Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Разработка и исследование адаптивной системы обучения для людей с ограниченным зрением

Содержание

Введение

Длительный период времени в нашей стране инвалиды имели возможность учиться только в специальных учреждениях, отвечающих специфике заболевания. Как правило, образование людей–инвалидов ограничивается либо рамками школьного обучения, либо в средне–специальных образовательных учреждениях, имеющих небольшой набор предлагаемых профессий и специальностей. На сегодняшний день одной из главных задач современного общества становится гуманное отношение к инвалидам: эти люди имеют такое же право на хорошее, полноценное образование, как и здоровые люди.

Нечасто можно встретить в наших высших учебных заведениях студентов, имеющих ограниченные возможности (слепых, глухих, с ДЦП и др.). Конечно, такое положение вещей связано с особенностями этой категории, с проблемами, которые возникают при их обучении (психологические особенности, личностные особенности, процесс обучения не учитывает специфики заболевания, процесс адаптации студента–инвалида к совершенно новой для него системе).

В данной работе обращается внимание на людей с ослабленным зрением и с глубокими нарушениями зрения. Психика слепых и слабовидящих является, как и в норме, единством субъективного и объективного. В ней отражается объективная действительность, специфически преломляющаяся в сознании каждого индивида. То есть, любое событие, любая мысль, любое чувство преломляются в сознании людей по–разному, субъективно, в зависимости от опыта, знаний, установок, потребностей, психического и физического состояния. И в то же время, возникающие в сознании образы, мысли, чувства отражают более или менее адекватно объективную реальность. А.Г.Литвак в своей книге «Тифлопсихология» писал: «Выпадение или серьезное ограничение функций зрительного анализатора дает основание поставить вопрос: изменятся ли познавательные возможности и адекватность отражения, если человек будет иметь меньше органов чувств, чем в норме? Изучение психической деятельности лиц с дефектами зрения показало, что даже при таких сложных нарушениях способность адекватно отражать мир сохраняется. Утрачивается она лишь при выпадении всех трех гностических (познавательных) чувств: зрения, слуха и осязания.

Тифлопедагогика — это наука о воспитании и обучении детей с глубокими нарушениями зрения, одна из отраслей дефектологии. Она выясняет своеобразие обучения и воспитания людей при разной степени нарушения зрения, влекущего за собой вторичные отклонения в психическом и физическом развитии. Для предупреждения и преодоления недостатков и аномалий развития предусматривается система специального обучения и коррекционно–воспитательной работы.

По степени нарушения зрения и своеобразию способов восприятия учебного материала различают абсолютно и практически слепых людей, пользующихся преимущественно осязательно–слуховым способом восприятия и ориентации.

Задачей Тифлопедагогики как науки является разработка следующих основных проблем:

Основываясь на закономерностях развития познавательной деятельности слепых и слабовидящих и объективных требованиях жизни, тифлопедагогика внесла значительные усовершенствования в содержание образования, трудового и профессионального обучения. Разработан тип учебных пособий, спец. оборудования и технических средств, повышающих эффективность обучения детей с глубокими нарушениями зрения.

Опираясь на достижения в сфере этой науки необходимо разработать адаптивную систему обучения людей с ограниченным зрением. Таким образом, при помощи персонального компьютера включить их в общественно–полезную деятельность с созданием равных с другими гражданами возможностей участия в жизни современного общества.

1. Актуальность разработки адаптивной системы обучения людей с ограниченным зрением

В связи с социальной политикой нашего государства в отношении инвалидов, которая все более ориентируется на их активном включении в общественно–полезную деятельность, особую актуальность приобретает обеспечение доступности для людей с ограниченным зрением всей инфраструктуры с помощью ПК.

В связи с социальной политикой нашего государства в отношении инвалидов, которая все более ориентируется на их активном включении в общественно–полезную деятельность, особую актуальность приобретает обеспечение доступности для людей с ограниченным зрением всей инфраструктуры с помощью ПК [1–3].

