序列模式挖掘在心理危機干預(yù)技能評估中的應(yīng)用

董旻曄 ，賈芷瑩 ，董圣潔 ，施貞夙, ，李國紅

1. 上海交通大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，上海200025；2. 上海交通大學(xué)中國醫(yī)院發(fā)展研究院衛(wèi)生技術(shù)評估研究所，上海200025；3. 上海唯晶信息科技有限公司，上海 200025

超過30%的中國大學(xué)生存在心理障礙，大學(xué)生自殺和傷害他人的行為大多與心理危機有關(guān)[1]。學(xué)校是學(xué)生活動的主要場所，危機干預(yù)預(yù)防和處理工作的開展，有賴于學(xué)校心理健康服務(wù)人員。然而，他們往往缺乏必要的應(yīng)對危機問題的專業(yè)知識和能力[2]，無法及時有效地向主動尋求幫助或需要幫助的學(xué)生提供服務(wù)[3]。一項針對全國1 117名學(xué)校心理健康服務(wù)人員的調(diào)查[4]顯示，24.3%的高校心理健康服務(wù)人員和38.9%的中小學(xué)心理健康服務(wù)人員未在國內(nèi)專業(yè)機構(gòu)學(xué)習(xí)過心理健康相關(guān)理論課程。在我國心理健康服務(wù)人員中，自評勝任特征水平達“比較符合”的人不足半數(shù)，占比僅為44.8%[5]。

基于情境學(xué)習(xí)理論和在線模擬技術(shù)開發(fā)的情境互動在線課程對于提高學(xué)習(xí)者危機干預(yù)技能具有良好的效果[6]。在線學(xué)習(xí)平臺記錄的大量學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)也為學(xué)習(xí)效果評估和技能發(fā)展策略制定提供了更多的數(shù)據(jù)支持。然而，紙筆測驗、自我報告問卷等傳統(tǒng)測驗方法較難真實地反映學(xué)習(xí)者在模擬環(huán)境下對技能的掌握情況。研究認為，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中為了解決問題而進行的一系列操作和行為也是一種學(xué)習(xí)表現(xiàn)[7]，而不同學(xué)習(xí)者解決問題的策略是不同的[8]。與完全獨立于學(xué)習(xí)系統(tǒng)外的測驗（如前后測）不同，序列模式挖掘（sequential pattern mining，SPM）是專門利用從教育環(huán)境（如Moodle學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)）收集的日志數(shù)據(jù)（log data）來發(fā)現(xiàn)、分析教學(xué)過程的一種數(shù)據(jù)挖掘方法[9]?？赏ㄟ^對學(xué)習(xí)過程的分析，識別不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為模式。

因此，本研究以對心理健康服務(wù)人員進行情境互動式心理危機干預(yù)在線培訓(xùn)為例，探索SPM方法在心理衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用。利用在線學(xué)習(xí)平臺記錄的學(xué)習(xí)日志數(shù)據(jù)對其進行學(xué)習(xí)行為模式的分析，并結(jié)合活動圖（activity diagram）對學(xué)習(xí)路徑進行可視化，分析導(dǎo)致不同學(xué)習(xí)績效的關(guān)鍵因素，從而提出具有針對性的危機干預(yù)技能發(fā)展策略。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組依據(jù)

研究對象為參與心理危機干預(yù)在線課程的有效學(xué)習(xí)者，共計104名上海市心理危機干預(yù)示范點的心理健康服務(wù)人員。分析相似群體的學(xué)習(xí)行為，可以得到較為長期的、穩(wěn)定的特性，綜合反映一個群體的特征[10]。由于參與學(xué)習(xí)的心理健康服務(wù)人員在年齡、性別、專業(yè)背景的分布上存在不均衡，因此本研究以最終的學(xué)習(xí)績效作為不同群體的分組標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)學(xué)習(xí)效果多元評價得到學(xué)習(xí)者危機干預(yù)六步法單項技能得分[6]，并結(jié)合熵值法[11]計算得到危機干預(yù)綜合技能評價得分（K）。以K得分前27%的學(xué)生作為高績效組（high-performance group，HG），后27%作為低績效組（low-performance group，LG），中間的46%作為中績效組（medium-performance group，MG）[12]。分組后各組K得分情況如表1所示。

表1 3組績效組綜合技能評價得分（K）Tab 1 Comprehensive learning performance scores of three groups

