視障兒童小學(xué)四年級語文課本圖形可觸化設(shè)計

趙惠俊，徐佳，熊宇紅

引言

2016 年，由北京大學(xué)主辦的第 17 屆國際多感覺通道研究會議在蘇州成功舉行。這是國際多感覺通道研究會議首次在中國召開，會議探討并分享了感官技術(shù)與提高人類生活質(zhì)量的密切關(guān)系。人的認(rèn)知可以由視覺構(gòu)建，也可以由觸覺、聽覺等其他感覺構(gòu)建。觸覺是視障群體獲取信息的主要通道，觸摸圖形是通過觸覺通道傳遞的一種信息媒介，而圖形可觸化設(shè)計是設(shè)計師利用這一媒介為視障群體展開的專業(yè)設(shè)計工作。圖形可觸化設(shè)計作為聯(lián)系視覺與觸覺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成為視覺傳達設(shè)計的重要研究對象。

一、視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計的目的與意義

（一）視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計的目的

有研究者提倡將體驗式教學(xué)融入視障兒童小學(xué)語文課程中[1]，即在教學(xué)活動中，根據(jù)視障兒童的認(rèn)知規(guī)律和生理特點，多用聽覺、觸覺、味覺等其他感覺進行體驗活動，幫助學(xué)生克服視力障礙。體驗式教學(xué)強調(diào)融合多感官通道的感覺組合，具有親歷性、情景性和補償性等優(yōu)勢。

良好的觸摸圖形是一種體驗式教學(xué)用具，有助于視障兒童認(rèn)識圖形結(jié)構(gòu)，了解圖形特點，建立圖形概念，不僅可以提高他們的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)質(zhì)量，而且是他們探索外部世界的一扇窗口。在體驗式教學(xué)中，觸摸圖形可有效增加視障兒童的信息感知量，通過觸覺和視覺的相互補償，改善視障兒童對事物的整體認(rèn)知，提升視障兒童的自信心，進而使他們可以更好地融入社會群體中。

目前，大部分特殊教育學(xué)校都缺乏觸覺圖形教學(xué)用具。筆者通過實地走訪和個案訪談，發(fā)現(xiàn)特殊教育學(xué)校在視障兒童語文教學(xué)中，存在理解課文內(nèi)容困難、教師缺少教學(xué)用具和教學(xué)手段等問題，此外，教師在語文課上對物體的解釋存在固有的“實物—標(biāo)本—模型”教學(xué)鏈條壁壘。為增加語文課堂的多樣性和趣味性，提高視障兒童對課文內(nèi)容的理解，筆者進行了與課文內(nèi)容相匹配的圖形可觸化設(shè)計，希望通過這一嘗試，拓寬視障兒童觸覺感官通道獲取信息的種類，優(yōu)化課堂教學(xué)效果。

（二）視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計的意義

從理論意義來看，首先，圖形的可觸化設(shè)計是提高視障兒童對語文課本中具象物體描述的直觀感知，增加視障兒童對圖形認(rèn)知中輪廓、點、線、面等要素的理解途徑。其次，雖然有大量的研究探討了圖形可觸化設(shè)計的方法、途徑和媒介技術(shù)，但基于理論實踐的圖形可觸化設(shè)計研究較為少見。最后，四年級是小學(xué)階段承上啟下的關(guān)鍵期，這一時期學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容十分豐富，信息量逐漸加大。通過對小學(xué)四年級視障兒童的認(rèn)知需求進行分析，以這一年齡段的觸摸方式和觸摸習(xí)慣為突破點，探索適合學(xué)齡期視障兒童觸摸圖形的設(shè)計思路、設(shè)計流程和設(shè)計方法，并為其他相關(guān)設(shè)計提供一定的理論指導(dǎo)。

