视障儿童小学四年级语文课本图形可触化设计

赵惠俊，徐佳，熊宇红

引言

2016 年，由北京大学主办的第 17 届国际多感觉通道研究会议在苏州成功举行。这是国际多感觉通道研究会议首次在中国召开，会议探讨并分享了感官技术与提高人类生活质量的密切关系。人的认知可以由视觉构建，也可以由触觉、听觉等其他感觉构建。触觉是视障群体获取信息的主要通道，触摸图形是通过触觉通道传递的一种信息媒介，而图形可触化设计是设计师利用这一媒介为视障群体展开的专业设计工作。图形可触化设计作为联系视觉与触觉的关键环节，成为视觉传达设计的重要研究对象。

一、视障儿童语文课本图形可触化设计的目的与意义

（一）视障儿童语文课本图形可触化设计的目的

有研究者提倡将体验式教学融入视障儿童小学语文课程中[1]，即在教学活动中，根据视障儿童的认知规律和生理特点，多用听觉、触觉、味觉等其他感觉进行体验活动，帮助学生克服视力障碍。体验式教学强调融合多感官通道的感觉组合，具有亲历性、情景性和补偿性等优势。

良好的触摸图形是一种体验式教学用具，有助于视障儿童认识图形结构，了解图形特点，建立图形概念，不仅可以提高他们的学习兴趣与学习质量，而且是他们探索外部世界的一扇窗口。在体验式教学中，触摸图形可有效增加视障儿童的信息感知量，通过触觉和视觉的相互补偿，改善视障儿童对事物的整体认知，提升视障儿童的自信心，进而使他们可以更好地融入社会群体中。

目前，大部分特殊教育学校都缺乏触觉图形教学用具。笔者通过实地走访和个案访谈，发现特殊教育学校在视障儿童语文教学中，存在理解课文内容困难、教师缺少教学用具和教学手段等问题，此外，教师在语文课上对物体的解释存在固有的“实物—标本—模型”教学链条壁垒。为增加语文课堂的多样性和趣味性，提高视障儿童对课文内容的理解，笔者进行了与课文内容相匹配的图形可触化设计，希望通过这一尝试，拓宽视障儿童触觉感官通道获取信息的种类，优化课堂教学效果。

（二）视障儿童语文课本图形可触化设计的意义

从理论意义来看，首先，图形的可触化设计是提高视障儿童对语文课本中具象物体描述的直观感知，增加视障儿童对图形认知中轮廓、点、线、面等要素的理解途径。其次，虽然有大量的研究探讨了图形可触化设计的方法、途径和媒介技术，但基于理论实践的图形可触化设计研究较为少见。最后，四年级是小学阶段承上启下的关键期，这一时期学生学习的内容十分丰富，信息量逐渐加大。通过对小学四年级视障儿童的认知需求进行分析，以这一年龄段的触摸方式和触摸习惯为突破点，探索适合学龄期视障儿童触摸图形的设计思路、设计流程和设计方法，并为其他相关设计提供一定的理论指导。

从现实意义来看，首先，视障儿童语文课本图形可触化设计符合党的政策和社会的发展方向。2022 年 1 月 25 日，国务院办公厅正式发布《“十四五”特殊教育发展提升行动计划》，将“促进残疾儿童青少年自尊、自信、自强、自立，实现最大限度的发展”列入其中。本研究对帮助视障儿童克服自卑，建立自尊和自信具有现实意义。其次，视障儿童语文课本图形可触化设计有助于提高特殊教育质量。党的十九大报告中指出，要办好特殊教育，旨在发展更高质量、更高水平的特殊教育，触摸图形和盲文的结合就是特殊教育更高水平的体现。最后，视障儿童语文课本图形可触化设计有助于提升残疾人群的民生福祉，减少教育中的不公平现象。目前，我国视力残疾人口总数有 1 265 万人，他们在实际的受教育过程中，仍存在学习手段单一和图形图像认知困难等问题。如果有触摸图形帮助他们理解对象，将使他们获得更好的学习效果，对实现教育公平具有重要的现实意义。

二、图形可触化设计研究现状

（一）媒介载体方面

触摸图形可通过传统媒介或信息媒体来实现。设计师在对盲文图书、有声读物进行设计的同时，也对触觉感知技术装置进行了一系列探索，其中主要的技术装置是触觉图形显示器。在国外，Optacon（盲人电子阅读仪）是最早的触觉图形显示器[2]，其利用视障者的手指感知规律，将采集到的图形或文字通过振幅、振频和振动时间向视障者传递信息。也有研究者致力于运用物理和信息技术进行触觉图像转换等盲人触觉交互研究，最具代表性的是德国海德堡大学基尔霍夫物理研究所在 2001 年提出的虚拟触觉显示(The virtual tactile display)概念[3]。基于虚拟触觉显示的输出设备可以从相机或计算机的数据库上接收数据，具有静态和动态两种模式，触觉输出单元也可以定位在二维表面的任何位置上，具有操作简单、生产成本低等优势。美国国家标准和技术局的信息技术实验室从 2002 年开始研制Tactile Graphic Display系统，其可将互联网或电子书上的图片信息转换为触觉信息[4]，为视障群体的图形教学设备提供了技术支持。