Использующаяся при обучении незрячих учащихся рельефно–точечная система письма Л. Брайля уже сама по себе обусловливает значительное замедление процесса усвоения знаний. Замедление происходит в процессе работы слепого учащегося с литературными источниками, выполненными рельефным шрифтом, особенно при отыскании справочного (или ему подобного) материала. При обучении слепых сам процесс письма рельефным шрифтом и контроль правильности ведения записей занимает большое количество времени.

Одним из прогрессивных направлений в разработке методов адаптивной системы обучения является программированное обучение. Программированное обучение — это обучение с использованием специальных программированных пособий, в которых детально разработана учебная деятельность обучаемых.

К программированным пособиям относятся программированные учебники, сборники программированных упражнений для закрепления и повторения учебного материала, программированные контрольные задания для текущей и итоговой проверки знаний и специальная техника (Брайлевская клавиатура, дисплей, принтер Брайля и специальные мыши). На сегодняшний день разработаны программы экранного доступа (так называются все специализированные программы для незрячих). Они способны считывать информацию с монитора компьютера в Интернете и большинстве приложений. Исключение составляют лишь программы с графическим интерфейсом [4–6].

Очень важным при обучении людей с ограничением зрения является измерение и закрепление полученных знаний. Достигнуть этого можно с помощью специально разработанных тестов.

Тест — это инструмент оценивания приобретенных за время обучения знаний, состоящий из системы тестовых заданий, стандартизованной процедуры проведения, обработки и анализа результатов.

Из сказанного выше вытекает необходимость проведения дальнейших исследований эффективности адаптивной системы обучения слепых и слабовидящих людей с помощью программированных учебных пособий и проверки знаний обучаемых с помощью тестирования.

Исследование включает следующие вопросы этой проблемы, которые необходимо решить:

2. Аналоги программ для обучения с помощью ПК слепых людей

2.1. JAWS программа для чтения с экрана

JAWS — программа для чтения с экрана компьютера, предназначенная для людей с ослабленным зрением. Разработана группой слепых и слабовидящих людей из Freedom Scientific в Сент–Питерсберг, штат Флорида, США.

Цель продукта состоит в том, чтобы персональные компьютеры, использующие операционную систему Microsoft Windows, были доступны для слепых и слабовидящих пользователей. Чтение происходит путём предоставления пользователю информации, отображаемой на экране, через озвучивание текста на экране (text-to-speech) и с помощью шрифта Брайля, позволяющего без ограничений пользоваться клавиатурой.

JAWS позволяет пользователям создавать скрипты, которые могут изменять размеры и тип информации и которые позволяют использовать JAWS с программами, для этого не предназначенными (например, в программах, не использующих Панель управления).

JAWS изначально создавался для операционной системы MS–DOS. Это была одна из немногих программ для чтения с экрана, работающих в текстовом режиме MS–DOS.

Уникальностью JAWS в то время было использование каскадных меню в стиле приложений Lotus 1–2–3. Отличие JAWS от других программ для чтения было использование макросов для настройки пользовательского интерфейса и улучшения работы с приложениями.

В настоящее время новая версия JAWS для Windows выходит раз в год, с небольшими изменениями. Последняя версия 14.0 вышла в октябре 2012 года.

2.2 Функция VoiceOver

VoiceOver — это функция (технология), встроенная в операционную систему Mac OS X. Используя VoiceOver, пользователь может управлять своим компьютером, используя речь и клавиатуру. Эта функция была разработана, чтобы улучшить управление компьютером пользователям с плохим зрением. VoiceOver — это встроенная программа чтения экрана, которая озвучивает информацию на экране компьютера: произнося текст, содержащийся в документах и окнах.

Утилита способна поддерживать различные модели дисплеев Брайля. При подключении к компьютеру поддерживаемого монитора Брайля VoiceOver обнаруживает этот монитор, а затем по системе Брайля (сокращенной или полной версии) передает на него информацию о содержимом экрана компьютера. При использовании трекпада Multi–Touch можно перемещаться по экрану и взаимодействовать с отображаемыми объектами с помощью жестов VoiceOver.