從現(xiàn)實意義來看，首先，視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計符合黨的政策和社會的發(fā)展方向。2022 年 1 月 25 日，國務(wù)院辦公廳正式發(fā)布《“十四五”特殊教育發(fā)展提升行動計劃》，將“促進殘疾兒童青少年自尊、自信、自強、自立，實現(xiàn)最大限度的發(fā)展”列入其中。本研究對幫助視障兒童克服自卑，建立自尊和自信具有現(xiàn)實意義。其次，視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計有助于提高特殊教育質(zhì)量。黨的十九大報告中指出，要辦好特殊教育，旨在發(fā)展更高質(zhì)量、更高水平的特殊教育，觸摸圖形和盲文的結(jié)合就是特殊教育更高水平的體現(xiàn)。最后，視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計有助于提升殘疾人群的民生福祉，減少教育中的不公平現(xiàn)象。目前，我國視力殘疾人口總數(shù)有 1 265 萬人，他們在實際的受教育過程中，仍存在學(xué)習(xí)手段單一和圖形圖像認(rèn)知困難等問題。如果有觸摸圖形幫助他們理解對象，將使他們獲得更好的學(xué)習(xí)效果，對實現(xiàn)教育公平具有重要的現(xiàn)實意義。

二、圖形可觸化設(shè)計研究現(xiàn)狀

（一）媒介載體方面

觸摸圖形可通過傳統(tǒng)媒介或信息媒體來實現(xiàn)。設(shè)計師在對盲文圖書、有聲讀物進行設(shè)計的同時，也對觸覺感知技術(shù)裝置進行了一系列探索，其中主要的技術(shù)裝置是觸覺圖形顯示器。在國外，Optacon（盲人電子閱讀儀）是最早的觸覺圖形顯示器[2]，其利用視障者的手指感知規(guī)律，將采集到的圖形或文字通過振幅、振頻和振動時間向視障者傳遞信息。也有研究者致力于運用物理和信息技術(shù)進行觸覺圖像轉(zhuǎn)換等盲人觸覺交互研究，最具代表性的是德國海德堡大學(xué)基爾霍夫物理研究所在 2001 年提出的虛擬觸覺顯示(The virtual tactile display)概念[3]?；谔摂M觸覺顯示的輸出設(shè)備可以從相機或計算機的數(shù)據(jù)庫上接收數(shù)據(jù)，具有靜態(tài)和動態(tài)兩種模式，觸覺輸出單元也可以定位在二維表面的任何位置上，具有操作簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢。美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局的信息技術(shù)實驗室從 2002 年開始研制Tactile Graphic Display系統(tǒng)，其可將互聯(lián)網(wǎng)或電子書上的圖片信息轉(zhuǎn)換為觸覺信息[4]，為視障群體的圖形教學(xué)設(shè)備提供了技術(shù)支持。

我國關(guān)于觸覺感知技術(shù)的相關(guān)研究起步較晚。近年來，清華大學(xué)未來實驗室分析了盲人與圖形顯示器在交互體驗中的重要設(shè)計因素，研發(fā)了面向視障學(xué)生的觸摸式圖形顯示器Graille，至今一直處于技術(shù)前沿位置[5-6]。在設(shè)計方面，Graille致力于成為視障者訪問互聯(lián)網(wǎng)的接口，可用于視障學(xué)生上課學(xué)習(xí)、記筆記等；在功能方面，Graille具有大尺寸的點陣屏幕和語音系統(tǒng)，實現(xiàn)了盲文、圖像和語音的輸入與輸出，具備良好的用戶體驗；在傳統(tǒng)媒介方面，主要利用工藝美術(shù)中的雕刻、圍貼等手工技術(shù)，設(shè)計基于紙張或其他材質(zhì)的插圖。

