胡鵬宇

（河南大學(xué) 河南 開(kāi)封 475000）

1 引言

輔導(dǎo)員作為高校工作者,是學(xué)生大學(xué)時(shí)代的良師益友，隨著時(shí)代的發(fā)展和學(xué)生人數(shù)的增加，高校輔導(dǎo)員的工作壓力越來(lái)越大。在輔導(dǎo)員日常工作中，不僅要進(jìn)行學(xué)生日常事務(wù)管理、黨團(tuán)班級(jí)建設(shè)，還要深入到學(xué)生當(dāng)中進(jìn)行一些創(chuàng)業(yè)就業(yè)的指導(dǎo)等。根據(jù)教育部發(fā)布的《教育部關(guān)于高等學(xué)校教師工作量試行辦法》統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，普通高校輔導(dǎo)員實(shí)際輔導(dǎo)學(xué)時(shí)是計(jì)劃學(xué)時(shí)的3倍，管理班級(jí)數(shù)量平均達(dá)到4個(gè)以上，任務(wù)繁瑣且工作量巨大。

2 針對(duì)輔導(dǎo)員日常工作的前期調(diào)查分析

為了創(chuàng)新虛擬輔導(dǎo)員APP的設(shè)計(jì)模式，本團(tuán)隊(duì)通過(guò)問(wèn)卷星做了相關(guān)的調(diào)查，調(diào)查情況總結(jié)如下。

調(diào)查主題：輔導(dǎo)員處理學(xué)生工作時(shí)遇到的問(wèn)題；

調(diào)查時(shí)間：2020—03—02—2020—03—22；

調(diào)查對(duì)象：河南大學(xué)歐亞國(guó)際學(xué)院以及軟件學(xué)院在職輔導(dǎo)員。

通過(guò)發(fā)放關(guān)于輔導(dǎo)員處理學(xué)生工作時(shí)遇到的問(wèn)題的調(diào)查問(wèn)卷得出了以下主要問(wèn)題。

（1）學(xué)生與輔導(dǎo)員之間的溝通較少，大部分學(xué)生礙于心理原因或其他因素很少咨詢輔導(dǎo)員。

（2）輔導(dǎo)員管理的班級(jí)眾多,傳統(tǒng)的微信傳達(dá)消息的方式容易出現(xiàn)消息淹沒(méi)的情況。

（3）輔導(dǎo)員陷于日常繁雜事務(wù)性工作中，身心疲憊，較少能抽身進(jìn)行自我提高。

（4）當(dāng)前校園類APP對(duì)學(xué)生隱私的保護(hù)還不夠[1]。調(diào)查問(wèn)卷一部分統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

圖1 輔導(dǎo)員管理學(xué)生遇到的問(wèn)題

圖2 關(guān)于開(kāi)展黨建活動(dòng)時(shí)輔導(dǎo)員遇到的問(wèn)題

圖3 關(guān)于輔導(dǎo)員發(fā)布消息、通知遇到的問(wèn)題

通過(guò)分析上述問(wèn)題，本團(tuán)隊(duì)擬結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)一款可以解答學(xué)生問(wèn)題、減少輔導(dǎo)員重復(fù)性工作、增強(qiáng)師生間高效溝通等功能的虛擬輔導(dǎo)員APP。本APP的主要工作流程見(jiàn)圖4。

圖4 工作流程圖

3 虛擬輔導(dǎo)員APP主要功能模塊

虛擬輔導(dǎo)員A P P命名為“小河”，它也是首頁(yè)的人物模型，人物模型可以采用3DMAX軟件構(gòu)建，后期導(dǎo)入Android開(kāi)發(fā)平臺(tái),當(dāng)學(xué)生有問(wèn)題請(qǐng)教時(shí)，可以登錄APP，以語(yǔ)音、文字或圖片的形式咨詢“小河”，“小河”會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)里尋找答案解決問(wèn)題，如若無(wú)法解決，它會(huì)把問(wèn)題整理后傳達(dá)給輔導(dǎo)員，由輔導(dǎo)員解答后把答案再傳給“小河”。學(xué)生助理會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容進(jìn)行更新，“小河”也可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生最近通過(guò)學(xué)生端口經(jīng)常問(wèn)詢的問(wèn)題，生成詞頻，在數(shù)據(jù)庫(kù)中及時(shí)更新問(wèn)題答案。