Перемещая по экрану курсор VoiceOver, можно прослушивать описание объектов, на которые указывает курсор. С помощью курсора можно выбирать кнопки и другие элементы управления, читать и редактировать текст. Курсор клавиатуры и указатель мыши могут взаимодействовать с курсором VoiceOver различными способами. Их можно настроить таким образом, чтобы они следовали друг за другом или, наоборот, одновременно использовались для перемещения в разных программах независимо друг от друга.

Новые и измененные команды. Новые и изменившиеся команды VoiceOver доступны в Mac OS X 10.6 [10].

2.3 NVDA — работа на компьютере без применения зрения

NVDA (Non Visual Desktop Access) — свободная, с открытым исходным кодом программа для MS Windows, которая позволяет незрячим или людям с ослабленным зрением работать на компьютере без применения зрения, выводя всю необходимую информацию с помощью речи или на брайлевский дисплей.

Основной целью проекта NVDA является предоставление возможности незрячим работать за компьютером не переплачивая за специализированное программное обеспечение, так как распространяется бесплатно.

Поскольку NVDA является проектом с открытым исходным кодом, каждый пользователь, при наличии знаний достаточного уровня, сможет внести свой вклад в развитие программы или сделать ее удобнее для себя. Процесс разработки абсолютно открыт, т. е., все ваши поправки и дополнения будут рассмотрены сообществом и, если они завоюют симпатии пользователей, то после тестирования будут включены в главную ветку проекта, а ваше имя появится в списке разработчиков. NVDA поддерживает такие распространенные интерфейсы доступа, как Microsoft Active Accessibility, Java Access Bridge, IAccessible2 и UI Automation.

С NVDA становятся доступны консоль Windows и прочие консольные приложения. Для расширения функциональных возможностей программы можно использовать глобальные плагины, написанные не на узко специализированном скриптовом языке, знание которого больше нигде не применимо, а на мощном инструменте разработки, таком как Python, что значительно расширяет возможности по реализации ваших идей [11].

2.4 Адаптивная клавиатура (система коммуникации для слепых)

Набор какого–либо текста для незрячего человека превращается в непреодолимое препятствие. Решить эту проблему, как было сказано раньше, призваны программы для распознавания речи. Но, к сожалению, эти продукты не способны воспринимать быструю речь.

В настоящее время существует много видов клавиатур для ввода и вывода информации при помощи матрицы, которая образует рельефно–точечный шрифт Брайля.

Клавиатура Брайля — устройство для ввода символов текста (символов Брайля) с помощью клавиш с тиснением. Используется людьми с ослабленным или потерянным зрением. Примером компьютера Клавиатура Брайля может служить продукт фирмы Syscom. В верхней части компьютера расположены клавиши для набора текста, в нижней части — строка Брайля, которая необходима для чтения текстов и проверки корректности информации, введенной с помощью клавиш. Помимо брайлерской строки, для вывода информации используется синтезатор речи.

Достоинства клавиатуры Брайля:

Недостатком при работе со шрифтами Брайля является низкая скорость считывания. Незрячий человек не может вести общение в реальном времени. К тому же подобные устройства имеют немалые габариты и очень дорогую стоимость [12,13].

Бесспорно современные технологии открывают наш мир людям с ограниченным зрением. Программные и аппаратные средства призваны помочь незрячим и слабовидящим людям получить доступ к любым сферам деятельности. Использование компьютерных тифлотехнологий, основанное на преобразовании электронной информации в доступную и удобную материальную форму представления, предоставляет людям с ограниченным зрением новые, не доступные им ранее возможности.

Но проблема социальной реабилитации слепых и их обучение является вечной проблемой: что бы не достичь, к идеалу будет далеко. Нередко компьютерные программы, системы коммуникации для слепых, а также информационные ресурсы и сервисы (включая образовательные) оказываются недоступными для незрячих и людей с ограниченным зрением том, что их разработчики даже не задумывались о том, что у отдельных категорий пользователей могут существовать нестандартные потребности по представлению информации.