（二）內(nèi)容對象方面

不同媒介所承載的觸摸圖形內(nèi)容不盡相同。在國外的研究中，部分研究者針對視障兒童的觸覺繪本、地理課程觸摸圖形，以及觸摸設(shè)計方法和準(zhǔn)則等進行了一系列探索。比如，來自委瑞內(nèi)拉的作者梅米娜·哥登（Menena Cottin）在2008年出版了《一本關(guān)于顏色的黑書》（The Black Book of Colors）[7]，這是一本專門為視障兒童繪制的“黑色書籍”，全書以黑色為底，圖形用突起的紋理表現(xiàn)。梅米娜·哥登從視障兒童的認(rèn)知視角出發(fā)，描繪了從嗅覺、聽覺、觸覺等其他感覺所感受到的色彩。再比如，來自德國的 UI/UX設(shè)計師Philipp Meyer于 2013 年在其視障朋友的幫助下，完成了世界上第一部名為Life的可供視障者閱讀的漫畫書。Philipp Meyer對故事情節(jié)及形式經(jīng)過了多次的編排、調(diào)整和簡化，最終運用簡單的圓形，并在其中填充不同排列方式的矩陣，以次來代表不同的人，通過順序與位置的變化來講述故事，使視障者能夠?qū)⑿螤钆c標(biāo)題聯(lián)系起來，用他們自己的方式領(lǐng)悟故事。Philipp Meyer說：“我創(chuàng)作的不是特定的故事，而是要展現(xiàn)出順序、觸覺與講故事之間的可能性?！边@是觸摸圖形繪本中對不同表現(xiàn)方式的新探索。

在國內(nèi)的研究中，張寧芯[8]從認(rèn)知心理學(xué)的角度，對不同年齡段視障兒童的認(rèn)知規(guī)律進行了一定程度的解析，提出根據(jù)認(rèn)知階段的不同進行有針對性的圖形設(shè)計，并對觸摸書籍材料進行了探討。趙思琪[9]從感官體驗的角度出發(fā)，結(jié)合視障兒童的認(rèn)知特點，提出在書籍設(shè)計中應(yīng)最大限度地調(diào)動兒童的觸覺、聽覺、嗅覺和味覺，并將這些感覺融入設(shè)計中，且排版、形態(tài)、材質(zhì)和表現(xiàn)手法的合理運用也至關(guān)重要。張蕾等[10]對視障兒童的觸摸習(xí)慣進行了一定程度的調(diào)查與分析，提出觸覺地圖冊的制作過程及注意要點。盧純福等[11]總結(jié)了四種普通視覺圖形轉(zhuǎn)化為觸覺圖形的處理方法與規(guī)律。羅椅民等[12]制定了設(shè)計觸摸圖形的一些規(guī)范。

上述的觸摸繪本、觸摸設(shè)計方法和觸摸圖形規(guī)范成為設(shè)計師設(shè)計觸摸圖形時可用的參考標(biāo)準(zhǔn)。但是在實踐中，可供視障兒童使用的觸摸圖形和作品仍非常少見。

三、視障兒童語文課本圖形可觸化設(shè)計問題的提出

視障兒童觸摸圖形教學(xué)用具的數(shù)量非常稀少，一般由特殊教育教師手工制作，只能在有限的課堂進行有限時間的個體觸摸認(rèn)知。筆者在特殊教育學(xué)校進行走訪交流時，負(fù)責(zé)視障兒童語文課的教師提出視障兒童對文字對象很難建立形象的認(rèn)知。而本研究所涉及的語文課本內(nèi)容的圖形可觸化設(shè)計便是解決這一問題的方案之一。

圖形可觸化設(shè)計應(yīng)遵循特殊教育學(xué)校語文教育的特點，結(jié)合課本內(nèi)容，并根據(jù)視障兒童所處年齡段的認(rèn)知能力和觸摸習(xí)慣來進行設(shè)計。設(shè)計將以紙張等傳統(tǒng)媒介為主要材料，利用印刷工藝實現(xiàn)較低成本的量化生產(chǎn)，是一種可用于視障兒童圖形認(rèn)知訓(xùn)練，以及語文或自然學(xué)科日常教學(xué)使用的低門檻便捷教學(xué)用具。相較于標(biāo)本、模型、實物等傳統(tǒng)教學(xué)用具來說，紙質(zhì)的觸摸圖冊在具有豐富細(xì)節(jié)和趣味性的同時，也能節(jié)約成本，且具有較強的攜帶性，不易損壞，便于存儲、復(fù)制和推廣，以及具有標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點。

