基于人工智能技术的大学生网络成瘾预防与干预系统的设计与开发

欧阳叶

（长沙职业技术学院，湖南 长沙 410000）

0 引言

中国互联网信息中心（CNNIC）2021年8月发布了第48次《中国互联网络发展状况统计报告》，该报告显示：截止到2021年6月，我国网民总规模已达10.11亿，互联网普及率达71.6%，较2020年12月提升1.2个百分点[1]。同时，该报告还指出，5G网络建设稳步推进，5G手机用户数迅速扩大。在网络使用群体中20~29岁的青少年最多，达到17.4%。

毫无疑问，互联网为大学生们提供了非常宽广的发展平台以及丰富的学习资源，同时它也给大学生们提供了便捷的交流平台。凡事有利必有弊，网络给大学生们提供前所未有的便利的同时，也给他们带来了一定的负面影响。大学生们处于进入社会前的重要阶段，但他们还不够成熟，却又喜欢探索、好奇心强、自制力差、辨别力差，在应对一些问题没有良好的措施，使得虚拟网络往往成为他们逃避现实且满足娱乐化需求的工具[2]。很多大学生们沉迷于网络而不能自拔，他们学习欲望下降、注意力缺陷、精神衰退，这给很多家长和学校带来较大的痛苦，不知道该如何帮助网络成瘾的大学生，这也引起了很多心理学家的重视[3]。

在新冠疫情大流行的特殊时期，为响应习近平总书记“疫情就是命令，防控就是责任”的号召，基于教育部最新《高等学校学生心理健康教育指导纲要》总体目标中提出的“常见精神障碍和心理行为问题预防、识别、干预能力和水平不断提高”的要求，针对大学生群体长期接触网络，易产生依赖性的客观事实，课题组尝试运用心理专家先验知识和人工智能AI技术对大学生的网络成瘾程度自动预测和在线干预是非常必要的。

1 开发基础

目前国外用于网络成瘾治疗的干预方式主要来源于康复中心在治疗药物滥用障碍患者的实践过程中运用的社会心理治疗法[4]。社会心理疗法包括现实治疗、奈肯认知心理治疗、团体治疗、家庭治疗和多模态心理治疗。尽管社会心理疗法的有效性还有待证实，但其中网络成瘾者的认知行为治疗(CBTIA)方案的发展类似于对冲动控制障碍的治疗效果已得到普遍证实。动机性访谈法是美国在治疗酗酒者的基础上发展起来的一种用于干预网络成瘾的方法[5-7]。该疗法是一种指导性的以患者为中心的咨询方式，通过访谈治疗方式帮助患者探索和解决心理矛盾，从而引发患者决定改变行为，从而体现治疗效果。

我国于2008年由陆军总医院推出了首个《网络成瘾临床诊断标准》，确定了网络成瘾诊断科学规范的医学标准。次年，中国青少年网络协会和陆军总医院发布了我国首个《家庭预防网瘾指南》，指出网瘾救治是一个社会系统工程，不但需要医学界的积极干预，而且需要家庭、学校和社会各个方面积极参与。腾讯研究院联合北京师范大学于2017年发布了《儿童青少年网络健康使用指导手册》[8]，旨在结合“有限使用、选择使用、公开使用和工具性使用”四大原则，从时间管理、情绪管理技巧、应对同伴不良影响等多方面，多管齐下地指导青少年健康上网的准则和具体方法。关于大学生网络成瘾的心理干预，大部分是基于认知行为疗法的个体心理干预或团体心理辅导[9]。虽然面对面的干预方法和治疗效果被广大群体认可和接受，但由于干预的实施者和干预对象受到时间、空间、人数、隐私等多重条件的限制，因而无形中增加了干预方式的难度，难以大规模地覆盖和推广。为了破解传统心理干预方式的高成本、低效率、自主性难、匿名性弱等缺点，国外研究者另辟蹊径，尝试使用计算机辅助的心理咨询专家干预系统，开发比较成熟的预防与干预程序，突破时空限制，开启网络远程访问干预[10]。目前国外已经有一些研究者设计与开发了克服物质成瘾行为的心理干预网络系统，该系统应用于吸烟、酗酒等行为的远程干预后，效果还是较为显著的[11]。