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于學(xué)習(xí)者的操作日志數(shù)據(jù)，存儲于Moodle學(xué)習(xí)平臺的MySQL數(shù)據(jù)庫中，日志數(shù)據(jù)記錄了學(xué)習(xí)者所有信息和操作行為，包括學(xué)習(xí)者標(biāo)識符（user ID）、標(biāo)識每次點選操作的事件標(biāo)識符（event ID）、標(biāo)識不同課程集數(shù)的課程標(biāo)識符（course ID）、在所有關(guān)鍵節(jié)點上的選擇情況（item code）及對應(yīng)的時間戳（timestamp），分別保存在不同的關(guān)系型數(shù)據(jù)表中。

1.3 危機干預(yù)任務(wù)和問題解決策略

危機干預(yù)六步法是一種實用的系統(tǒng)式框架，可在實施危機干預(yù)時，用于指導(dǎo)危機評估、干預(yù)的策略和步驟[13]。課程共有5個完整的危機干預(yù)任務(wù)（5集），均依據(jù)危機干預(yù)六步法框架進行設(shè)計。來訪者的危機事件包括人際關(guān)系、學(xué)業(yè)問題、親人過世、家庭結(jié)構(gòu)改變以及被診斷重大疾病。

學(xué)習(xí)者通過角色扮演，以咨詢師的身份與來訪者互動，對來訪者進行危機干預(yù)。在每個咨詢的關(guān)鍵節(jié)點，設(shè)置3～4個不同得分的可供選擇的響應(yīng)策略，對應(yīng)咨詢師不同的語言或非語言行為，進而觸發(fā)來訪者不同的反應(yīng)（如哭泣、生氣等）。當(dāng)學(xué)習(xí)者在實施危機干預(yù)的過程中表現(xiàn)過差，超過事先設(shè)定的容忍度，即可能造成來訪者情況惡化，課程會為學(xué)習(xí)者提供特定的反饋，并要求其重新返回指定位置進行學(xué)習(xí)。一旦學(xué)習(xí)者完成了整個咨詢進程，即來訪者的危機狀態(tài)解除，表示學(xué)習(xí)任務(wù)結(jié)束，記為一次完整的學(xué)習(xí)記錄。

1.4 分析方法

1.4.1 頻繁序列集生成 為了適應(yīng)算法，需對日志數(shù)據(jù)進行記錄篩選及格式轉(zhuǎn)化。篩選需要的字段及記錄形成導(dǎo)航數(shù)據(jù)（navigation data），并按課程使用Python將導(dǎo)航數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為作答序列的橫表格式，其中TRUE表示在某時間戳上用戶點選了該項，F(xiàn)ALSE表示未點選。該表數(shù)據(jù)用于適應(yīng)SPM分析，產(chǎn)生不同學(xué)習(xí)績效分組的學(xué)習(xí)者各自的高頻序列集合。

1.4.2 SPM SPM可以從學(xué)習(xí)者序列數(shù)據(jù)中尋找特定群體的頻繁子序列，分析不同學(xué)習(xí)績效的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為模式并提出解決策略[14]。本研究中采用廣義序貫 模 式（generalized sequential pattern，GSP） 算 法 對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為模式進行分析。分別計算每1集中3組不同學(xué)習(xí)績效水平的學(xué)習(xí)者的頻繁序列集合。支持度（support）是指支持該序列模式的學(xué)習(xí)者人數(shù)的百分比[15]，如某序列的支持度為0.5，即表示50%的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)序列中出現(xiàn)了該序列。GSP算法將超過預(yù)設(shè)最小支持度（minimum support）的序列識別為頻繁序列。由于課程的每1集均為一個獨立的問題解決過程，因此以集為單位，為不同學(xué)習(xí)績效水平的學(xué)習(xí)者設(shè)定1個相應(yīng)的最小支持度，使各集間的高頻序列數(shù)相近，以生成頻繁序列集。

1.4.3 活動圖繪制 根據(jù)統(tǒng)一建模語言（unified modeling language，UML）繪制活動圖[16]，對不同學(xué)習(xí)績效群體的危機干預(yù)實施路徑進行可視化，直觀地描述學(xué)習(xí)者模擬實施1次危機干預(yù)的過程，從而對影響學(xué)習(xí)績效的關(guān)鍵節(jié)點進行分析。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理 利用DBeaver 4.3.0數(shù)據(jù)庫管理工具對MySQL 5.3.8數(shù)據(jù)庫進行訪問、記錄篩選和數(shù)據(jù)處理；在Jupyter Notebook 6.0.2（Python 3.6.5）程序中調(diào)用pandas、numpy、csv模塊進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；采用RapidMiner 9.0軟件進行序列模式挖掘分析。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