本研究根據(jù)《盲校義務(wù)教育實驗教科書·語文》（四年級）內(nèi)容提取了 40 個對象進行圖形可觸化設(shè)計，這40個對象分別屬于自然之美、科技之美、神話傳說和歷史人物四類范疇。例如，針對《花牛歌》《蝙蝠與雷達》《蟋蟀的住址》等課本內(nèi)容，筆者從中選取了部分合適的動物和植物進行設(shè)計；針對第二單元中國科技的崛起，筆者從中選取了航天、航海等相關(guān)基礎(chǔ)圖形進行設(shè)計；針對第四單元神話傳說，筆者選取了西游記中的人物角色為設(shè)計對象；針對第七單元《梅蘭芳蓄須》等歷史人物課文，筆者選取了京劇的頭飾進行設(shè)計。

四、視障兒童觸覺認(rèn)知發(fā)展特點

皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論認(rèn)為，7～12 歲的兒童處于具體運算階段，是認(rèn)識事物從主觀到客觀轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期。這一年齡段的兒童理解能力增強，心理也日漸成熟，具有一定的邏輯思維判斷力，但對極其抽象的事物還不易理解。四年級兒童處于具體運算階段的末期，對具體對象的圖形特征已有較強的識別能力。因此，可以適當(dāng)增加一些較復(fù)雜的圖形，有利于未來抽象思維想象能力和概念的建構(gòu)。筆者在結(jié)合了課堂實驗調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出以下幾個有關(guān)圖形可觸化設(shè)計的要點。

第一、觸摸圖形識別時間受圖形大小和難易程度的影響。視障兒童識別過大或過小，以及較復(fù)雜圖形所消耗的時間較長；對于簡略的圖形，視障兒童觸摸識別的速度較快。

第二、手指觸摸的靈敏度與經(jīng)驗有關(guān)。觸覺經(jīng)驗越豐富的視障兒童，手指觸摸的靈敏度越高。小學(xué)四年級視障兒童已經(jīng)掌握了一定的觸摸技巧，觸摸識別達到了一定的速度，具備一定的觸摸基礎(chǔ)[13]，能辨別較為復(fù)雜的圖形。

第三、觸覺認(rèn)知具有從局部到整體的認(rèn)知特性，這種識別方式適合利用部件識別方法進行設(shè)計。視障兒童的觸摸習(xí)慣一般是左手固定，右手順線觸摸，反復(fù)若干次，尋找點或塊面結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系，所有局部特征觸摸完畢后，將所有部件在腦中進行拼合，從而構(gòu)建起完整的空間感知。

第四、觸摸幾何圖形時，根據(jù)其邊長或角度辨別圖形的形狀，這種特點適合利用特征識別原理進行設(shè)計。例如，突出體現(xiàn)三角形具有三條邊、三個角的特征等。

五、針對視障兒童的圖形可觸化設(shè)計原則

已有的研究總結(jié)了針對視障群體的 10 條圖形可觸化設(shè)計原則[14]，即對象選取原則、特征識別原則、部件識別原則、大小適用原則、趣味原則、平面原則、認(rèn)知發(fā)展原則、邏輯先后原則、關(guān)鍵輔助原則和校正原則。筆者通過對湛江特殊教育學(xué)校的實地調(diào)研和觸摸實驗，根據(jù)小學(xué)四年級視障兒童的認(rèn)知特點，分別從造型、點、線、面及制作標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出幾點設(shè)計方法和原則。

（一）造型得當(dāng)

造型得當(dāng)，指應(yīng)從清晰語義和高效識別性兩個基本出發(fā)點來探討，即在清晰表達的基礎(chǔ)上，具備高效識別性，可使視障兒童提高觸覺感知效率和學(xué)習(xí)效率，符合視障兒童的觸摸習(xí)慣。造型得當(dāng)主要有以下六個要點。

1.外輪廓加粗化

視障兒童在觸摸圖形時，一般對粗線條比較敏感。圖形的外輪廓設(shè)置成粗線條，內(nèi)部結(jié)構(gòu)用細(xì)線條表示，避免視障兒童在初步感知外輪廓時受到不必要信息的干擾，導(dǎo)致讀取失敗。

