视障儿童触视觉融合认知图形设计研究_徐佳.pdf

第 44 卷 第 4 期 包 装 工 程 2023 年 2 月 PACKAGING ENGINEERING 255 收稿日期：20220912 基金项目：广东省教育科学“十三五”规划 2020 年度研究项目（2020GXJK339）作者简介：徐佳（1973），男，硕士，副教授，主要研究方向为视觉传达设计、感觉融合设计、设计心理学。通信作者：林子翔（1991），男，博士，讲师，主要研究方向为美术设计、无障碍设计、通用设计。视障儿童触视觉融合认知图形设计研究 徐佳1，林子翔2，高卉3，禤宇明4（1.广东海洋大学，广东 湛江 524088；2.大连民族大学，辽宁 大连 116600；3.宁波大学科学技术学院，浙江 慈溪 315212；4.中国科学院心理研究所，北京 100101）摘要：目的目的 针对视障儿童群体认知渠道受限、感觉通道缺失导致的图形图像认知困难的问题，设计帮助他们加深理解对象，提高认知水平，增加学习趣味的辅助认知图形工具。方法方法 通过融合多种感觉信息的方法提高触摸图形的信息量，基于盲人的 V-T-M 图像认知模式，采用结构化问卷调查、结构化设计流程，对小学教材中的主要内容对象进行触视觉融合图形设计，并采用 CAT 同感评估技术评估设计效果。结果结果 设计了适用于小学视障儿童学习使用的视觉与触觉融合系列图形，显著改善了视障儿童对课文对象的认知清晰度，同时增加了他们的理解程度、想象力、学习兴趣和美感体验。结论结论 基于触视觉融合的图形设计在一定程度上满足了视障儿童的图形认知需求，明显改善了视障儿童对课堂学习内容的认知效果。关键词：感觉融合；触摸图形；视障儿童；CAT 同感评估 中图分类号：J524；G761；TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)04-0255-07 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.04.031 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)ABSTRACT: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.KEY WORDS:sensory fusion;tactile graphics;visually impaired children;CAT empathy assessment 256 包 装 工 程 2023 年 2 月 多感觉通道研究是心理学研究中的一个方向，心理学认为人的认知可以由视觉构建，也可以由其他感觉构建，不同感觉之间具有联系与转化以及共同响应的机制1。将两种及以上的感觉通道信息融入一个对象之中的设计就是多感觉融合设计，如触觉和视觉的融合、触觉和听觉的融合等。这种融合设计是联系不同感觉通道与大脑皮层认知的关键环节，也是一种面向特殊人群的感官和具身设计方式。1 跨感觉通道重组与触觉图形设计 多感觉整合（Multisensory Integration，MSI）是指个体将来自不同感觉通道（如视觉、听觉、触觉等）的信息有效地整合为统一、连贯而稳定的知觉对象的知觉加工过程2。如果失去视觉感觉通道，躯体会通过其他通道进行行为代偿，如触觉和听觉。同时大脑结构也会发生跨通道重组，通过建立触觉、听觉与视觉皮层之间的神经回路，来形成盲人特有的感觉世界3。有研究证实，盲文阅读、触觉感知的非视觉任务可以激活大脑视皮层。Goldreich 等4的研究证实了盲人触觉感知能力显著高于正常人。Burton等5、Pietrini等6利用 fMRI（functional Magnetic Resonance Im-aging）扫描发现词语和触觉的输入广泛激活了人脑与视觉有关的枕叶、颞叶部分。Gizewski 等7的研究证实盲文阅读和圆点辨别任务显著激活了大脑的V1、V2 及更高级的视觉皮层区域，而纯粹的运动和碰触却不会激活视觉皮层。