視障兒童小學四年級語文課本圖形可觸化設計

趙惠俊，徐佳，熊宇紅

引言

2016 年，由北京大學主辦的第 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與提高人類生活質量的密切關系。人的認知可以由視覺構建，也可以由觸覺、聽覺等其他感覺構建。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，而圖形可觸化設計是設計師利用這一媒介為視障群體展開的專業設計工作。圖形可觸化設計作為聯系視覺與觸覺的關鍵環節，成為視覺傳達設計的重要研究對象。

一、視障兒童語文課本圖形可觸化設計的目的與意義

（一）視障兒童語文課本圖形可觸化設計的目的

有研究者提倡將體驗式教學融入視障兒童小學語文課程中[1]，即在教學活動中，根據視障兒童的認知規律和生理特點，多用聽覺、觸覺、味覺等其他感覺進行體驗活動，幫助學生克服視力障礙。體驗式教學強調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勢。

良好的觸摸圖形是一種體驗式教學用具，有助于視障兒童認識圖形結構，了解圖形特點，建立圖形概念，不僅可以提高他們的學習興趣與學習質量，而且是他們探索外部世界的一扇窗口。在體驗式教學中，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，大部分特殊教育學校都缺乏觸覺圖形教學用具。筆者通過實地走訪和個案訪談，發現特殊教育學校在視障兒童語文教學中，存在理解課文內容困難、教師缺少教學用具和教學手段等問題，此外，教師在語文課上對物體的解釋存在固有的“實物—標本—模型”教學鏈條壁壘。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容的理解，筆者進行了與課文內容相匹配的圖形可觸化設計，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，優化課堂教學效果。

（二）視障兒童語文課本圖形可觸化設計的意義

從理論意義來看，首先，圖形的可觸化設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計的方法、途徑和媒介技術，但基于理論實踐的圖形可觸化設計研究較為少見。最后，四年級是小學階段承上啟下的關鍵期，這一時期學生學習的內容十分豐富，信息量逐漸加大。通過對小學四年級視障兒童的認知需求進行分析，以這一年齡段的觸摸方式和觸摸習慣為突破點，探索適合學齡期視障兒童觸摸圖形的設計思路、設計流程和設計方法，并為其他相關設計提供一定的理論指導。

從現實意義來看，首先，視障兒童語文課本圖形可觸化設計符合黨的政策和社會的發展方向。2022 年 1 月 25 日，國務院辦公廳正式發布《“十四五”特殊教育發展提升行動計劃》，將“促進殘疾兒童青少年自尊、自信、自強、自立，實現最大限度的發展”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實意義。其次，視障兒童語文課本圖形可觸化設計有助于提高特殊教育質量。黨的十九大報告中指出，要辦好特殊教育，旨在發展更高質量、更高水平的特殊教育，觸摸圖形和盲文的結合就是特殊教育更高水平的體現。最后，視障兒童語文課本圖形可觸化設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象。目前，我國視力殘疾人口總數有 1 265 萬人，他們在實際的受教育過程中，仍存在學習手段單一和圖形圖像認知困難等問題。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習效果，對實現教育公平具有重要的現實意義。

二、圖形可觸化設計研究現狀

（一）媒介載體方面

觸摸圖形可通過傳統媒介或信息媒體來實現。設計師在對盲文圖書、有聲讀物進行設計的同時，也對觸覺感知技術裝置進行了一系列探索，其中主要的技術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進行觸覺圖像轉換等盲人觸覺交互研究，最具代表性的是德國海德堡大學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]。基于虛擬觸覺顯示的輸出設備可以從相機或計算機的數據庫上接收數據，具有靜態和動態兩種模式，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、生產成本低等優勢。美國國家標準和技術局的信息技術實驗室從 2002 年開始研制Tactile Graphic Display系統，其可將互聯網或電子書上的圖片信息轉換為觸覺信息[4]，為視障群體的圖形教學設備提供了技術支持。

我國關于觸覺感知技術的相關研究起步較晚。近年來，清華大學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計因素，研發了面向視障學生的觸摸式圖形顯示器Graille，至今一直處于技術前沿位置[5-6]。在設計方面，Graille致力于成為視障者訪問互聯網的接口，可用于視障學生上課學習、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，實現了盲文、圖像和語音的輸入與輸出，具備良好的用戶體驗；在傳統媒介方面，主要利用工藝美術中的雕刻、圍貼等手工技術，設計基于紙張或其他材質的插圖。