2.簡化造型要義

以Lebaz為代表的早期觸覺研究者發(fā)現(xiàn)，簡略和清晰的線條可以使圖形更容易觸摸識別[15]，細(xì)節(jié)繁雜的對象不易被觸覺感知。因此，在設(shè)計時應(yīng)減少曲線彎折數(shù)量，不做多余裝飾，體型過小的對象可做放大處理，反之亦然。

3.取消疊壓關(guān)系

三維形式的呈現(xiàn)會使圖形識別變得復(fù)雜，如三維空間中距離與大小的關(guān)系在二維空間中容易表現(xiàn)為錯覺或矛盾空間[16]，容易導(dǎo)致觸覺認(rèn)知的混亂，不利于形成整體關(guān)系認(rèn)知。

4.突出特征

每個提取對象都有突出的特征，要從圖形識別的角度出發(fā)，突出其最具代表性的特征。如蒼蠅頭大、老鼠尾長、燕子尾交叉等一系列特征可重點表現(xiàn)，并進行適當(dāng)夸張。

5.具備觸覺美感

約翰·哥特弗雷德·赫爾德(Johann Gottfried Herder）認(rèn)為，觸覺也具有審美與認(rèn)知功能，甚至具有形而上學(xué)的價值；德尼·狄德羅（Denis Diderot）認(rèn)為盲人用觸覺來判斷美[17]。筆者在研究實踐中也證實了觸覺美感的客觀存在。比如，在調(diào)研過程中，筆者將一個設(shè)計對象的三種不同圖形讓被試者作選擇，被試者能明確指出其中“更美”“更好看”的圖形，且結(jié)果與視覺美感具有一致性。

6.基本色彩輔助

針對具有微弱視力的視障兒童，在圖形可觸化設(shè)計中，使用高飽和度的色彩填充，可以達到多感官通道輔助認(rèn)知的效果。

（二）點、線、面的綜合表達

點、線、面是視覺傳達設(shè)計的基本構(gòu)成方法，同時也是觸覺識別的構(gòu)成方法。為避免視障兒童在觸摸大片空白形體時產(chǎn)生方向感丟失、難以建構(gòu)對象等問題，在設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)加入點、線、面元素，劃分塊面結(jié)構(gòu)。這樣不僅可以使視障兒童容易區(qū)分圖形各部分之間的形態(tài)，也可以增強觸覺圖形的律動感、節(jié)奏感以及趣味性，還可以在一定程度上激發(fā)他們的好奇心。筆者在進行圖形可觸化設(shè)計時主要使用了以下三種方法。

1.外輪廓范圍較大，應(yīng)適當(dāng)添加點、線來使輪廓空間得到強化效果。

2.強化表現(xiàn)某一突出特征時，用點填充強化處理，給予視障兒童一些信號。

3.動物的毛發(fā)、尾巴等可用線條表示其特征，使觸覺感知富有層次感。

（三）部件識別與特征識別相結(jié)合

部件識別和特征識別原理相結(jié)合的方法，不僅要求在設(shè)計時提取對象的代表性特征，而且要求在整體造型不相同的情況下利用不同部件進行統(tǒng)一的建構(gòu)設(shè)計。換言之，就是通過拆解部件再構(gòu)成整體，對類似或相同的部件盡量規(guī)范統(tǒng)一，嘗試尋找圖形對象的內(nèi)在聯(lián)系與相似特征，建立系統(tǒng)化的圖形標(biāo)準(zhǔn)模式，并在設(shè)計中進行一些系統(tǒng)化的處理。比如，腳的處理用黑色塊面來表現(xiàn)；每個提取對象的重要特征用點狀標(biāo)出；尾巴統(tǒng)一用線表示；對每個輪廓線的粗細(xì)進行統(tǒng)一設(shè)置，外輪廓線設(shè)置為 1.5mm，內(nèi)輪廓線設(shè)置為 0.6mm，點狀直徑設(shè)置為 1mm；單個圖形的相對獨立輪廓線間隔大于 5mm，每條相對獨立的線間隔應(yīng)大于 3mm等。視障兒童可在初次觸摸圖形時由旁人幫助或引導(dǎo)，訓(xùn)練其對特征和部件的分析能力，并通過反復(fù)觸摸來增強記憶和理解。