本軟件用戶分為兩類：學(xué)生用戶與輔導(dǎo)員用戶。我們這里用“VR”代替“虛擬”這個(gè)詞匯，軟件的主要功能板塊[2-3]，見(jiàn)圖5。

圖5 功能板塊圖

3.1 問(wèn)詢模塊

你問(wèn)我答，與虛擬輔導(dǎo)員“小河”對(duì)話，學(xué)生可以向“小河”咨詢?cè)谛５母鞣N問(wèn)題，例如黨建活動(dòng)安排、班會(huì)內(nèi)容、各類學(xué)科競(jìng)賽、就業(yè)、考研、成績(jī)信息等。在使用這款軟件的過(guò)程中，通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生個(gè)人興趣愛(ài)好進(jìn)行分析，“小河”可以為學(xué)生推薦關(guān)于學(xué)習(xí)和考證課程資料以及開(kāi)源的軟件安裝包。當(dāng)學(xué)生想考取普通話等級(jí)證書(shū)、計(jì)算機(jī)二級(jí)等級(jí)證書(shū)或者英語(yǔ)四六級(jí)證書(shū)等或者找不到正版軟件時(shí)，“小河”會(huì)提供與考證相關(guān)學(xué)習(xí)資料和開(kāi)源軟件安裝包供學(xué)生學(xué)習(xí)與使用?！靶『印睍?huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)尋找答案進(jìn)行回答，數(shù)據(jù)庫(kù)需要學(xué)生助理的定期維護(hù)，“小河”也會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)生口頭端經(jīng)常詢問(wèn)的問(wèn)題，生成詞頻，在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新。

3.2 信息上報(bào)模塊

當(dāng)學(xué)生礙于心理原因或其他原因不方便實(shí)名上報(bào)信息時(shí)，可以采用匿名的方式向“小河”上報(bào)信息。增加一個(gè)匿名社區(qū)，同學(xué)們可以在匿名社區(qū)中自由發(fā)表意見(jiàn)，可以討論包括學(xué)習(xí)、生活、人際交往各個(gè)方面的問(wèn)題，這里我們加入過(guò)濾算法去掉不良詞匯。實(shí)名上報(bào)由輔導(dǎo)員發(fā)布通知，每個(gè)人都需要填寫，例如疫情期間健康信息的上報(bào)、課堂在線簽到等必要信息的上報(bào)工作。

3.3 語(yǔ)音提醒模塊

當(dāng)學(xué)生遺漏輔導(dǎo)員發(fā)布的通知時(shí)，虛擬輔導(dǎo)員“小河”會(huì)及時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提醒，幫助學(xué)生及時(shí)收到來(lái)自輔導(dǎo)員的通知。

3.4 獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制模塊

采用一個(gè)積分制度，針對(duì)學(xué)生給輔導(dǎo)員上報(bào)信息緩慢和使用軟件積極性不高的問(wèn)題，每次上報(bào)一次信息獎(jiǎng)勵(lì)一積分，積分可以兌換一些電子版的學(xué)習(xí)資料（例如四六級(jí)往年真題、計(jì)算機(jī)二級(jí)），積分越多，兌換的資料越多，涉及版權(quán)問(wèn)題時(shí)可以提供一些正版資料的免費(fèi)網(wǎng)站。

3.5 信息接收與整合版塊

“小河”會(huì)將從學(xué)生端收集的信息分類整合，自動(dòng)發(fā)送輔導(dǎo)員客戶端，輔導(dǎo)員登錄后即可查看，如果需要發(fā)布信息，則可以直接通過(guò)語(yǔ)音直接向“小河”傳遞信息，“小河”識(shí)別后會(huì)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)文字傳達(dá)給每一位同學(xué)。

4 虛擬輔導(dǎo)員開(kāi)發(fā)過(guò)程中深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用

4.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN幫助“小河”進(jìn)行圖片識(shí)別

卷積層、池化層、全連接層這三個(gè)層級(jí)組成了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這三個(gè)層級(jí)有著不同的特性和作用。卷積層提取數(shù)據(jù)特征，池化層對(duì)卷積層的輸出結(jié)果進(jìn)行特征提取，全連接層進(jìn)行特征匯總。當(dāng)用戶向“小河”輸入圖片后，它會(huì)經(jīng)過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)層級(jí)，經(jīng)過(guò)一層一層的訓(xùn)練，最終輸出準(zhǔn)確的結(jié)果，識(shí)別過(guò)程見(jiàn)圖6。