（二）內容對象方面

不同媒介所承載的觸摸圖形內容不盡相同。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，以及觸摸設計方法和準則等進行了一系列探索。比如，來自委瑞內拉的作者梅米娜·哥登（Menena Cottin）在2008年出版了《一本關于顏色的黑書》（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。梅米娜·哥登從視障兒童的認知視角出發，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對故事情節及形式經過了多次的編排、調整和簡化，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，使視障者能夠將形狀與標題聯系起來，用他們自己的方式領悟故事。Philipp Meyer說：“我創作的不是特定的故事，而是要展現出順序、觸覺與講故事之間的可能性。”這是觸摸圖形繪本中對不同表現方式的新探索。

在國內的研究中，張寧芯[8]從認知心理學的角度，對不同年齡段視障兒童的認知規律進行了一定程度的解析，提出根據認知階段的不同進行有針對性的圖形設計，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，結合視障兒童的認知特點，提出在書籍設計中應最大限度地調動兒童的觸覺、聽覺、嗅覺和味覺，并將這些感覺融入設計中，且排版、形態、材質和表現手法的合理運用也至關重要。張蕾等[10]對視障兒童的觸摸習慣進行了一定程度的調查與分析，提出觸覺地圖冊的制作過程及注意要點。盧純福等[11]總結了四種普通視覺圖形轉化為觸覺圖形的處理方法與規律。羅椅民等[12]制定了設計觸摸圖形的一些規范。

上述的觸摸繪本、觸摸設計方法和觸摸圖形規范成為設計師設計觸摸圖形時可用的參考標準。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計問題的提出

視障兒童觸摸圖形教學用具的數量非常稀少，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知。筆者在特殊教育學校進行走訪交流時，負責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知。而本研究所涉及的語文課本內容的圖形可觸化設計便是解決這一問題的方案之一。

圖形可觸化設計應遵循特殊教育學校語文教育的特點，結合課本內容，并根據視障兒童所處年齡段的認知能力和觸摸習慣來進行設計。設計將以紙張等傳統媒介為主要材料，利用印刷工藝實現較低成本的量化生產，是一種可用于視障兒童圖形認知訓練，以及語文或自然學科日常教學使用的低門檻便捷教學用具。相較于標本、模型、實物等傳統教學用具來說，紙質的觸摸圖冊在具有豐富細節和趣味性的同時，也能節約成本，且具有較強的攜帶性，不易損壞，便于存儲、復制和推廣，以及具有標準化等優點。

本研究根據《盲校義務教育實驗教科書·語文》（四年級）內容提取了 40 個對象進行圖形可觸化設計，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》等課本內容，筆者從中選取了部分合適的動物和植物進行設計；針對第二單元中國科技的崛起，筆者從中選取了航天、航海等相關基礎圖形進行設計；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計。

四、視障兒童觸覺認知發展特點

皮亞杰認知發展理論認為，7～12 歲的兒童處于具體運算階段，是認識事物從主觀到客觀轉換的關鍵期。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，可以適當增加一些較復雜的圖形，有利于未來抽象思維想象能力和概念的建構。筆者在結合了課堂實驗調查研究的基礎上，總結出以下幾個有關圖形可觸化設計的要點。

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驗有關。觸覺經驗越豐富的視障兒童，手指觸摸的靈敏度越高。小學四年級視障兒童已經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[13]，能辨別較為復雜的圖形。

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

第四、觸摸幾何圖形時，根據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計。例如，突出體現三角形具有三條邊、三個角的特征等。

五、針對視障兒童的圖形可觸化設計原則

已有的研究總結了針對視障群體的 10 條圖形可觸化設計原則[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、認知發展原則、邏輯先后原則、關鍵輔助原則和校正原則。筆者通過對湛江特殊教育學校的實地調研和觸摸實驗，根據小學四年級視障兒童的認知特點，分別從造型、點、線、面及制作標準出發，提出幾點設計方法和原則。