納入分析的心理健康服務(wù)人員共計104人，年齡為（36.07±7.35）歲，工作年限為（11.52±7.66）年。其中，女性占90.38%（94/104）；33.65%（35/104）的心理健康服務(wù)人員擁有心理咨詢師資質(zhì)；2.88%（3/104）的心理健康服務(wù)人員學(xué)歷為?？茖W(xué)歷，76.92%（80/104）為本科學(xué)歷，20.19%（21/104）為碩士研究生學(xué)歷；27.88%（29/104）的心理健康服務(wù)人員專業(yè)背景為心理學(xué)，62.50%（65/104）為教育學(xué)，9.62%（10/104）為其他（包括臨床醫(yī)學(xué)、語言學(xué)、公共衛(wèi)生、電氣技術(shù)）。

2.2 頻繁序列集生成

通過MySQL語言對log data進行記錄篩選，生成作答序列導(dǎo)航數(shù)據(jù)（表2）。并通過Python對其進行格式轉(zhuǎn)換，生成作答序列導(dǎo)航數(shù)據(jù)橫表（表3）。

表2 作答序列導(dǎo)航數(shù)據(jù)（示例）Tab 2 Navigation data (examples)

表3 作答序列導(dǎo)航數(shù)據(jù)橫表（示例）Tab 3 Horizontal format of navigation data (examples)

以橫表格式的數(shù)據(jù)作為算法輸入數(shù)據(jù)。生成的頻繁序列集（示例）以及各集學(xué)習(xí)者的高頻序列集包含的序列數(shù)分別如表4和表5所示。

表4 學(xué)習(xí)者高頻序列集（示例）Tab 4 Learners′ sequential patterns (examples)

表5 各集不同學(xué)習(xí)績效學(xué)習(xí)者高頻序列集合中的序列數(shù)Tab 5 Frequent pattern numbers in each episode of different performance learners

由表5所示，由于A集和D集學(xué)習(xí)者的高頻序列數(shù)較少，因此當(dāng)最小支持度設(shè)為0.7時可獲得與其他集次相近的高頻序列數(shù)。根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)確定各集的最小支持度，生成各學(xué)習(xí)績效水平組的頻繁序列并進行計數(shù)。在5集課程中，3組不同績效特征的學(xué)習(xí)者高頻序列的數(shù)量排序均為：高績效組＞中績效組＞低績效組。

2.3 不同績效學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)路徑活動圖

根據(jù)危機干預(yù)六步法，將整個危機干預(yù)過程劃分為6個部分。以第1集（A）小學(xué)危機干預(yù)為例，根據(jù)學(xué)習(xí)者對干預(yù)策略的選擇，繪制不同績效學(xué)習(xí)者在干預(yù)關(guān)鍵節(jié)點的學(xué)習(xí)路徑活動圖，如圖1所示。

圖1 不同績效群體學(xué)習(xí)路徑活動圖Fig 1 Activity charts of learning paths of different performance groups

由圖1所示，高績效組學(xué)習(xí)者在實施危機干預(yù)時有多種任務(wù)解決路徑，結(jié)合其具有最多的高頻序列，說明高績效組具有最多樣化的學(xué)習(xí)路徑，并且最終都順利完成了整個危機干預(yù)咨詢進程，因此可以達到較好的學(xué)習(xí)績效。與高績效組相比，中績效組的學(xué)習(xí)路徑中缺少“12”這一關(guān)鍵節(jié)點及前后路徑，在確認安全這一步驟中學(xué)習(xí)者所掌握的知識和技能出現(xiàn)斷層，導(dǎo)致整個危機干預(yù)進程不完整。此外，中績效組在“8”“18”“22”（分別對應(yīng)危機干預(yù)六步法的確定問題、提供支持和制定計劃3個步驟）這幾個關(guān)鍵節(jié)點的可用路徑較少，也是導(dǎo)致其整個危機干預(yù)進程完整性較差的原因之一。因此，雖然中績效組最終完成了危機干預(yù)任務(wù)，但其績效表現(xiàn)仍有進步的空間。而低績效組的學(xué)習(xí)路徑，僅有2條高頻序列，可能是由于學(xué)習(xí)者業(yè)務(wù)能力及專業(yè)知識較為薄弱，因此在進行確定問題這一步驟后，無法繼續(xù)向下進行，最終導(dǎo)致咨詢進程的失敗。以上結(jié)果表明，針對不同學(xué)習(xí)績效的學(xué)習(xí)者，應(yīng)根據(jù)其學(xué)習(xí)特點制定相應(yīng)的技能發(fā)展策略。