我国关于触觉感知技术的相关研究起步较晚。近年来，清华大学未来实验室分析了盲人与图形显示器在交互体验中的重要设计因素，研发了面向视障学生的触摸式图形显示器Graille，至今一直处于技术前沿位置[5-6]。在设计方面，Graille致力于成为视障者访问互联网的接口，可用于视障学生上课学习、记笔记等；在功能方面，Graille具有大尺寸的点阵屏幕和语音系统，实现了盲文、图像和语音的输入与输出，具备良好的用户体验；在传统媒介方面，主要利用工艺美术中的雕刻、围贴等手工技术，设计基于纸张或其他材质的插图。

（二）内容对象方面

不同媒介所承载的触摸图形内容不尽相同。在国外的研究中，部分研究者针对视障儿童的触觉绘本、地理课程触摸图形，以及触摸设计方法和准则等进行了一系列探索。比如，来自委瑞内拉的作者梅米娜·哥登（Menena Cottin）在2008年出版了《一本关于颜色的黑书》（The Black Book of Colors）[7]，这是一本专门为视障儿童绘制的“黑色书籍”，全书以黑色为底，图形用突起的纹理表现。梅米娜·哥登从视障儿童的认知视角出发，描绘了从嗅觉、听觉、触觉等其他感觉所感受到的色彩。再比如，来自德国的 UI/UX设计师Philipp Meyer于 2013 年在其视障朋友的帮助下，完成了世界上第一部名为Life的可供视障者阅读的漫画书。Philipp Meyer对故事情节及形式经过了多次的编排、调整和简化，最终运用简单的圆形，并在其中填充不同排列方式的矩阵，以次来代表不同的人，通过顺序与位置的变化来讲述故事，使视障者能够将形状与标题联系起来，用他们自己的方式领悟故事。Philipp Meyer说：“我创作的不是特定的故事，而是要展现出顺序、触觉与讲故事之间的可能性。”这是触摸图形绘本中对不同表现方式的新探索。

在国内的研究中，张宁芯[8]从认知心理学的角度，对不同年龄段视障儿童的认知规律进行了一定程度的解析，提出根据认知阶段的不同进行有针对性的图形设计，并对触摸书籍材料进行了探讨。赵思琪[9]从感官体验的角度出发，结合视障儿童的认知特点，提出在书籍设计中应最大限度地调动儿童的触觉、听觉、嗅觉和味觉，并将这些感觉融入设计中，且排版、形态、材质和表现手法的合理运用也至关重要。张蕾等[10]对视障儿童的触摸习惯进行了一定程度的调查与分析，提出触觉地图册的制作过程及注意要点。卢纯福等[11]总结了四种普通视觉图形转化为触觉图形的处理方法与规律。罗椅民等[12]制定了设计触摸图形的一些规范。

上述的触摸绘本、触摸设计方法和触摸图形规范成为设计师设计触摸图形时可用的参考标准。但是在实践中，可供视障儿童使用的触摸图形和作品仍非常少见。

三、视障儿童语文课本图形可触化设计问题的提出

视障儿童触摸图形教学用具的数量非常稀少，一般由特殊教育教师手工制作，只能在有限的课堂进行有限时间的个体触摸认知。笔者在特殊教育学校进行走访交流时，负责视障儿童语文课的教师提出视障儿童对文字对象很难建立形象的认知。而本研究所涉及的语文课本内容的图形可触化设计便是解决这一问题的方案之一。

图形可触化设计应遵循特殊教育学校语文教育的特点，结合课本内容，并根据视障儿童所处年龄段的认知能力和触摸习惯来进行设计。设计将以纸张等传统媒介为主要材料，利用印刷工艺实现较低成本的量化生产，是一种可用于视障儿童图形认知训练，以及语文或自然学科日常教学使用的低门槛便捷教学用具。相较于标本、模型、实物等传统教学用具来说，纸质的触摸图册在具有丰富细节和趣味性的同时，也能节约成本，且具有较强的携带性，不易损坏，便于存储、复制和推广，以及具有标准化等优点。

