視障兒童觸視覺融合認(rèn)知圖形設(shè)計(jì)研究

徐佳，林子翔，高卉，禤宇明

視障兒童觸視覺融合認(rèn)知圖形設(shè)計(jì)研究

徐佳1，林子翔2，高卉3，禤宇明4

（1.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088；2.大連民族大學(xué)，遼寧 大連 116600；3.寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，浙江 慈溪 315212；4.中國(guó)科學(xué)院心理研究所，北京 100101）

針對(duì)視障兒童群體認(rèn)知渠道受限、感覺通道缺失導(dǎo)致的圖形圖像認(rèn)知困難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)幫助他們加深理解對(duì)象，提高認(rèn)知水平，增加學(xué)習(xí)趣味的輔助認(rèn)知圖形工具。通過(guò)融合多種感覺信息的方法提高觸摸圖形的信息量，基于盲人的V-T-M圖像認(rèn)知模式，采用結(jié)構(gòu)化問(wèn)卷調(diào)查、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)流程，對(duì)小學(xué)教材中的主要內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行觸視覺融合圖形設(shè)計(jì)，并采用CAT同感評(píng)估技術(shù)評(píng)估設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)了適用于小學(xué)視障兒童學(xué)習(xí)使用的視覺與觸覺融合系列圖形，顯著改善了視障兒童對(duì)課文對(duì)象的認(rèn)知清晰度，同時(shí)增加了他們的理解程度、想象力、學(xué)習(xí)興趣和美感體驗(yàn)。基于觸視覺融合的圖形設(shè)計(jì)在一定程度上滿足了視障兒童的圖形認(rèn)知需求，明顯改善了視障兒童對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知效果。

感覺融合；觸摸圖形；視障兒童；CAT同感評(píng)估

多感覺通道研究是心理學(xué)研究中的一個(gè)方向，心理學(xué)認(rèn)為人的認(rèn)知可以由視覺構(gòu)建，也可以由其他感覺構(gòu)建，不同感覺之間具有聯(lián)系與轉(zhuǎn)化以及共同響應(yīng)的機(jī)制[1]。將兩種及以上的感覺通道信息融入一個(gè)對(duì)象之中的設(shè)計(jì)就是多感覺融合設(shè)計(jì)，如觸覺和視覺的融合、觸覺和聽覺的融合等。這種融合設(shè)計(jì)是聯(lián)系不同感覺通道與大腦皮層認(rèn)知的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是一種面向特殊人群的感官和具身設(shè)計(jì)方式。

1 跨感覺通道重組與觸覺圖形設(shè)計(jì)

多感覺整合（Multisensory Integration，MSI）是指?jìng)€(gè)體將來(lái)自不同感覺通道（如視覺、聽覺、觸覺等）的信息有效地整合為統(tǒng)一、連貫而穩(wěn)定的知覺對(duì)象的知覺加工過(guò)程[2]。如果失去視覺感覺通道，軀體會(huì)通過(guò)其他通道進(jìn)行行為代償，如觸覺和聽覺。同時(shí)大腦結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生跨通道重組，通過(guò)建立觸覺、聽覺與視覺皮層之間的神經(jīng)回路，來(lái)形成盲人特有的感覺世界[3]。

有研究證實(shí)，盲文閱讀、觸覺感知的非視覺任務(wù)可以激活大腦視皮層。Goldreich等[4]的研究證實(shí)了盲人觸覺感知能力顯著高于正常人。Burton等[5]、Pietrini等[6]利用fMRI（functional Magnetic Resonance Imaging）掃描發(fā)現(xiàn)詞語(yǔ)和觸覺的輸入廣泛激活了人腦與視覺有關(guān)的枕葉、顳葉部分。Gizewski等[7]的研究證實(shí)盲文閱讀和圓點(diǎn)辨別任務(wù)顯著激活了大腦的V1、V2及更高級(jí)的視覺皮層區(qū)域，而純粹的運(yùn)動(dòng)和碰觸卻不會(huì)激活視覺皮層。Cohen等[8]用重復(fù)透顱磁刺激（rTMS）對(duì)7處大腦位置進(jìn)行刺激干擾盲人觸摸識(shí)讀，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)中部枕區(qū)視覺皮層的刺激顯著影響了盲人的任務(wù)成績(jī)，而對(duì)感覺運(yùn)動(dòng)皮層的刺激沒(méi)有影響盲人的任務(wù)成績(jī)，正常人則相反，說(shuō)明盲人中部枕區(qū)皮層參與了觸覺的認(rèn)知。這些研究證實(shí)，盲人的觸覺感知會(huì)在神經(jīng)生理層面進(jìn)行視覺通道重組。