Все эти устройства коммуникации слабовидящих достаточно большие и не является мобильными, что существенно снижает их эффективность. К тому же они имеют очень высокую стоимость. Поэтому просто необходимо разработать адаптивную систему обучения слепых людей для большого круга обзора. Чтобы каждый человек, который нуждается смогла ею воспользоваться.

3. Основные средства контроля результатов знаний адаптивного обучения людей с ограниченным зрением

3.1 Контроль результатов знаний слепых с помощью тестирования

В результате исследований было выявленно, что основным средством контроля результатов адаптивного обучения являются тесты. Поэтому очень важно включить их в адаптивную систему обучения людей с ограниченным зрением.

В настоящее время все большее внимание уделяется тестам, как быстрому и удобному способу оценки знаний. Однако кажущаяся простота создания тестов и возросший спрос на них породили множество некачественных материалов, называемых тестами.

При разработке тестов для людей с ограниченным зрением нужно учитывать два момента:

Не менее важное значение при тестировании слепых людей имеет порядок предъявления заданий обучаемому и метод определения его уровня знаний по результатам тестирования, т.е. модель тестирования. Необходимо отметить, что рассматриваемые модели применяются для тестирования, т.е. оценки знаний и отличаются от моделей, применяемых в психологических тестах для определения характеристик личности, поэтому назовем их моделями педагогического тестирования.

В адаптивных обучающих системах тестирования слепых может применяться как средство идентификации личности для построения индивидуальной последовательности обучения. При этом можно различать три вида тестирования: предварительное, текущее и итоговое.

Предварительное тестирование применяется перед началом обучения и направлено на выявление предварительных знаний обучаемого по ряду дисциплин, которые ему предстоит изучать. Сюда же могут включаться психологические тесты для определения индивидуальных характеристик личности обучаемого, которые учитываются в ходе обучения для настройки на работу с конкретным обучаемым. По результатам предварительного тестирования строится предварительная последовательность изучения учебных курсов.

Текущее тестирование — это контроль или самоконтроль знаний по отдельному элементу учебного курса, например, разделу или теме. По его результатам строится последовательность изучения тем и разделов внутри курса, а также может осуществляться возврат к темам, которые были изучены недостаточно хорошо.

И, наконец, итоговое тестирование — это контроль знаний по курсу в целом или по совокупности курсов. По его результатам корректируется последовательность изучения учебных курсов.

Тестовые задания могут составляться с использованием разнообразных компьютерных инструментов, начиная от различных редакторов и программ для разработки презентаций и до использования языков программирования и возможностей сети Интернет [14–16].

Можно выделить основные факторы, которые повлияют на повышение мотивации адаптивного процесса обучения людей с ограниченным зрением при использовании компьютерных тестирующих программ:

  1. получение мгновенного результата тестируемого:
    1. открытый процесс тестирования исключает всякие сомнения о правильности оценки;
    2. самооценка, подкреплённая соответствующими комментариями преподавателя, очень сильно влияет на учебную активность обучаемого;
  2. исключение предвзятого отношения в оценке обучаемого:
    1. тестирование с помощью компьютера исключает предвзятое отношение;
    2. наблюдается состояние психологического комфорта;
  3. трудность и объём тестовых заданий для всех групп обучаемых людей с ограниченным зрением практически одинаковы, что даёт возможность проведения соревнования между обучаемыми и группами по результатам тестирования
  4. возможность тестирующих программ работать в режиме обучения:
    1. использование компьютера для интерактивного обучения побуждает больший интерес к самому процессу обучения;
    2. элемент создаёт дополнительную мотивацию для работы с учебником;
  5. простота использования и быстрота выполнения тестов;
  6. наличие нескольких готовых вариантов ответа;
  7. неизбежность контроля:
    1. производится контроль каждого обучаемого с ограниченным зрением по всем вопросам темы;
    2. мобилизует обучаемых слепых людей на более тщательную подготовку к занятию;
  8. повторяемость результатов при повторном тестировании, в случае отсутствия дополнительной подготовки после первой попытки:
    1. тестовые задания, составленные с высокой надёжностью, обеспечивают практически полное повторение предыдущих результатов при повторном тестировании;
    2. обучаемые каждый раз заново убеждаются, что простого угадывания не получается, одного везения недостаточно для хорошей оценки нужны знания [17,18].