设计与开发基于人工智能的预防与干预系统应用于网络成瘾是一种新的思路与方式。国内心理专家也通过调查发现，网络干预方式相对于传统面对面干预方式来说，能有效地减弱对大学生求助污名化和社会恐惧的负面影响，激发其求助意愿、增进其社交热情及行动力[12-14]。同时，在新冠肺炎(COVID-19)疫情大爆发的背景下，远程预防和干预还能够保持社交距离，有效减少交叉感染。

2 开发意义

在疫情防控期间，大学生更容易滋生网络成瘾。其一是家庭的结构和功能发生改变，家庭成了学堂。传统的线下课堂教学让位于线上教学，大学生的学习模式也发生了改变，充分利用手机和电脑等电子产品进行学习。其二是父母教育方式不当引发的亲子矛盾。大学生在家与父母相处的时间延长，父母在督促学习、多做家务，少玩手机方面简单粗暴，难免与孩子产生摩擦与冲突。其三是大学生自我管理能力弱。由于长期在家闲得无聊，大学生很多负面情绪无法释放，只得通过网络游戏、网络交友、网络追剧、网络购物、刷抖音，看微信，聊微博等疯狂娱乐行为释放压力、释放自我，以达到逃避现实的目的。那么，在疫情期间如何帮助大学生减少上网时间？远离网络成瘾呢？这是疫情防控期间家庭和学校所面临的重大现实问题。

目前我国尚没有关于网络成瘾的预防与干预系统。本系统的设计与开发有利于增强疫情防控期的心理援助。一是本系统基于网络成瘾研判量表，能够准确把握大学生网络成瘾的心理特征，不断提高大学生网络成瘾心理测评的科学性和准确性。二是本系统基于用户画像技术的网络成瘾预防技术，能考察出大学生的上网动机、网络行为和网络情绪，在网络成瘾早期及时干预，最大限度做到早预防早干预，揭示疫情防控对网络成瘾的影响，加强拒绝大学生网络成瘾的宣传教育。三是本系统在多阶段改变的理论基础上，建立大学生网络成瘾的多级干预体系，完善网络成瘾干预工作预案，有效阻止严重网络成瘾者个案的发生，并及时发现与转介疑似患有严重网络成瘾的大学生。四是本系统对于大学生网络成瘾电子档案的分析与整理，对其跟踪服务的信息化和自动化具有重要意义。五是本系统可以为大量的大学生提供网络成瘾的心理咨询服务，有望在节约时间和人力成本的同时，提高大学生自主参与率，缓解网络成瘾对大学生身心健康的影响，具有较高的社会公益效果。

3 系统设计

受疫情影响，大学生线上教学比例直线攀升，各类诊断、收集和报告大学生网络频繁访问行为异常数据的挖掘工具层出不穷，这为触发与判断网络成瘾预警与干预在线专家自助系统提供了可能性和可行性。网络成瘾用户画像脱胎于网络学习者画像的概念，促使大学生网络成瘾用户画像、可视化仪表盘等人工智能技术成为预测学生心理变化过程、提高大学生心理健康的有效途径。本系统旨在对网络成瘾的大学生数据进行聚类、抽象，从而对网络成瘾预警过程和求助意愿进行可视化表征，赋能在线自助干预与预防系统的“心理疫苗”的开发。

3.1 大学生网络成瘾的系统测评

3.1.1 构建大学生网络成瘾用户画像的标签体系

根据陆军总医院制定的《网络成瘾临床诊断标准》，课题组结合网络成瘾心理专家先验知识，依据网络成瘾理论模型，自编大学生网络成瘾量表，包括知（上网动机）、行（网络访问频繁模式）、情（网络成瘾心理测评）这三方面的量表。课题组调研并获取大学生网络成瘾者网络行为数据，搭建面向大学生网络成瘾者用户画像的多层标签体系，量化大学生网络成瘾者的行为特征，建构大学生网络成瘾者的整体描述：“对网络痴迷，减少或停止上网时会出现失控行为与戒断反应，平均每日连续使用网络时间达到或超过6个小时，且符合症状标准至少持续或超过3个月。”