神經(jīng)生理學(xué)的研究為觸視覺融合圖形設(shè)計(jì)的有效性奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，為探索有利于盲人認(rèn)識(shí)世界的信息傳達(dá)設(shè)計(jì)方法指明了方向。目前，這一方向仍處于理論和實(shí)踐的初步階段。有研究者針對(duì)視障兒童的觸覺繪本、地理課程觸覺圖形及觸摸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等進(jìn)行了一定的探索，如張寧芯[9]從認(rèn)知心理學(xué)的角度，對(duì)不同年齡段視障兒童的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行了一定程度的解析，提出根據(jù)認(rèn)知階段來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的圖形設(shè)計(jì)，并對(duì)觸摸書籍材料進(jìn)行了一定的探討；張蕾等[10]對(duì)視障兒童的觸摸習(xí)慣進(jìn)行了一定的調(diào)查與分析，提出了觸覺地圖冊(cè)的制作過(guò)程和注意要點(diǎn)；楊璐[11]從視覺認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)推移到觸覺，設(shè)計(jì)了利用點(diǎn)線面原理，采用材料進(jìn)行手工拼貼的圖冊(cè)。羅椅民等[12]制定了設(shè)計(jì)觸摸圖形的一些規(guī)范，成為了設(shè)計(jì)觸覺圖形時(shí)可用的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些研究是基礎(chǔ)理論研究向?qū)嵺`應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，是幫助盲人認(rèn)知世界的有益探索。

2 視障兒童觸視覺融合圖形設(shè)計(jì)問(wèn)題的提出

人的發(fā)展受先天條件制約也受后天條件影響。D'Angiulli等[13]證實(shí)先天全盲者觸摸日常對(duì)象的觸覺圖形（Tactual Patterns of Common Objects）成功率雖僅達(dá)45%，但已經(jīng)和蒙眼的正常兒童和成人相當(dāng)，他們可以通過(guò)觸覺信息建立圖形對(duì)象的認(rèn)知。先天條件讓他們具備了這樣一種能力，即通過(guò)觸覺來(lái)看到對(duì)象，并且這種能力相當(dāng)于正常人的視覺經(jīng)驗(yàn)與觸覺感知之和。在此條件下，決定他們認(rèn)知高度的主要因素便是后天的教育環(huán)境。其中便包括了外界提供給他們的觸摸圖形的數(shù)量和質(zhì)量。在以學(xué)校為主體的當(dāng)代教育模式中，盲校主干課程提供的觸覺圖形尤其重要，這一重要性在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)的特殊教學(xué)中都能看到（見圖1）。

圖1 我國(guó)現(xiàn)行盲校課本

2021年5月由羅椅民等[14]主導(dǎo)推出的觸摸圖形設(shè)計(jì)與圖例國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T40142-2021附錄有數(shù)理化相關(guān)符號(hào)和標(biāo)志設(shè)計(jì)圖例。然而對(duì)更多自然實(shí)物的形體卻沒(méi)有輔助圖形可供參考。通過(guò)使用問(wèn)卷星APP工具對(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)9個(gè)不同省市36位盲校教師的問(wèn)卷調(diào)查顯示：100%的教師均認(rèn)為輔助教具對(duì)盲生理解對(duì)象有幫助；方法選擇最多的是觸摸圖形方法（94.44%），然后依次是信息融合方法（88.89%）、立體模型（86.11%）、口述影像（58.33%）和其他（2.78%），基于觸覺的融合圖形是大多數(shù)人選擇的方法；同時(shí)97%的教師認(rèn)為他們?nèi)鄙僖曊蠄D形教學(xué)工具；91.67%的教師傾向于優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)化的輔助教具，他們一般是自己動(dòng)手制作一些工具，只能在有限的課堂進(jìn)行有限時(shí)間的個(gè)體觸摸認(rèn)知，數(shù)量和質(zhì)量上均不能滿足實(shí)際的需要。