六、圖形可觸化設(shè)計的過程與應(yīng)用

（一）圖形可觸化設(shè)計過程

以“分解對象—提取特征—簡化輪廓—重組構(gòu)成—驗證識別—校正修改”為標(biāo)準(zhǔn)進行圖形可觸化設(shè)計。如對蜻蜓的設(shè)計中，第一步，將蜻蜓拆解為幾個主要的部件：頭部、身體、翅膀、足部和尾部；第二步，分析各部件的主要特征，眼睛大、圓、復(fù)眼結(jié)構(gòu)，翅膀狹長、內(nèi)部有線結(jié)構(gòu)，身體橢圓，尾部細(xì)長有節(jié)枝；第三步，概括簡化圖形為圓形、梯形、橢圓形、長條形；第四步，組合成形；第五步，讓視障兒童觸摸識別，能在一定時間內(nèi)識別出對象視為通過；第六步，對識別錯誤的、識別困難的，以及被試者提出異議的圖形進行部分修改，并重復(fù)上一步操作，直至通過被試者的認(rèn)可。以上述流程為標(biāo)準(zhǔn)，筆者對選取的40 個圖形對象依次進行了分析，概括了各圖形對象的特征和構(gòu)成部件，并逐個進行了細(xì)化設(shè)計，從而得到最終圖形。

（二）觸摸圖形的應(yīng)用技術(shù)

目前，移動端觸覺顯示設(shè)備尚在研發(fā)中，基于計算機的觸覺顯示設(shè)備造價相對昂貴，推廣應(yīng)用的條件暫不成熟。因此，筆者將設(shè)計完成后的觸摸圖形選擇以紙本圖冊的形式實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。小學(xué)四年級兒童的手掌相對成年人來說比較小，因此，以單個圖形獨立成頁為宜，尺寸以A4盲紙大小為準(zhǔn)，采用凸點手工扎寫與熱敏發(fā)泡紙印刷相結(jié)合的方法制作圖冊。熱敏發(fā)泡紙印刷技術(shù)由名古屋盲人情報中心提供協(xié)助，通過盲人點字出版室、點字印刷設(shè)備等盲文專用設(shè)施印刷制作完成。這種印刷技術(shù)印制的圖形內(nèi)外輪廓線易于識別，凸起較高，較適合圖形輪廓的觸摸表現(xiàn)，且印制成本相對較低，適合實際應(yīng)用推廣。紙本圖冊采用膠裝方式，封面采用厚紙板裝幀保護，便于多次重復(fù)使用。

七、結(jié)語

為視障兒童進行語文課本的圖形可觸化設(shè)計，有利于貫徹 2016 年版盲校義務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)所提倡的“感知、體驗、參與”的學(xué)習(xí)理念[18]。這一設(shè)計在視障兒童語文教學(xué)中，拓展了觸覺感官通道獲得的信息量。有研究指出，觸摸圖形的識別可能是通過觸覺信息在大腦中進行“視覺轉(zhuǎn)化”的方式完成的[19]。本研究嘗試通過解構(gòu)對象的特征和結(jié)構(gòu)將圖形進行可觸化設(shè)計，使視障兒童在這一圖形的“視覺轉(zhuǎn)化”過程中能更細(xì)致、更深入地了解對象特點。筆者設(shè)計的部分觸摸圖形在湛江市特殊教育學(xué)校語文課堂教學(xué)實驗中取得了良好的效果和反饋，提高了視障兒童參與課堂和社會實踐的積極性，優(yōu)化了特殊教育的福祉與體驗。

在黨和政府的高度重視下，我國社會保障體系已日趨完善，視障群體得到了更多關(guān)注。然而面對視障群體的特殊性與復(fù)雜性，在圖形可觸化設(shè)計過程中，如何做到觸覺、視覺、知覺的統(tǒng)一，還有待人們繼續(xù)進行深入的探索。而基于“視覺+”概念的多感覺融合信息傳達設(shè)計也許是未來值得人們探索的方向之一。