3.2 Основные методы создания тестов для людей с ограниченным зрением

Создание теста начинается с формулирования цели и задачи в зависимости от контингента обучаемых, курса, специальности, глубины изучения дисциплины, формы контроля (входной, промежуточный, рубежный, итоговый), курса, специальности и т.п. Наилучшим считается тест, в котором выделены наиболее важные и (или) ключевые (узловые) элементы в структуре знаний по изучаемой дисциплине.

При создании тестов необходимо использовать следующие типы вопросов:

Принципы отбора учебного материала для создания тестов для людей с ограниченным зрением представлены ниже (см. рис. 3.1). Опираясь на рабочую программу дисциплины по уровню изучения, можно определить структуру учебного материала, отбираемого для создания тестовых заданий.

Общие принципы отбора материала для создания тестов

Рисунок 3.1 — Общие принципы отбора материала для создания тестов

Был разработан следующий алгоритм создания тестов для людей с ограниченным зрением:

3.3 Взаимодействие ЭВМ и людей с ограниченным зрением

Структура адаптивной системы обучения для людей с ограниченным зрением в целом содержит три основные концепции альтернативного доступа к экранной информации:

Вопрос о применении той или иной технологии решается в зависимости от типа нарушения зрения.

Если человек имеет остаточное зрение, достаточное для прямого восприятия графической информации, то основной для него является первая концепция. Также к её целевым пользователям относятся люди с нарушениями цветового зрения, то есть дальтоники.

При малом остатке зрения или его полном отсутствии, основными являются вторая и третья концепции, причём приоритет отдаётся, как правило, второй. Это обуславливается рядом технических и экономических нюансов. Приоритетность третьей концепции может быть следствием либо специфических видов деятельности пользователя, либо же наличием у него дополнительных физических ограничений, например, одновременных проблем со зрением и слухом, что делает использование голосового доступа невозможным.

Разумеется, зрячий или слабовидящий человек также может использовать голосовой или тактильный доступы (хотя для второго ему потребуются дополнительные знания тактильных азбук), но вот тотально слепой уже не имеет возможности воспользоваться экранным увеличением. Тем не менее, мало кто, обладая возможностью работать визуально, отказывается от этого [20].

Структура взаимодействия ЭВМ и человека с ограниченным зрением (см. рис. 3.2).

Общая структура взаимодействия

Рисунок 3.2 – Общая структура взаимодействия
(анимация: 10 кадров, 5 циклов повторения, 98 килобайт)

Взаимодействие человека с ограниченным зрением и ЭВМ приводят к следующим проблемам:

Чтобы достичь значительных результатов при обучении людей с ограниченным зрением очень важно соблюдать принципы отбора учебного материала, четко следовать этапам создания тестов для проверки знаний. Надо помнить, что важное значение при тестировании слепых людей имеет порядок предъявления заданий обучаемому и метод определения его уровня знаний по результатам тестирования, то есть модель тестирования. Также необходимо применять правильную концепцию альтернативного доступа к экранной информации в зависимости от типа нарушения зрения.

Выводы

Подводя итог данной научно-исследовательской работы можно с уверенностью сказать, что адаптивная система обучения для людей с ограниченным зрением — это в прямом смысле слова, средство реабилитации и включения их в общественно–полезную деятельность с другими гражданами.

Обучение незрячих людей с помощью современных информационных технологий — это необходимость, которая с каждым годом становится все более актуальной, а это значит, что работа в этом направлении имеет большие перспективы.

Рабочие программы специального образования должны быть построены с учетом особенностей развития незрячих и людей х ослабленным зрением. У них должна быть учтена необходимость коррекционно–компенсаторной работы, направленной на развитие восприятия, конкретизацию представлений, формирование приемов и способов самоконтроля и регуляции движений с использованием специальных форм, приемов и способов. Поскольку восприятие учебного материала слепыми по скорости, полноте и точности уступает восприятию информации обычными людьми, а представление этих людей об окружающем мире фрагментарны, а в ряде случаев искажены, увеличено время на выполнение измерительных действий, проведение наблюдений и предметных уроков.