基于此，本研究確定了為視障兒童設(shè)計(jì)觸視覺融合圖形的工作方案，目的是改善我國(guó)視障學(xué)生的后天教育條件，提高他們認(rèn)知發(fā)展高度的可能性。整個(gè)研究過(guò)程采用問(wèn)卷調(diào)查、專家擬題、設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化制作和CAT同感評(píng)估實(shí)驗(yàn)的方法，選取國(guó)家義務(wù)教育小學(xué)課堂涉及的名詞對(duì)象，進(jìn)行了動(dòng)物、植物、交通工具三類設(shè)計(jì)。由來(lái)自中國(guó)和日本的4位專家，經(jīng)多次商討篩選確定了初步設(shè)計(jì)框架，再按盲校教育的特點(diǎn)與需求，結(jié)合課本內(nèi)容描述，在根據(jù)視障兒童所在年齡段的認(rèn)知能力和觸摸習(xí)慣的前提下展開了觸視覺融合圖形的設(shè)計(jì)工作。

3 視障兒童觸覺認(rèn)知發(fā)展及其特點(diǎn)

皮亞杰認(rèn)為學(xué)齡兒童7～12歲處于具體運(yùn)算階段，是認(rèn)識(shí)事物從主觀到客觀轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期。學(xué)齡期兒童初步形成了意識(shí)和思維活動(dòng)狀態(tài)，理解能力增強(qiáng)，心理也日漸成熟，具有了一定的邏輯思維判斷力，但對(duì)極其抽象的事物還不易理解。Cohen[15]的研究證實(shí)建立視覺跨通道重組能力也具有一定的關(guān)鍵期，視覺皮層的激活與高級(jí)和復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)有關(guān)，復(fù)雜的任務(wù)能更顯著地激活視皮層，錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵期的后期，盲人將很難建立視覺跨通道重組。由于視障兒童對(duì)復(fù)雜觸覺圖形的認(rèn)知事實(shí)上具有客觀認(rèn)知的特點(diǎn)，且和正常人具體運(yùn)算階段的視覺任務(wù)具有一定的相似性，所以具體運(yùn)算階段很可能與視覺跨通道重組關(guān)鍵期出現(xiàn)高度重合。這一階段的復(fù)雜圖形經(jīng)驗(yàn)將有可能促進(jìn)視覺跨通道重組能力的構(gòu)建，對(duì)具象客體的理解將有助于視障兒童完成具體運(yùn)算階段的發(fā)展任務(wù)。

處于學(xué)齡期的視障兒童具有同齡人具體運(yùn)算階段的特點(diǎn)，但是又有所不同。這些不同主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）與普通人視覺識(shí)別的快速反應(yīng)不同，觸摸圖形識(shí)別的時(shí)間受圖形的大小、難易程度影響。圖形過(guò)大或過(guò)小且較復(fù)雜所消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，圖形大小適中且簡(jiǎn)略觸摸識(shí)別速度快。

2）與普通人視覺識(shí)別先整體后局部的過(guò)程不同，觸覺認(rèn)知具有從局部到整體的認(rèn)知特性，視障者觸摸習(xí)慣一般是左手固定，右手順線觸摸，反復(fù)若干次，尋找點(diǎn)或塊面結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置關(guān)系。所有局部特征觸摸完畢后，才能建立起完整對(duì)象的感知。

3）與普通人視覺的精細(xì)加工不同，觸覺的認(rèn)知分辨率遠(yuǎn)低于視覺認(rèn)知，視障兒童需要通過(guò)一個(gè)個(gè)點(diǎn)位來(lái)確定信息，兩點(diǎn)之間存在最小識(shí)別閾值為2.5 mm。

4）與普通人已有生活中的大量視覺經(jīng)驗(yàn)不同。對(duì)圖像圖形認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的缺失導(dǎo)致其缺少對(duì)復(fù)雜圖形的觸覺識(shí)別能力，如深度線索經(jīng)驗(yàn)的缺失讓其不能理解平面上的透視關(guān)系，又如基礎(chǔ)圖形觸覺經(jīng)驗(yàn)越豐富的視障兒童手指靈敏度越高。

這些不同決定了在觸摸圖形設(shè)計(jì)上應(yīng)遵循一定的特殊原則。

4 視障兒童觸摸圖形設(shè)計(jì)原則

有研究曾總結(jié)了針對(duì)視覺障礙群體觸摸圖形的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則[16]包括：對(duì)象選取原則、特征識(shí)別原則、部件識(shí)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、校正原則。以上述原則為基礎(chǔ)，根據(jù)小學(xué)視障兒童觸覺認(rèn)知的特殊性對(duì)每條原則進(jìn)行如下操作細(xì)化。