圖6 CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別圖片的過(guò)程

4.2 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN幫助“小河”進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別

信號(hào)預(yù)處理、特征提取、數(shù)據(jù)訓(xùn)練、匹配計(jì)算、識(shí)別判決是語(yǔ)音識(shí)別的五個(gè)關(guān)鍵部分。根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)在時(shí)間序列上相關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，在信號(hào)經(jīng)過(guò)特征提取后，可以采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練、建模和識(shí)別。輸入層、隱含層、輸出層三個(gè)層級(jí)構(gòu)成了RNN。隱含層中記憶與反饋層的引入，使網(wǎng)絡(luò)能夠有效處理前后序列的信息。語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)輸入層后被提取出語(yǔ)音信號(hào)特征,再在隱含層中通過(guò)樣本訓(xùn)練構(gòu)建,最終從輸入層輸出語(yǔ)音識(shí)別詞匯。每層都包含神經(jīng)元，通過(guò)BPTT算法逐層對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行訓(xùn)練以達(dá)到極高的識(shí)別率。RNN結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖7。

圖7 RNN循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

5 創(chuàng)新與設(shè)計(jì)

5.1 充滿3D感的頁(yè)面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)頁(yè)面以簡(jiǎn)潔為原則，讓使用者的觀感體驗(yàn)更佳。在按照H-anim標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)人物三維模型的基礎(chǔ)上，使用3Dmax軟件采用骨骼捆綁的方式設(shè)計(jì)一些人物的動(dòng)作以此構(gòu)建虛擬輔導(dǎo)員，再將大禮堂、貢院等校園古建筑背景元素融入其中打造一個(gè)充滿校園特點(diǎn)的3D虛擬頁(yè)面背景。在虛擬的人機(jī)交互過(guò)程中給予學(xué)生更多3D感、沉浸感，真實(shí)感。

5.2 深度學(xué)習(xí)模式下的極佳識(shí)別效果

在對(duì)圖片、語(yǔ)音進(jìn)行識(shí)別過(guò)程中分別運(yùn)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN及循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN在圖像識(shí)別過(guò)程中使復(fù)雜的特征提取工作簡(jiǎn)單化、抽象化。而RNN循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的HMM模型的數(shù)字識(shí)別方法，通過(guò)逐層對(duì)語(yǔ)音信號(hào)特征的提取與訓(xùn)練可以達(dá)到更高的識(shí)別率。這些網(wǎng)絡(luò)模型在語(yǔ)音、圖片處理上能賦予“小河”極佳的識(shí)別能力，學(xué)生通過(guò)像語(yǔ)音對(duì)話這樣自然的方式獲取信息，更加方便。

5.3 拓展性模塊化設(shè)計(jì)

APP采用逐一進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的思路來(lái)設(shè)計(jì)功能模塊，使得系統(tǒng)功能之間可以獨(dú)立調(diào)用，讓系統(tǒng)升級(jí)與維護(hù)更加便捷。模塊之間的獨(dú)立和多個(gè)接口之間的劃一，使模塊功能研究更加專業(yè)深入，可以不斷通過(guò)升級(jí)自身性能來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性，而不會(huì)影響到APP的其他模塊。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行并行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和并行試驗(yàn)、驗(yàn)證[4-6]。

經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)，此APP內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)各大功能的集合。功能的多樣性和頁(yè)面的交互感，使師生使用更方便，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)校園APP虛擬交互方面單一功能的短板。此款軟件開(kāi)發(fā)后，能夠很大程度上解答學(xué)生咨詢的各種問(wèn)題，在一定程度上減輕輔導(dǎo)員的繁重的工作任務(wù)，使得高校輔導(dǎo)員的工作以及高校學(xué)生的培養(yǎng)更加人性化。通過(guò)虛擬輔導(dǎo)員“小河”這個(gè)虛擬的人物增強(qiáng)學(xué)生使用校園類軟件的積極性以及促進(jìn)與學(xué)生輔導(dǎo)員之間的網(wǎng)上交流。