（一）造型得當

造型得當，指應從清晰語義和高效識別性兩個基本出發點來探討，即在清晰表達的基礎上，具備高效識別性，可使視障兒童提高觸覺感知效率和學習效率，符合視障兒童的觸摸習慣。造型得當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。圖形的外輪廓設置成粗線條，內部結構用細線條表示，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現，簡略和清晰的線條可以使圖形更容易觸摸識別[15]，細節繁雜的對象不易被觸覺感知。因此，在設計時應減少曲線彎折數量，不做多余裝飾，體型過小的對象可做放大處理，反之亦然。

3.取消疊壓關系

三維形式的呈現會使圖形識別變得復雜，如三維空間中距離與大小的關系在二維空間中容易表現為錯覺或矛盾空間[16]，容易導致觸覺認知的混亂，不利于形成整體關系認知。

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，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，并進行適當夸張。

5.具備觸覺美感

約翰·哥特弗雷德·赫爾德(Johann Gottfried Herder）認為，觸覺也具有審美與認知功能，甚至具有形而上學的價值；德尼·狄德羅（Denis Diderot）認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，在調研過程中，筆者將一個設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知的效果。

（二）點、線、面的綜合表達

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

1.外輪廓范圍較大，應適當添加點、線來使輪廓空間得到強化效果。

2.強化表現某一突出特征時，用點填充強化處理，給予視障兒童一些信號。

3.動物的毛發、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合

部件識別和特征識別原理相結合的方法，不僅要求在設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一的建構設計。換言之，就是通過拆解部件再構成整體，對類似或相同的部件盡量規范統一，嘗試尋找圖形對象的內在聯系與相似特征，建立系統化的圖形標準模式，并在設計中進行一些系統化的處理。比如，腳的處理用黑色塊面來表現；每個提取對象的重要特征用點狀標出；尾巴統一用線表示；對每個輪廓線的粗細進行統一設置，外輪廓線設置為 1.5mm，內輪廓線設置為 0.6mm，點狀直徑設置為 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，訓練其對特征和部件的分析能力，并通過反復觸摸來增強記憶和理解。

六、圖形可觸化設計的過程與應用

（一）圖形可觸化設計過程

以“分解對象—提取特征—簡化輪廓—重組構成—驗證識別—校正修改”為標準進行圖形可觸化設計。如對蜻蜓的設計中，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、復眼結構，翅膀狹長、內部有線結構，身體橢圓，尾部細長有節枝；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，并重復上一步操作，直至通過被試者的認可。以上述流程為標準，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成部件，并逐個進行了細化設計，從而得到最終圖形。

（二）觸摸圖形的應用技術

目前，移動端觸覺顯示設備尚在研發中，基于計算機的觸覺顯示設備造價相對昂貴，推廣應用的條件暫不成熟。因此，筆者將設計完成后的觸摸圖形選擇以紙本圖冊的形式實現轉化。小學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，采用凸點手工扎寫與熱敏發泡紙印刷相結合的方法制作圖冊。熱敏發泡紙印刷技術由名古屋盲人情報中心提供協助，通過盲人點字出版室、點字印刷設備等盲文專用設施印刷制作完成。這種印刷技術印制的圖形內外輪廓線易于識別，凸起較高，較適合圖形輪廓的觸摸表現，且印制成本相對較低，適合實際應用推廣。紙本圖冊采用膠裝方式，封面采用厚紙板裝幀保護，便于多次重復使用。

七、結語

為視障兒童進行語文課本的圖形可觸化設計，有利于貫徹 2016 年版盲校義務教育語文課程標準所提倡的“感知、體驗、參與”的學習理念[18]。這一設計在視障兒童語文教學中，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“視覺轉化”的方式完成的[19]。本研究嘗試通過解構對象的特征和結構將圖形進行可觸化設計，使視障兒童在這一圖形的“視覺轉化”過程中能更細致、更深入地了解對象特點。筆者設計的部分觸摸圖形在湛江市特殊教育學校語文課堂教學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注。然而面對視障群體的特殊性與復雜性，在圖形可觸化設計過程中，如何做到觸覺、視覺、知覺的統一，還有待人們繼續進行深入的探索。而基于“視覺+”概念的多感覺融合信息傳達設計也許是未來值得人們探索的方向之一。