1）對(duì)象選取方面，由專業(yè)特殊教育教師從課文中選擇亟需的內(nèi)容對(duì)象，要求易于觸摸識(shí)別，輪廓簡(jiǎn)單，學(xué)生平時(shí)難以實(shí)際觸摸的對(duì)象，如較簡(jiǎn)單的花卉、動(dòng)物等。

2）大小適用方面，兒童手掌相對(duì)成年人來(lái)說(shuō)比較小，以單個(gè)圖形獨(dú)立成頁(yè)，尺寸以A4盲紙大小為準(zhǔn)（25行盲文，每行40方），兒童使用時(shí)身體不需要移動(dòng)，可減少多余的動(dòng)作和干擾。

3）特征識(shí)別方面，心理學(xué)認(rèn)為人對(duì)特征的識(shí)別主要以輪廓識(shí)別為主，視障者觸摸圖形時(shí)一般對(duì)粗線條比較敏感，因此可嘗試將圖形的外輪廓使用較粗線條，內(nèi)部結(jié)構(gòu)用較細(xì)線條的方法區(qū)分不同的信息，并強(qiáng)化突出最主要特征，刪除所有次要特征，注重局部特征，沿順線位置突出唯一特征，各特征點(diǎn)之間應(yīng)具有連續(xù)性。

4）部件識(shí)別方面，通過(guò)拆解部件再轉(zhuǎn)化成圖形元素并構(gòu)成整體，對(duì)類似或相同的部件盡量規(guī)范統(tǒng)一，在整體造型不同的情況下利用不同部件組合進(jìn)行統(tǒng)一的建構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)圖形對(duì)象內(nèi)在的聯(lián)系及相似特征，建立較系統(tǒng)化的圖形組合模式。適應(yīng)其由部分識(shí)別整體的分析認(rèn)知方式。

5）趣味方面，首先以視障兒童主動(dòng)提出希望了解的對(duì)象為第一選擇，滿足他們的主觀興趣點(diǎn)；其次可以考慮結(jié)合課文內(nèi)容的語(yǔ)音配合講解，增加觸摸閱讀的趣味性。

6）平面原則方面，直接三維形式的呈現(xiàn)會(huì)使觸摸圖形識(shí)別變得復(fù)雜[17]，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(cuò)覺或矛盾空間[18]，由于視障兒童視覺經(jīng)驗(yàn)的缺失，易導(dǎo)致觸覺認(rèn)知的混亂，所以必須消除圖形中的空間視覺線索。選取具有代表性的視角轉(zhuǎn)化或進(jìn)行多視角組合。此外，將點(diǎn)線面的基本構(gòu)成方法轉(zhuǎn)換到觸覺識(shí)別之中，用以區(qū)分對(duì)象的各部分之間的觸摸形態(tài)，如外輪廓范圍較大則適當(dāng)添加點(diǎn)、線來(lái)使輪廓空間效果得到強(qiáng)化；強(qiáng)化表現(xiàn)某一突出特征時(shí)，可以用點(diǎn)填充強(qiáng)化處理，給予觸摸者一些特殊信號(hào)；動(dòng)物的毛發(fā)、尾巴等可用細(xì)線條表示其特征，使觸覺感知富有層次感等。

7）認(rèn)知發(fā)展方面，可設(shè)計(jì)不同復(fù)雜度的觸摸圖形，以適應(yīng)不同經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展水平的視障兒童，面向低年級(jí)的內(nèi)容圖形可以適當(dāng)簡(jiǎn)化，面向高年級(jí)的圖形可以適當(dāng)復(fù)雜。

8）邏輯關(guān)系方面，注意各個(gè)圖形中類似部分的學(xué)習(xí)遷移，如對(duì)翅膀羽毛、尾巴等的形狀表現(xiàn)遵循相同的規(guī)則，對(duì)腳的處理都用方形塊面來(lái)表現(xiàn)；部位的重要特征用點(diǎn)狀填充標(biāo)出等，視障兒童可反復(fù)觸摸通過(guò)學(xué)習(xí)遷移來(lái)增強(qiáng)記憶，理解觸覺形體與對(duì)象之間的邏輯關(guān)系。

