基于空间和功能无障碍原则的听障生计算机实验室建设

董雪燕，贾京鹏，李晗静，徐 娟

（北京联合大学 特殊教育学院，北京 100075）

随着国家对残疾人受教育的重视，残疾人正在得到越来越好的学校教育。2010年颁布的《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010—2020年）》，首次把特殊教育列为八大教育改革发展任务之一。2014年1月，国务院办公厅又转发了教育部等7部门共同制定的《特殊教育提升计划（2014—2016年）》，明确了“全面推进全民教育，使每一个残疾孩子都能接受合适的教育”的总目标，提出了提高普及水平、加强条件保障和提升教育教学质量三大任务。

据统计，我国共有23所高等特殊教育学院面向全国的高中聋校招收听力障碍学生，开设的专业主要有艺术(如艺术设计、绘画、动漫、广告装潢、园林等)和计算机（计算机科学与技术、计算机应用、计算机网络）两大类，在校生规模近2000人，年招收听力障碍学生规模近千人[1]。这些学院全部为省或市属院校的下属学院，办学层次有三年制大专（高职）和四年制本科，采用单独考试单独招生的形式面向全国聋人高中学校招生。

1 听障学生教学模式及教室设施

据调查，听力障碍大学生所在的高等特殊教育学院的教师队伍以研究生学历的青年教师为主，而这些教师基本都是听人教师[2]。这些听力障碍学生的听力程度受到了不同程度损害，有的学生存在残余听力，有的则为全聋。因此，对于聋人特殊学校的教师在课堂上主要是采用手语和口语相结合的方式授课。然而，由于大学各个专业词汇的特殊性和抽象性，手语无法完全表达意思的情况时有发生，此时就需要采用文字的方式来辅助教学。

目前，特殊教育学校的教学方式仍以课堂教学为主，教室和实验室的建设对于保障课堂教学和实验教学质量有着非常重要的作用。国外在对高校教育建筑规划研究中，主要以学习空间的发展为主要内容[3-6]，英国联合信息系统委员会2010年发布的《21世纪学习空间设计指南》研究报告中[7]，通过调查全英16个教育机构，分析了技术发展对学习空间设计的影响。其主要思想在于，学习空间要满足“以教师为中心”和“以学生为中心”两种教学模式的不同需求。英国教育发展组织（DEGW）分析指出，不论是目前教学建筑物的组织规划过程还是未来发展趋势，都应当以空间使用者为中心，充分考虑学习环境的适应性[8]。国内的研究主要集中在实验室内部设计[9-10]，以及应用现代化技术弥补传统实验室的不足[11]。

结合聋人学生采用手语沟通的特殊性，同时为了更好地保证课堂的教学质量。传统的特殊教育高等学校（以下简称特高）和普通高等学校（以下简称普高）的计算机专业课堂教室建设方面和授课方式方面有所不同。这些不同主要体现在：（1）桌椅数量布局的不同，普高的计算机机房一般可容纳 40～100人不等，多采用横纵交叉或联排长条桌设计，教师桌椅一般在靠近教室的一头；而特高的课堂则以小班教学为主，桌椅数量一般在20～40之间，教师讲课需要一定的活动范围，主要在多媒体屏幕和讲台之间的一部分区域。（2）授课方式的不同：普高的教师一般在讲台后面，借助多媒体教学台上的扬声器来授课，而特高的教师则一方面要打手语，一方面又要翻动PPT通过口语授课。（3）更多视觉元素的呈现方式：普高多采用多媒体触控一体机，而在特高就读的听障学生虽然听力能力减弱，但是视觉能力较强，因此特高通常在光线和视觉元素方面需要精心设计，一方面是对于教师着装的要求，一般需穿着深色衣服与手的颜色区分，另一方面，为突出多媒体中信息中的视觉部分信息，也需要经常用到黑板和清晰度较好的投影幕布、电视屏幕等。综上所述，面向听力障碍学生的教室建设与规划要发挥学生视觉能力强的特点，充分利用多媒体技术，引入视觉化信息，并考虑合理的空间设计，满足师生手语交流的需要[12]。然而，目前的教学环境还无法满足这些需求，大量已有的关于无障碍的研究也多集中在盲生的无障碍设施方面，关于聋生的研究非常少。本研究是基于多年在计算机专业的教学实践经验，探索出了一套为听力障碍大学生提供无障碍学习环境的课堂教室建设方案，供相关院校与教育机构借鉴。

2 无障碍教室建设的涵义和原则

2.1 无障碍教室建设的涵义

我校特殊教育学院开设的计算机科学与技术专业每年的招收对象是具有不同听力障碍的学生，在实际教学过程中，教师与学生的交流主要依靠手语和多媒体课件完成教学任务。结合听力障碍学生采用手语交流的特点，无障碍教室旨在为学生提供更顺畅的手语交流环境，同时为听人教师提供便利，以更好地与学生实现在专业教学过程中的无障碍交流。

