的活力水平和神经质水平差异度较大，凸显为学生群体情绪的不稳定性。

2.3 学生群组划分及结果分析

(1)采用模型说明：为了进一步深入分析学生的情绪状态，此处采用K-means聚类算法，对学生进行分类划分，即将情绪状态相似的同学划分到一个类别去。此处将学生群体划分为3类(还可以划分更多类别)。

(2)划分及结果及分析

我们将学生划分为3个类别，经过数学模型运算，第一类学生包含35人、第二类学生107人、第三类学生45人。

第一类学生(35人)情绪状态均值和标准差见表7。

第二类学生(107人)情绪状态均值和标准差见表8。

第三类学生(45人)情绪状态均值和标准差见表9。

(3)针对以下情绪状态对比三类人群的情况，见图5～11。

表7 第一类学生数值

表8 第二类学生数值

表9 第三类学生数值

图5 三类人群的攻击性数值

通过上图可知大部分学生的攻击性都较低，第一类学生的攻击性很高，意味着这一群体潜在状态较为愤怒，容易发怒。

图6 三类人群的焦虑数值

通过上图可知大部分学生的的焦虑水平较高，第二类学生的焦虑程度最大，且这一部分学生人数比例较大(107人)，意味大部分学生的状态表现出焦虑、紧张，这与外部环境和学校氛围不无关系。值得注意的是长时间的焦虑和紧张会引发学生的身心疲劳，对学生的身心健康十分不利，需要相关管理部门引起重视，调整管理策略，让学生的情绪能够得以放松和调整。

图7 三类人群的活力数值

通过上图可知学生的整体活力水平较好，但存在个体差异，表明学生间的活力水平差异较大，相关管理部门要对于那些活力不足的个体给予关注和疏导。

图8 三类人群的抑郁数值

抑郁这一指标反应的是学生们的内在心里情绪状态，可见第一类学生群体的内心抑郁水平最高，已接近正常值的上限，一旦有诱因的作用，很容易产生抑郁情绪，这一类群体的学生需要管理部门定期做好心里疏导工作，以免进入抑郁的负面状态。此外第三类学生的抑郁情绪也相对大部分学生显示较高水平，也应当给予关注。

图9 三类人群的压力数值

第三类学生群体的压力水平较高，且通过前面分析这部分学生的攻击性也较高，表明该类学生压力情绪较重，且很容易愤怒，是相对来说情绪比较脆弱的一类人群，需要基于更多的关注。

图10 三类人群的可疑数值

从上图可以获知第三类人群不但在之前的分析中显示出容易愤怒、压力较大，且这类人群可疑等级也较高，表示该类学生群体负面情绪较重。

图11 三类人群的神经质数值

通过对神经质这一指标的综合分析，第一类学生群体的神经质水平最高，表明他们的情绪十分敏感，精神状态不稳定，较之其他两类群体更容易发生情绪波动，结合前面的抑郁指标分析，这类学生精神状态容易波动的同时心里的抑郁情绪也较重，这类学生群体的状态也需要相关管理部门给予重视。

3 基于测试结果的正向情绪状态引导

借助震动影像技术系统的情绪功能模块，完成了不同年级、不同专业和不同学历的警院在校生的课堂情绪评估，现有数据整体情况看，学生的情绪状态均值没有偏离常模。

样本中的57%学生的情绪状态还是较为稳定的，充满活力，整体情绪比较积极向上，不容易愤怒，情绪的控制能力较强，不容易发生巨大的情绪波动。样本中43%学生当前处于较为焦虑、紧张和疲劳的状态，同时在负面情绪指标上都表现出不同的特点，需要深入分析可能存在的原因，如针对第一类学生的愤怒和情绪不稳定问题要进行调整，而针对第三类学生要定时为他们疏解压力，释放他们的愤怒情绪和压抑情绪。虽然以上问题通过授课教师的课堂反映能够得到印证，也还需要通过其他有效手段进一步验证评估结果。针对个别学生十大参数数据中攻击值、抑郁值和焦虑值等偏离常模的个体，有针对性加以观察和疏导，防止学生中出现打架斗殴等违规事件或者其他非正常事件(1)一名攻击值偏离常态的学生在测试后两个星期发生了殴打他人事件。。

总之，通过心理学实验的方法，客观评估学生课堂情绪状态，进一步探索教育教学规律，为推动公安人才培养和教学工作创新发展提供新思路。学校和教师要加强对学生的研究，“千禧代”学生已经进入高校，他们成长在一个思想舆论相对多元化的时代，网络和社交媒体伴随着他们的成长过程，因此与以往的在校大学生相比有其自身的特点，其思考问题的方式和行为表达与以往的学生相比发生了较大的变化，个性化的元素尤其突出，学校和教师要更多的研究学生的心理行为特点和规律，研究传道解惑的形式和路径，实现育人的目标。