9）關(guān)鍵輔助設(shè)計(jì)，針對(duì)具有微弱視力的視障者，在設(shè)計(jì)的觸摸圖形中使用高飽和度與高對(duì)比度色彩填充，設(shè)置清晰突出的視覺輪廓邊界以達(dá)到多感官通道共同認(rèn)知的效果。也可以對(duì)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大處理和增加盲文注釋、方向指示等。同時(shí)設(shè)計(jì)關(guān)鍵語(yǔ)音提示，配合動(dòng)作方位的引導(dǎo)，提高認(rèn)知效果。

10）圖形校正方面，經(jīng)特殊教育教師的認(rèn)可和修正，再經(jīng)視障兒童的觸摸辨認(rèn)，對(duì)其不能理解或理解困難的部分進(jìn)行迭代修改。

5 基于盲人V-T-M圖像認(rèn)知模型的觸視覺融合設(shè)計(jì)

5.1 V-T-M圖像認(rèn)知模型

於文苑[19]等指出觸覺二維圖像（Tactile Graphic）可以輔助視覺受損人群，將視覺信息轉(zhuǎn)化為觸覺信息，從而感知外部世界，觸覺二維圖像的識(shí)別可能是通過(guò)觸覺信息在大腦中進(jìn)行“視覺轉(zhuǎn)化”[19]的方式完成。從發(fā)展心理學(xué)的心理理論（Theory of Mind）來(lái)看，即使盲人從未見過(guò)對(duì)象的真實(shí)模樣，他們對(duì)外部世界仍然會(huì)有自己的看法，而且這種看法具有普遍性。從內(nèi)隱理論（Implicit Theories）來(lái)看，它是一種內(nèi)在的信念，人們用它來(lái)解釋環(huán)境中的事件，做出判斷，并計(jì)劃自己的行動(dòng)。這種“視覺轉(zhuǎn)化”的創(chuàng)造過(guò)程，實(shí)際上是一種內(nèi)隱?！耙曈X轉(zhuǎn)化”之后形成的圖像實(shí)際上是一種內(nèi)在的心理視覺影像（Mind Graphic），具有強(qiáng)烈的內(nèi)隱特質(zhì)。因此，盲人對(duì)圖形認(rèn)知的完整過(guò)程便是從視覺圖像（Vision Graphic）到觸覺圖像再到心理視覺圖像的編碼轉(zhuǎn)化過(guò)程，即V-T-M圖像認(rèn)知結(jié)構(gòu)。從這種特殊的認(rèn)知模型（見圖2）出發(fā)，首先要求圖形設(shè)計(jì)過(guò)程將視覺圖形和觸覺圖形進(jìn)行同步融合。這種融合同時(shí)符合了多樣化冗余設(shè)計(jì)原則，提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于提高M(jìn)圖像信息轉(zhuǎn)化的完整性。

圖2 V-T-M圖像認(rèn)知模型結(jié)構(gòu)

5.2 視覺圖形設(shè)計(jì)

在視覺圖形設(shè)計(jì)上，以部件結(jié)構(gòu)和對(duì)象特征設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，以特征分析—角度選擇—結(jié)構(gòu)拆分—幾何化—重組設(shè)計(jì)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)流程。以蜜蜂的設(shè)計(jì)為例，具體步驟如下。

第1步，先分析蜜蜂在人們印象中的記憶特征，如有尾針、條紋、透明的翅膀、復(fù)眼等。

第2步，選擇一個(gè)能表現(xiàn)這些特征的合適角度。

第3步，將對(duì)象進(jìn)行分解，蜜蜂拆解為頭部、身體、翅膀、足部和尾部。

第4步，將部件轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)幾何形。

第5步，在保持幾何結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加蜜蜂的簡(jiǎn)化特征，如眼睛大、圓和復(fù)眼結(jié)構(gòu)、翅膀大約為三角形且有一定的線結(jié)構(gòu)、身體為橢圓且有橫線特征、尾部有細(xì)長(zhǎng)針等。

5.3 觸覺圖形設(shè)計(jì)