本研究根据《盲校义务教育实验教科书·语文》（四年级）内容提取了 40 个对象进行图形可触化设计，这40个对象分别属于自然之美、科技之美、神话传说和历史人物四类范畴。例如，针对《花牛歌》《蝙蝠与雷达》《蟋蟀的住址》等课本内容，笔者从中选取了部分合适的动物和植物进行设计；针对第二单元中国科技的崛起，笔者从中选取了航天、航海等相关基础图形进行设计；针对第四单元神话传说，笔者选取了西游记中的人物角色为设计对象；针对第七单元《梅兰芳蓄须》等历史人物课文，笔者选取了京剧的头饰进行设计。

四、视障儿童触觉认知发展特点

皮亚杰认知发展理论认为，7～12 岁的儿童处于具体运算阶段，是认识事物从主观到客观转换的关键期。这一年龄段的儿童理解能力增强，心理也日渐成熟，具有一定的逻辑思维判断力，但对极其抽象的事物还不易理解。四年级儿童处于具体运算阶段的末期，对具体对象的图形特征已有较强的识别能力。因此，可以适当增加一些较复杂的图形，有利于未来抽象思维想象能力和概念的建构。笔者在结合了课堂实验调查研究的基础上，总结出以下几个有关图形可触化设计的要点。

第一、触摸图形识别时间受图形大小和难易程度的影响。视障儿童识别过大或过小，以及较复杂图形所消耗的时间较长；对于简略的图形，视障儿童触摸识别的速度较快。

第二、手指触摸的灵敏度与经验有关。触觉经验越丰富的视障儿童，手指触摸的灵敏度越高。小学四年级视障儿童已经掌握了一定的触摸技巧，触摸识别达到了一定的速度，具备一定的触摸基础[13]，能辨别较为复杂的图形。

第三、触觉认知具有从局部到整体的认知特性，这种识别方式适合利用部件识别方法进行设计。视障儿童的触摸习惯一般是左手固定，右手顺线触摸，反复若干次，寻找点或块面结构的相对位置关系，所有局部特征触摸完毕后，将所有部件在脑中进行拼合，从而构建起完整的空间感知。

第四、触摸几何图形时，根据其边长或角度辨别图形的形状，这种特点适合利用特征识别原理进行设计。例如，突出体现三角形具有三条边、三个角的特征等。

五、针对视障儿童的图形可触化设计原则

已有的研究总结了针对视障群体的 10 条图形可触化设计原则[14]，即对象选取原则、特征识别原则、部件识别原则、大小适用原则、趣味原则、平面原则、认知发展原则、逻辑先后原则、关键辅助原则和校正原则。笔者通过对湛江特殊教育学校的实地调研和触摸实验，根据小学四年级视障儿童的认知特点，分别从造型、点、线、面及制作标准出发，提出几点设计方法和原则。

（一）造型得当

造型得当，指应从清晰语义和高效识别性两个基本出发点来探讨，即在清晰表达的基础上，具备高效识别性，可使视障儿童提高触觉感知效率和学习效率，符合视障儿童的触摸习惯。造型得当主要有以下六个要点。

1.外轮廓加粗化

视障儿童在触摸图形时，一般对粗线条比较敏感。图形的外轮廓设置成粗线条，内部结构用细线条表示，避免视障儿童在初步感知外轮廓时受到不必要信息的干扰，导致读取失败。

2.简化造型要义

以Lebaz为代表的早期触觉研究者发现，简略和清晰的线条可以使图形更容易触摸识别[15]，细节繁杂的对象不易被触觉感知。因此，在设计时应减少曲线弯折数量，不做多余装饰，体型过小的对象可做放大处理，反之亦然。

3.取消叠压关系

三维形式的呈现会使图形识别变得复杂，如三维空间中距离与大小的关系在二维空间中容易表现为错觉或矛盾空间[16]，容易导致触觉认知的混乱，不利于形成整体关系认知。

4.突出特征

每个提取对象都有突出的特征，要从图形识别的角度出发，突出其最具代表性的特征。如苍蝇头大、老鼠尾长、燕子尾交叉等一系列特征可重点表现，并进行适当夸张。

5.具备触觉美感

约翰·哥特弗雷德·赫尔德(Johann Gottfried Herder）认为，触觉也具有审美与认知功能，甚至具有形而上学的价值；德尼·狄德罗（Denis Diderot）认为盲人用触觉来判断美[17]。笔者在研究实践中也证实了触觉美感的客观存在。比如，在调研过程中，笔者将一个设计对象的三种不同图形让被试者作选择，被试者能明确指出其中“更美”“更好看”的图形，且结果与视觉美感具有一致性。