Cohen 等8用重复透颅磁刺激（rTMS）对 7 处大脑位置进行刺激干扰盲人触摸识读，结果发现对中部枕区视觉皮层的刺激显著影响了盲人的任务成绩，而对感觉运动皮层的刺激没有影响盲人的任务成绩，正常人则相反，说明盲人中部枕区皮层参与了触觉的认知。这些研究证实，盲人的触觉感知会在神经生理层面进行视觉通道重组。神经生理学的研究为触视觉融合图形设计的有效性奠定了科学基础，为探索有利于盲人认识世界的信息传达设计方法指明了方向。目前，这一方向仍处于理论和实践的初步阶段。有研究者针对视障儿童的触觉绘本、地理课程触觉图形及触摸设计准则等进行了一定的探索，如张宁芯9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，提出根据认知阶段来进行有针对性的图形设计，并对触摸书籍材料进行了一定的探讨；张蕾等10对视障儿童的触摸习惯进行了一定的调查与分析，提出了触觉地图册的制作过程和注意要点；杨璐11从视觉认知经验推移到触觉，设计了利用点线面原理，采用材料进行手工拼贴的图册。罗椅民等12制定了设计触摸图形的一些规范，成为了设计触觉图形时可用的参考标准。这些研究是基础理论研究向实践应用的转化，是帮助盲人认知世界的有益探索。2 视障儿童触视觉融合图形设计问题的提出 人的发展受先天条件制约也受后天条件影响。DAngiulli 等13证实先天全盲者触摸日常对象的触觉图形（Tactual Patterns of Common Objects）成功率虽仅达 45%，但已经和蒙眼的正常儿童和成人相当，他们可以通过触觉信息建立图形对象的认知。先天条件让他们具备了这样一种能力，即通过触觉来看到对象，并且这种能力相当于正常人的视觉经验与触觉感知之和。在此条件下，决定他们认知高度的主要因素便是后天的教育环境。其中便包括了外界提供给他们的触摸图形的数量和质量。在以学校为主体的当代教育模式中，盲校主干课程提供的触觉图形尤其重要，这一重要性在数学、物理、化学的特殊教学中都能看到（见图 1）。图 1 我国现行盲校课本 Fig.1 Current textbook in School for the Blind in China 2021 年 5 月由罗椅民等14主导推出的触摸图形设计与图例国家标准 GB/T40142-2021 附录有数理化相关符号和标志设计图例。然而对更多自然实物的形体却没有辅助图形可供参考。通过使用问卷星 APP工具对来自国内 9 个不同省市 36 位盲校教师的问卷调查显示：100%的教师均认为辅助教具对盲生理解对象有帮助；方法选择最多的是触摸图形方法（94.44%），然后依次是信息融合方法（88.89%）、立体模型（86.11%）、口述影像（58.33%）和其他（2.78%），基于触觉的融合图形是大多数人选择的方法；同时 97%的教师认为他们缺少视障图形教学工具；91.67%的教师倾向于优先选择标准化的辅助教具，他们一般是自己动手制作一些工具，只能在有限的课堂进行有限时间的个体触摸认知，数量和质量上均不能满足实际的需要。基于此，本研究确定了为视障儿童设计触视觉融合图形的工作方案，目的是改善我国视障学生的后天教育条件，提高他们认知发展高度的可能性。整个研究过程采用问卷调查、专家拟题、设计思维导图、标准化设计、标准化制作和 CAT 同感评估实验的方法，选取国家义务教育小学课堂涉及的名词对象，进行了动物、植物、交通工具三类设计。由来自中国和日本第 44 卷 第 4 期 徐佳，等：视障儿童触视觉融合认知图形设计研究 257 的 4 位专家，经多次商讨筛选确定了初步设计框架，再按盲校教育的特点与需求，结合课本内容描述，在根据视障儿童所在年龄段的认知能力和触摸习惯的前提下展开了触视觉融合图形的设计工作。3 视障儿童触觉认知发展及其特点 皮亚杰认为学龄儿童 712 岁处于具体运算阶段，是认识事物从主观到客观转换的关键期。学龄期儿童初步形成了意识和思维活动状态，理解能力增强，心理也日渐成熟，具有了一定的逻辑思维判断力，但对极其抽象的事物还不易理解。Cohen15的研究证实建立视觉跨通道重组能力也具有一定的关键期，视觉皮层的激活与高级和复杂的认知活动有关，复