心理學(xué)認(rèn)為，對(duì)形狀的知覺是視覺、觸覺、動(dòng)覺協(xié)同活動(dòng)的結(jié)果，對(duì)二維圖像的識(shí)別開始于對(duì)原始特征（Primitive Feature）的分析與檢測(cè)，包括點(diǎn)、線條、角度、朝向和運(yùn)動(dòng)等。江寧等[20]的研究證實(shí)，基于觸覺的“T-圖像”特征比基于視覺的“V-圖像”特征更容易讓盲人識(shí)別，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須進(jìn)行“V-T圖像轉(zhuǎn)化”設(shè)計(jì)。好的觸覺圖像（T-圖像）應(yīng)該盡量簡(jiǎn)潔和清晰，且相互之間沒(méi)有干擾，在觸覺圖像中只需要保留最重要、區(qū)別性的特征信息。早期觸覺研究者Lebaz等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)略和清晰的線條可以使圖形更容易觸摸識(shí)別，細(xì)節(jié)繁雜的對(duì)象不易被觸覺感知，設(shè)計(jì)中曲線彎折數(shù)量應(yīng)減少并不做多余裝飾。

觸覺圖形設(shè)計(jì)以V-T轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)和觸摸圖形國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)，以“V-T圖像轉(zhuǎn)化”設(shè)計(jì)—觸點(diǎn)信息分布設(shè)計(jì)—觸覺校正為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程[21]。以蜜蜂的設(shè)計(jì)為例。

第1步，“V-T圖像轉(zhuǎn)化”設(shè)計(jì)與視覺圖形設(shè)計(jì)的第4步重合。實(shí)驗(yàn)證明，超過(guò)一定邊線或特征的幾何形盲人較難識(shí)別[16]。此階段的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是將對(duì)象部件納入能被盲人識(shí)別的概括簡(jiǎn)化圖形，并將其進(jìn)行觸覺特征的組合（見表1）。

第2步，依圖形關(guān)鍵信息點(diǎn)進(jìn)行觸點(diǎn)信息的分布設(shè)計(jì)（見圖3），分別以不同大小和間距的觸點(diǎn)表現(xiàn)細(xì)節(jié)特征。如轉(zhuǎn)折處均以點(diǎn)為尖端，線段均具有明確的起始點(diǎn)與終點(diǎn)，主次輪廓走向的匯合處觸點(diǎn)間距區(qū)分，主體紋樣區(qū)域觸點(diǎn)的填充，圖形尖端的觸點(diǎn)合并等。對(duì)點(diǎn)的大小和點(diǎn)線的使用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置。如所使用點(diǎn)的大小分別為，直徑1.0 mm的小點(diǎn)、直徑1.5 mm的中點(diǎn)和直徑3.0 mm的大點(diǎn)。圖形的外輪廓統(tǒng)一用中點(diǎn)組成的點(diǎn)線進(jìn)行表現(xiàn)；圖形的內(nèi)輪廓統(tǒng)一用小點(diǎn)組成的點(diǎn)線進(jìn)行表現(xiàn)。不同部件之間的間隔不小于5 mm等。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)符合JISS0052：2011[22]、GB/T 40142—2021[13]。

第3步，讓視障兒童觸摸識(shí)別進(jìn)行觸覺校正，以能在一定時(shí)間內(nèi)識(shí)別出對(duì)象則視為通過(guò)（見圖4），對(duì)識(shí)別錯(cuò)誤、困難的或盲人被試者提出異議的圖形部分進(jìn)行修改，并重復(fù)上一步操作，直至通過(guò)盲人被試者的認(rèn)可。

表1 視障兒童課本部分V-T圖形特征轉(zhuǎn)化示例

Tab.1 Example of V-T graphic feature transformation in textbook for visually impaired children

圖3 觸點(diǎn)信息點(diǎn)分布設(shè)計(jì)

5.4 觸視覺圖形的融合

最終將視覺圖形、觸覺圖形進(jìn)行疊加融合，成為一個(gè)復(fù)合圖形對(duì)象。并設(shè)置口述語(yǔ)音和頁(yè)面提示信息，設(shè)定觸點(diǎn)高度，制作成型并編輯成冊(cè)（見圖5）。