Проблема социальной реабилитации слепых и их обучение является вечной проблемой: что бы не достичь, к идеалу будет далеко. Нередко компьютерные программы, системы коммуникации для слепых, а также информационные ресурсы и сервисы (включая образовательные) оказываются недоступными для незрячих и людей с ограниченным зрением том, что их разработчики даже не задумывались о том, что у отдельных категорий пользователей могут существовать нестандартные потребности по представлению информации.

Все эти устройства коммуникации слабовидящих достаточно большие и не является мобильными, что существенно снижает их эффективность. К тому же они имеют очень высокую стоимость. Поэтому просто необходимо разработать адаптивную систему обучения слепых людей для большого круга обзора. Чтобы каждый человек, который нуждается смогла ею воспользоваться.

Чтобы достичь значительных результатов при обучении людей с ограниченным зрением очень важно соблюдать принципы отбора учебного материала, четко следовать этапам создания тестов для проверки знаний. Также необходимо применять правильную концепцию альтернативного доступа к экранной информации в зависимости от типа нарушения зрения.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2014 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Медынский Е. Н. Воспитание и обучение слепых и глухонемых людей / Е.Н. Медынский . – М.: Мир, 2004. – 231 с.
  2. Малых Р.Ф. Обучение слепых и слабовидящих школьников / Р.Ф. Малых. – СПб.: РГПУ, 2004. – 160 с.
  3. Солнцева Л.И Психолого–педагогические основы обучения слепых детей ориентированию в пространстве и мобильности / Л.И. Солнцева, Л.А. Семенов. – М.: ВОС, 2000. – 80 с.
  4. Солнцева В.П. Обучение студентов с нарушением зрения / В.П. Солнцева. – М.: 2006. – 72 с.
  5. Выготский Л.С. Избранные психологические исследования / Л.С. Выготский. – СПб.: Мир, 2001. – 150 с.
  6. Германов М.М. Луи Брайль и письменность слепых / М.М. Германов. – СПб.: РГПУ, 2002. – 241 с.
  7. Челышкова М.Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: учебное пособие / М.Б. Челышкова. – М.: Логос, 2002. – 432 с.
  8. Информация о VoiceOver [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/VoiceOver
  9. Информация о VoiceOver [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.apple.com/ru/accessibility/osx/voiceover/
  10. Информация о JAWS [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/JAWS
  11. Информация о NVDA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.nvda-community.org/
  12. Стернина Э.М. Теория и методика обучения слепых и слабовидящих людей / Э.М. Стернина. – Л.: ЛГПИ, 2000. – 197 с.
  13. Пальтов А.Е. Система технических средств обучения детей с тяжелыми поражениями зрения / А.Е. Пальтов. – Л.: ЛГПИ, 2006. – 295 с.
  14. Рубахин В.Ф. Психологические основы обработки первичной информации / В.Ф. Рубахин. – Л.: 2006. – 296 с.
  15. Тамар Г.О. Основы сенсорной физиологии / Г.О. Тамар. – М.: Мир, 2004. – 164 с.
  16. Герцена А.И. Теоретические и методические вопросы обучения слепых и слабовидящих / А.И. Герцена. – Л.: ЛГПИ, 1999. – 94 с.
  17. Шоев Ф.И. Как обучать грамоте слепого / Ф.И. Шоев. – Л.: ЛГПИ, 2003. – 194 с.
  18. Особенности учебной и трудовой деятельности при глубоких нарушениях зрения / Межвуз. Сб., Л.: ЛГПИ, 1998. – 102 с.
  19. Сеногноева Н.А. Технология конструирования тестов учебной деятельности как средства оценивания результатов обучения: Диссертация на соиск. уч. степ. доктора пед. наук. – Киров, 2006. – 403 с.
  20. Романов Г.М. Человек и дисплей / Г.М. Романов. – Л.: ЛГПИ, 2008. – 102 с.