3.1.2 基于标签体系采集用于描述大学生网络成瘾程度的数据

面向大学生网络成瘾者的用户画像构造算法，基于统计分析、决策树算法、回归分析等多种机器学习算法萃取用户特征，课题组能够快速、准确地整合出用于描述网络成瘾行为的特征。首先，课题组对线上采集数据进行清洗和预处理，提出利用双通道对大学生网络成瘾不同程度分别建模预测；其次，课题组提出多种特征萃取方法，用于构建面向大学生网络成瘾的多源特征体系解决高维特征问题；再次，为了充分利用多源特征，结合大学生网络成瘾程度划分标准，课题组进一步提出基于双层Xgboost的多视角融合框架用于系统自动生成大学生网络成瘾用户画像；最后，课题组采用专家标注的方式构造网络成瘾诊断初始训练样本，训练基于深层神经网络的多任务学习和类似词嵌入的用户嵌入等人工智能AI模型，用于预测大学生网络成瘾程度，构建用画像管理系统，实现用户画像的增、删、减等常规管理操作。

3.2 大学生网络成瘾干预方案的设计与开发

3.2.1 系统的原理

一是技术原理。本系统在ASP动态网页技术+SQL Server数据库基础上设计。用户利用客户端的浏览器，将请求提交给应用服务器。应用服务器根据用户提交的信息，通过定义服务接口函数识别用户的需求，找到匹配的在线干预目标和方法。同时应用服务器通过描述文件Tax-entity数据类型用于保存存储信息的主题；再依据WSDL描述文件，通过Axis提供的wsdl2java工具，自动生成自定义的数据类型及对应的服务器端代码（java类）框架和输出对应的部署描述符。在程序脚本运行的时候，wsdl2java工具还会实现java.io.Serializable接口，将处理后的内容自动生成Web服务反馈到客户端并显示SQL Server数据库的查询结果。同时，应用服务器各子系统提供的Web服务一起提供一个统一的访问方法，以满足为不同客户提供资源共享的要求[15-16]。

二是理论原理。本系统主要基于TTM理论编制有关网络成瘾的自我了解量表，通过改变的准备状态、改变目标和利益权衡练习之间的关系，对系统中的改变方法和改变步骤进行干预（详见图1）。该系统针对不同的改变阶段给予不同的处理，对理论中的利弊冲突抉择、抵制诱惑情境、自我控制策略等进行干预，语言的风格上结合经典动机激发理论与技术，强调大学生的自我能动性和自主学习力，不作主观臆断，不作心理暗示，也不贴标签，将自主选择权交回大学生手里。在自我控制策略模块中引入DM、CBT、REBT等认知取向的自助疗法，用以考察对大学生网络成瘾家庭动机、学习动机、社会动机、社交动机的改变，以及采用多阶段改变心理理论对系统起作用的多种效果评价。

图1 系统网络成瘾干预流程示意图

3.2.2 系统的功能模块与流程

课题组通过线上干预与线下干预的比较，开发多个功能子模块，包括系统管理模块、量表专区、专家预约、线上干预、自我了解、自助中心、集成接口和统计分析等，但不限于原有的心理咨询网上预约功能、在线测评功能、线上互动功能、健康上网自助功能等（详见图2）。同时，课题组基于多阶段改变心理理论的干预机制，从动态角度研制针对不同程度大学生网络成瘾者的线上系统干预流程。该系统语言的风格上结合动机激发技术，客观分析大学生网络成瘾的程度。该系统在自助中心引入了一些认知行为取向的自助方法(健康上网、疫情上网等)，先询问大学生网络成瘾者对自我上网状况的满意程度以及改变的利弊权衡比较并设定好改变目标。该系统再提供5种改变方案供大生网络成瘾者选择，如认知行为改变疗法、强化干预、厌恶干预法、家庭治疗、动机激励访谈等。该系统还采用分布式大数据高并发的web开发框架，集成远程实时可视化通信技术，可以实现一对一、一对多以及多对多的音视频互动技术，支持专家对大学生进行网络成瘾的预防与干预。

4 应用实践与展望

4.1 技术路线

课题组根据新时期“互联网+”的特性，分析大学生上网行为习惯，确定大学生网络成瘾的诊断标准。同时，课题组结合心理医生专业知识，突破大学生上网行为特征量化壁垒，制定用于面向大学生网络成瘾的系统用户画像标签体系。该系统创新基于网络成瘾理论模型的量表与学校上网行为管理系统数据属性融合机制，获取大学生网络成瘾行为现状评估的基础数据。