6 基于CAT同感評(píng)估技術(shù)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

觸視覺融合圖形的設(shè)計(jì)效果體現(xiàn)在盲人內(nèi)隱的M圖像之上，即他們“視覺轉(zhuǎn)化”后“看到”的對(duì)象效果。內(nèi)隱是一種內(nèi)在的信念，人們依靠它來(lái)解釋和判斷日常中面臨的人或事，它是CAT同感評(píng)估技術(shù)（Consensus Assessment Technique）的基礎(chǔ)。觸視覺融合圖形的認(rèn)知終端是M圖像，而M圖像始終存在于盲人的腦海或想象中，具有明顯的內(nèi)隱特點(diǎn)，適合通過(guò)CAT同感評(píng)估技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。人們對(duì)客觀事物的主觀評(píng)價(jià)具有共性。這種觀點(diǎn)得到了當(dāng)前內(nèi)隱理論（Implicit Theory）研究的支持，在實(shí)際的研究中也證明CAT評(píng)估技術(shù)有很好的適用范圍，主要用于與言語(yǔ)或語(yǔ)言、藝術(shù)或表演或具有多種解決方案的問(wèn)題解決等有關(guān)的作品或反應(yīng)的創(chuàng)造性。拼貼畫、繪畫、手工藝品和動(dòng)作非常適合使用這種技術(shù)進(jìn)行評(píng)估[23]。

實(shí)驗(yàn)方法：采用CAT同感評(píng)估技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)，CAT技術(shù)要求信度達(dá)到0.7以上[23]，與問(wèn)題解決有關(guān)的產(chǎn)品需要至少4個(gè)評(píng)分者，而對(duì)藝術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品的評(píng)價(jià)則至少需要7個(gè)評(píng)分者[23]。

實(shí)驗(yàn)假設(shè)：基于觸視覺融合圖形形成的M圖像優(yōu)于現(xiàn)有M圖像

實(shí)驗(yàn)材料：隨機(jī)抽取6組觸視覺融合圖形，對(duì)照組為與該圖形匹配的盲文課文

評(píng)價(jià)維度：想象力、理解度、清晰度、美觀度、趣味性

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：CAT評(píng)估打分維度圍繞創(chuàng)造力（想象）、功能（理解、清晰）和美學(xué)（美觀、趣味）進(jìn)行，讓盲人被試者作為評(píng)價(jià)專家，對(duì)融合圖形和盲文以李克特量表的形式進(jìn)行打分。實(shí)驗(yàn)被試者為10位全盲在校學(xué)生，年齡在11～20歲，性別比例為1∶1。評(píng)價(jià)材料是6組融合圖形和對(duì)應(yīng)的盲文課文，其中一組圖形和盲文作為前置預(yù)習(xí)，5組圖形為正式實(shí)驗(yàn)材料。盲人被試者分開獨(dú)立進(jìn)行評(píng)分，每個(gè)盲人被試者的測(cè)試環(huán)境、實(shí)驗(yàn)材料和指導(dǎo)語(yǔ)相同，每個(gè)評(píng)分的時(shí)間控制在3分鐘以內(nèi)。盲人被試者被要求分別在盲文字摸讀和融合圖摸讀之后針對(duì)腦中的心理影像（M圖像）進(jìn)行理解度、想象力、清晰度、美觀度和趣味性的評(píng)分（見圖6—7）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：評(píng)估數(shù)據(jù)使用spss17.0進(jìn)行分析，因子分析結(jié)果顯示，整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)效度KMO值為0.829；Bartlett球形檢驗(yàn)顯著性為0.000；信度Cronbach'alpha系數(shù)為0.859，實(shí)驗(yàn)的效度和信度均較高，說(shuō)明數(shù)據(jù)可靠效果理想。均值比較顯示，觸視覺融合圖形形成的M圖像得分高于普通學(xué)習(xí)形成的M圖像。在理解課文上平均高2.37分；在想象力上平均高2.52分；在對(duì)象認(rèn)知清晰度上平均高2.66分；在圖形審美上平均高1.2分；在學(xué)習(xí)趣味性上平均高2.38分。五項(xiàng)得分的差值均達(dá)到非常顯著水平（見表2）。

圖6 效果評(píng)估實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

圖7 認(rèn)知評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

表2 觸視覺圖形對(duì)盲童學(xué)習(xí)認(rèn)知的評(píng)價(jià)得分與配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果（=50）

Tab.2 Evaluation scores and paired T-test results of visual and tactile graphics on learning cognition of blind children