3 討論

3.1 SPM方法在心理衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

序列模式分析最早應(yīng)用于分析消費者的超市購物籃數(shù)據(jù)[17]，后被廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、生物信息、在線學(xué)習(xí)、網(wǎng)頁點擊流等諸多具有典型序列特征數(shù)據(jù)的領(lǐng)域[18-19]。近年來，越來越多的研究開始探索臨床教育與模擬技術(shù)、在線學(xué)習(xí)的結(jié)合，而通常采用的評估方式仍為傳統(tǒng)的紙筆測試[20]，其可用于測量和評估，但對能力發(fā)展的借鑒意義較為有限。本研究中，不論是在線學(xué)習(xí)過程還是危機干預(yù)六步法均具備一定的順序模式，除了培訓(xùn)前后的知識測試，利用海量的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，對參與危機干預(yù)六步法學(xué)習(xí)的心理健康服務(wù)人員的學(xué)習(xí)結(jié)果進行分析，可以從過程角度對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況進行評估并制定有效的改進策略。

3.2 多樣化的危機干預(yù)策略有助于咨詢進程的順利推進

本研究采用GSP算法對不同學(xué)習(xí)績效的學(xué)校心理健康服務(wù)人員的學(xué)習(xí)過程進行SPM分析，結(jié)合對學(xué)習(xí)路徑的可視化結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同學(xué)習(xí)績效的心理健康服務(wù)人員在頻繁序列集及學(xué)習(xí)路徑上存在顯著的差異。高績效組學(xué)習(xí)者的頻繁序列集有最多的序列數(shù)，且在順利完成整個咨詢進程的基礎(chǔ)上，高績效組學(xué)習(xí)者具備多樣化的學(xué)習(xí)路徑，從而可以為有效解除來訪者的危機狀態(tài)提供更多的可能。

從任務(wù)解決角度來看，可能是由于高績效組學(xué)習(xí)者在工作經(jīng)驗和專業(yè)知識方面具有更好的優(yōu)勢，從而可以在規(guī)定的時間內(nèi)成功解除模擬來訪者的危機狀態(tài)。從課程學(xué)習(xí)角度來看，可能是由于高績效組學(xué)習(xí)者通過對情境中不同危機干預(yù)策略的選擇，領(lǐng)悟到自己實踐中是否也存在同樣的問題，并在此基礎(chǔ)上探索不同的危機干預(yù)策略，最終解除來訪者的危機狀態(tài)。

3.3 學(xué)習(xí)行為模式分析對技能發(fā)展的啟示

高頻學(xué)習(xí)序列集合可以代表某個群體內(nèi)大多數(shù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)趨勢特點，這些特點會受到學(xué)習(xí)者本身認知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、個人特質(zhì)的影響，因此對不同特點的學(xué)習(xí)者的序列模式進行分析可以幫助培訓(xùn)者深入了解不同學(xué)習(xí)特征學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑和問題解決策略，從而采取有針對性的措施實現(xiàn)低績效學(xué)習(xí)者向高績效學(xué)習(xí)者、“新手向?qū)＜摇钡霓D(zhuǎn)變。

Shih等[14]通過分析任務(wù)游戲應(yīng)用程序的日志數(shù)據(jù)，探究高績效和低績效的學(xué)生行為模式的區(qū)別。Taub等[21]開發(fā)了一個學(xué)習(xí)環(huán)境，探索了高績效和低績效學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)序列情況。這些研究通過對不同特征群體的學(xué)習(xí)者的序列進行分析，從而提出針對性的改進策略。相比于比較學(xué)習(xí)前后相關(guān)指標(biāo)的傳統(tǒng)評估方式，對過程性的行為分析，能更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者及培訓(xùn)內(nèi)容本身的缺陷，對于相關(guān)技能的發(fā)展更具參考意義。

對于參與本次學(xué)習(xí)的學(xué)校心理健康服務(wù)人員來說，比較不同績效組學(xué)習(xí)路徑圖的差異可以發(fā)現(xiàn)，在危機干預(yù)進程中，幾個特定的節(jié)點及其所對應(yīng)的危機干預(yù)六步法步驟，尤其是確認安全與否是決定危機干預(yù)成功與否的關(guān)鍵因素。對于學(xué)校心理健康服務(wù)人員來說，明確處于危機當(dāng)中學(xué)生所面臨的問題、保障其人身安全并與其建立良好的溝通關(guān)系非常重要。因此在后續(xù)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)中，需要在這幾項步驟上予以重點關(guān)注。在課程和培訓(xùn)設(shè)計時，需要在危機干預(yù)六步法上給予更多的反饋，從培訓(xùn)者的角度幫助學(xué)習(xí)者克服弱點；對于學(xué)習(xí)者自身而言，在今后遇到相似問題時，也可以有意識地避免出現(xiàn)相同的錯誤，從而實現(xiàn)相關(guān)技能的提高。