课题组重点研究基于人工智能AI的预测模型，量化并预测大学生网络成瘾程度。该系统高效处理系统采集的大学生上网行为数据和网络成瘾诊断数据，以解决多维度、多粒度描述不同大学生网络成瘾程度的难题。该系统突破多源特征提取技术、多视角特征融合技术，形成多级特征向量用于描述面向大学生网络成瘾的用户画像。

课题组基于多阶段改变心理理论并参考已有专家系统的经验，理顺面向大学生网络成瘾预防和干预系统的业务逻辑，抽象出业务层面的解决方案，开发设计出针对大学生健康上网的网络成瘾预防与干预系统。该系统将大学生网络成瘾预防和干预方案业务层面的解决方案转换为技术层面的设计架构和实现，并通过对照、追踪等方式考察在线干预的效果。

4.2 应用实践

本课题组致力于开发基于人工智能技术的大学生网络成瘾预防和干预系统平台，以实现远程无接触形式的网络成瘾预防与干预。研发初始，课题组针对其中的网络成瘾量表设计、用户画像标签体系搭建、多源多维度特征提取融合、网瘾程度量化及评估模型研究、网络成瘾干预方案等关键技术难点，采用理论研究分析、模型算法设计、模拟仿真测试与计算平台设计相结合的研究手段，综合运用心理学、计算机软件开发技术、智能学习技术、系统建模与仿真等多学科交叉研究方法，已经初步构建大学生网络成瘾侦测机制，实现网络行为标签化，并形成网络成瘾者用户画像，构建网络成瘾程度预测模型。但该系统还需要采用领域知识建模、性能因素分析、访谈与量表相结合的设计方法，以及标准场景实测、抽样调查验证相结合的实验手段，在突破基于人工智能技术的大学生网络成瘾线上预防与干预业务流程的关键技术上还任重道远，无法真正发挥基于多阶段改变心理理论的网络成瘾干预机制的优势。

图2 系统功能模块设计图

4.3 未来展望

多阶段改变心理理论认为：“行为的改变是一个连续的分阶段的过程”。对大学生网络成瘾的干预就是要驱使大学生网络成瘾者从行为改变的潜意识阶段向行为改变的情感诱惑阶段发展，从行为改变利益权衡阶段向行为改变行协意志阶段发展。因此，在干预前就需要先了解大学生网络成瘾者行为改变阶段的状况及其影响因素：一方面在研发系统之前，要加强人工智能技术研究，多方制订基于多阶段改变心理理论的大学生网络成瘾预防方案；另一方面，还需要加强系统的应用研究，增加系统功能模块的设计，考察其干预效果，并追踪完善系统缺陷。

5 总结

新冠肺炎疫情大背景下，准确把握大学生网络成瘾情况以及早预防、早干预尤为关键。一是大学生在生活中使用手机和接触网络是不可避免的，上网检索查询资料、网络课程学习、网上选课等网络使用极为普遍，如何将网络成瘾者从正常上网中判别出来，是解决大学生网络成瘾的关键。目前判断的主要方法是心理测评，但较难发现成瘾人群，主要是因为大学生具有相当的隐私保护意识，会隐瞒一些上网实际情况。二是尽管在线心理咨询平台众多，但大学生网络成瘾是受到忽略的。因为线上心理咨询从某种意义上来说也是利用网络成瘾的预防和自助知识来阻挡网络，其效果远不如面对面的咨询方式。加之在线心理咨询平台多为收费，不是大学生能消费起的。如能研发出特有的交互和个体化功能的大学生网络成瘾预防与干预系统未尝不是疫情期间的心理救援。三是目前解决大学生网络成瘾问题缺乏行之有效的手段。基于人工智能技术的大学生网络成瘾预防与干预系统，可远程预防和干预还能够保持社交距离，有效减少交叉感染，应用于大学生网络成瘾初期形成阶段，效果可能会出乎意外地好，可进一步值得推广使用，可作为深入研究后疫情时期大学生心理健康教育的工作方式。