注：*<0.05；**<0.01；***<0.001。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：假設(shè)成立，觸視覺融合圖形產(chǎn)生的M圖像效果優(yōu)于盲文形成的M圖像。融合圖形能顯著改善視障兒童對(duì)課文的學(xué)習(xí)認(rèn)知效果，尤其是對(duì)象的認(rèn)知清晰度改善最為明顯，同時(shí)能增加學(xué)習(xí)中的理解度、想象力、趣味性和美感體驗(yàn)。在個(gè)案訪談中，參與實(shí)驗(yàn)的盲人學(xué)生均表示這種圖形給他們帶來(lái)了新穎愉悅的閱讀感受，并希望能獲得更多的觸摸內(nèi)容和機(jī)會(huì)。

7 結(jié)語(yǔ)

研究的成果是供視障兒童學(xué)習(xí)和圖形認(rèn)知訓(xùn)練的系列工具書，其采用的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法提高了快速生產(chǎn)和普及推廣的可能。相對(duì)于標(biāo)本、模型、實(shí)物、手工制作圖冊(cè)等工具來(lái)說(shuō)，此工具書不易損壞、不需后期維護(hù)與修復(fù)，具有豐富的細(xì)節(jié)和趣味性，同時(shí)還具有便攜性、耐久性、便于存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)?；贑AT同感評(píng)估技術(shù)的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)證明該成果能一定程度上提高視障兒童學(xué)習(xí)中通過(guò)觸覺通道獲得圖像信息的精確度、直觀性和趣味性，優(yōu)化他們對(duì)外部世界認(rèn)知的可能性。

2021年7月國(guó)務(wù)院在“十四五”殘疾人保障和發(fā)展規(guī)劃中將殘疾兒童少年義務(wù)教育鞏固提高列為教育類的重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容。由中國(guó)殘聯(lián)、宣傳部、教育部、國(guó)家語(yǔ)委、科技部工業(yè)和信息化部、文化和旅游部、國(guó)家廣播電視總局共同頒布的第二期國(guó)家手語(yǔ)和盲文規(guī)范化行動(dòng)計(jì)劃（2021—2025年）中提出將大力支持盲文工具書、教學(xué)輔導(dǎo)手冊(cè)等的研制和出版。中國(guó)盲文出版社已于2022年末正式出版和發(fā)行本套工具書，它是中國(guó)也是世界首套面向盲人的觸摸圖形正式出版物，為盲人提供了一種全新的閱讀體驗(yàn)形式，推開了一扇了解世界之窗，打開了一扇觸摸藝術(shù)之門。

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Cognitive Graphic Design of Tactile Visual Fusion in Visually Impaired Children

XU Jia1, LIN Zi-xiang2, GAO Hui3, XUAN Yu-Ming4

(1.Guangdong Ocean University, Guangdong Zhanjiang 524088, China; 2.Dalian Minzu University, Liaoning Dalian 116600, China; 3.School of Science and Technology, Ningbo University, Zhejiang Cixi 315212, China; 4 Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)

The work aims to design an auxiliary cognitive graphics tool to solve the problem of graphics and image cognitive difficulties caused by limited cognitive channels and lack of sensory channels in visually impaired children, to help them deepen their understanding of objects, improve their cognitive level and increase their learning interest.The amount of information of tactile graphics was improved by combining many kinds of sensory information. Based on the V-T-M graphic cognitive model of the blind, structured questionnaire survey and structured design flow were adopted to design the visual and tactile fusion graphics of the main content objects in primary school textbooks. And CAT empathy evaluation technology was used to evaluate the design effect.A series of visual and tactile fusion graphics suitable for visually impaired children in primary schools were designed, which significantly improved the cognitive clarity of the text objects of visually impaired children. At the same time, it increased their understanding, imagination, learning interest and aesthetic experience. The graphic design based on visual and tactile fusion meets the graphic cognitive needs of visually impaired children to a certain extent, and significantly improves the cognitive effect of visually impaired children on classroom learning content.

sensory fusion; tactile graphics; visually impaired children; CAT empathy assessment

J524；G761；TB472

A

1001-3563(2023)04-0255-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.04.031

2022–09–12

廣東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度研究項(xiàng)目（2020GXJK339）

徐佳（1973—），男，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)橐曈X傳達(dá)設(shè)計(jì)、感覺融合設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)心理學(xué)。

林子翔（1991—），男，博士，講師，主要研究方向?yàn)槊佬g(shù)設(shè)計(jì)、無(wú)障礙設(shè)計(jì)、通用設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：陳作