6.基本色彩辅助

针对具有微弱视力的视障儿童，在图形可触化设计中，使用高饱和度的色彩填充，可以达到多感官通道辅助认知的效果。

（二）点、线、面的综合表达

点、线、面是视觉传达设计的基本构成方法，同时也是触觉识别的构成方法。为避免视障儿童在触摸大片空白形体时产生方向感丢失、难以建构对象等问题，在设计时应适当加入点、线、面元素，划分块面结构。这样不仅可以使视障儿童容易区分图形各部分之间的形态，也可以增强触觉图形的律动感、节奏感以及趣味性，还可以在一定程度上激发他们的好奇心。笔者在进行图形可触化设计时主要使用了以下三种方法。

1.外轮廓范围较大，应适当添加点、线来使轮廓空间得到强化效果。

2.强化表现某一突出特征时，用点填充强化处理，给予视障儿童一些信号。

3.动物的毛发、尾巴等可用线条表示其特征，使触觉感知富有层次感。

（三）部件识别与特征识别相结合

部件识别和特征识别原理相结合的方法，不仅要求在设计时提取对象的代表性特征，而且要求在整体造型不相同的情况下利用不同部件进行统一的建构设计。换言之，就是通过拆解部件再构成整体，对类似或相同的部件尽量规范统一，尝试寻找图形对象的内在联系与相似特征，建立系统化的图形标准模式，并在设计中进行一些系统化的处理。比如，脚的处理用黑色块面来表现；每个提取对象的重要特征用点状标出；尾巴统一用线表示；对每个轮廓线的粗细进行统一设置，外轮廓线设置为 1.5mm，内轮廓线设置为 0.6mm，点状直径设置为 1mm；单个图形的相对独立轮廓线间隔大于 5mm，每条相对独立的线间隔应大于 3mm等。视障儿童可在初次触摸图形时由旁人帮助或引导，训练其对特征和部件的分析能力，并通过反复触摸来增强记忆和理解。

六、图形可触化设计的过程与应用

（一）图形可触化设计过程

以“分解对象—提取特征—简化轮廓—重组构成—验证识别—校正修改”为标准进行图形可触化设计。如对蜻蜓的设计中，第一步，将蜻蜓拆解为几个主要的部件：头部、身体、翅膀、足部和尾部；第二步，分析各部件的主要特征，眼睛大、圆、复眼结构，翅膀狭长、内部有线结构，身体椭圆，尾部细长有节枝；第三步，概括简化图形为圆形、梯形、椭圆形、长条形；第四步，组合成形；第五步，让视障儿童触摸识别，能在一定时间内识别出对象视为通过；第六步，对识别错误的、识别困难的，以及被试者提出异议的图形进行部分修改，并重复上一步操作，直至通过被试者的认可。以上述流程为标准，笔者对选取的40 个图形对象依次进行了分析，概括了各图形对象的特征和构成部件，并逐个进行了细化设计，从而得到最终图形。

（二）触摸图形的应用技术

目前，移动端触觉显示设备尚在研发中，基于计算机的触觉显示设备造价相对昂贵，推广应用的条件暂不成熟。因此，笔者将设计完成后的触摸图形选择以纸本图册的形式实现转化。小学四年级儿童的手掌相对成年人来说比较小，因此，以单个图形独立成页为宜，尺寸以A4盲纸大小为准，采用凸点手工扎写与热敏发泡纸印刷相结合的方法制作图册。热敏发泡纸印刷技术由名古屋盲人情报中心提供协助，通过盲人点字出版室、点字印刷设备等盲文专用设施印刷制作完成。这种印刷技术印制的图形内外轮廓线易于识别，凸起较高，较适合图形轮廓的触摸表现，且印制成本相对较低，适合实际应用推广。纸本图册采用胶装方式，封面采用厚纸板装帧保护，便于多次重复使用。

七、结语

为视障儿童进行语文课本的图形可触化设计，有利于贯彻 2016 年版盲校义务教育语文课程标准所提倡的“感知、体验、参与”的学习理念[18]。这一设计在视障儿童语文教学中，拓展了触觉感官通道获得的信息量。有研究指出，触摸图形的识别可能是通过触觉信息在大脑中进行“视觉转化”的方式完成的[19]。本研究尝试通过解构对象的特征和结构将图形进行可触化设计，使视障儿童在这一图形的“视觉转化”过程中能更细致、更深入地了解对象特点。笔者设计的部分触摸图形在湛江市特殊教育学校语文课堂教学实验中取得了良好的效果和反馈，提高了视障儿童参与课堂和社会实践的积极性，优化了特殊教育的福祉与体验。

在党和政府的高度重视下，我国社会保障体系已日趋完善，视障群体得到了更多关注。然而面对视障群体的特殊性与复杂性，在图形可触化设计过程中，如何做到触觉、视觉、知觉的统一，还有待人们继续进行深入的探索。而基于“视觉+”概念的多感觉融合信息传达设计也许是未来值得人们探索的方向之一。