2.2 无障碍教室建设原则

遵循我校“以学生为中心”的教育原则，保证学生在课堂中的主导地位，在教室支持建设方面积极考虑学生发展的特点以及学习特征，努力建设能够更好地为学生服务的环境。其中，课堂教学作为实现该目标的一个重要环节，此次为听力障碍学生服务的无障碍计算机机房建设主要围绕以下两个原则：

（1）接收信息无障碍: 在授课过程中，聋生要能够无障碍地接收到教师的讲课内容。

（2）表达信息无障碍:在课上，聋生能够无障碍地向其他学生表达自己，同时也需要向教师表达自己的想法或对教师的问题作出积极回应。

3 无障碍教室建设内容

无障碍实验室以实现空间无障碍和功能无障碍为目标，主要围绕计算机桌椅的空间设计、教师与学生课上沟通无障碍，以及教学内容展示的无障碍等三个方面。

3.1 空间无障碍——无障碍计算机桌椅设计

计算机科学与技术专业课程的讲授要用到计算机，配置计算机是为了重点培养学生的动手编程能力。此外，为了丰富课堂教学和激发学生的学习兴趣，目前多数课堂形式中都包括问答互动、小组讨论和作品演示等环节。听人学生的课堂可以通过口语实现这些学习形式，然而听力障碍学生的课堂则主要通过打手语完成。手语的体位一般在胸以上到头顶的位置，考虑到普通计算机桌椅的设计会遮挡手语视线的问题，为听力障碍学生服务的教室，无障碍桌椅的设计就显得非常必要。

3.1.1 计算机桌椅高度设计

首先，为了满足学生在座位上打手语的需要，计算机和桌椅的高度需要合理设计，以实现学生的手语无障碍沟通。考虑到在校学生的男女平均身高分别为172 cm（男生）和163 cm（女生），男生最高身高可达187 cm，因此坐下时腿高就有接近72 cm，因此，传统带键盘托的计算机桌高度已经无法满足最高身高的要求。综合考虑学生的平均身高和最高身高，经调查计算机桌面距离地面的高度应在74 cm；考虑到手语不遮挡的需求，要求计算机屏幕上端到地面的最高高度不宜超过120 cm；同时，椅子的高度也考虑到学生的平均身高，一般不能超过43 cm，如图1所示。考虑到当学生需要在座位上和同学完成讨论交流时，以上所述计算机桌椅高度的设计方案需要特别定制才能实现。计算机桌采用液压杆式实现计算机的随时收纳，从而满足学生有更大的桌面空间，来完成课上讨论的环节。

图1 桌椅高度设计草图

3.1.2 座位布局设计

传统的横纵交错的桌椅安排会导致坐在第二排往后的学生看不到教师上课打手语，而手语一旦错过视觉上的专注，就很容易跟不上教师的上课进度，学生进而就会失去上课兴趣。为了弥补传统桌椅的弊端，此次设计的学生桌椅摆放采用U型桌椅设计，U型的桌椅摆放允许教师站在U型中央打手语，学生分别坐在U形外环，这样能够实现教师用手语和学生形成视觉无障碍地交流。另外，教师桌椅也一改以往的与学生面对面的风格，采用教师面向一侧墙，这样做是保证教师一回头就能方便地向学生打手语，而不至于手部和肢体被讲桌挡住。同时还能很便利地兼顾多媒体课件内容的讲解，达到教师的无障碍授课和与学生的无障碍交流。具体座位布局见图2所示。

图2 教室布局设计草图

3.2 教师与学生沟通无障碍——课堂信息采集

面向听力障碍学生的计算机专业课程，要求教师必须采用手语和口语的双语教学模式。为了能够更好地实现听人教师与聋人学生在课上的交流，利用现代化教学设备和软件就可以实现，此研究中采用了人手跟踪仪和语音识别软件。

3.2.1 手语视频采集

在实际的授课中，有时需要合班上课，此时，一个班的人数将达到40人，这时将会出现有些同学观看教师打手语的视角不合适的情况，因此，此次在建设无障碍教室的过程中引入了手语视频采集系统，该视频跟踪设备被安装在教室前半部分的天花板上。在教师授课过程中，该设备将自动追踪到教师的上半身，用于记录教师上课时的手语和面部表情，并将录制的视频实时显示在一个可触控屏幕上。从而保证那些视觉上可能有死角位置的学生仍然可以通过观看大屏幕来获得教师的讲课内容。由于跟踪仪可以追踪移动的人物，使得教师在课堂上有更加广泛的教学范围。当教师在必要时离开讲桌活动范围，也完全不会对学生捕捉教师手语有任何影响。

3.2.2 语音信号采集

由于计算机专业课程中有很多专业术语比较抽象，拿C程序设计语言中的一个常见术语“变量”为例，如果仅采用口语到手语的直译，则需分为两个词，即变化和数量，并依次按序打出。课堂上，学生往往误解为有一个会发生变化的数，于是会在代码中找对应的数值。然而实际上，“变量”是一个抽象出来的符号概念，强调的是一个命名的存储位置，并采用符号化的语言表示出来，它可以存储具体数值，而不是代表它就是具体数值。在很多计算机课程中，这种手语误解专业词汇的现象屡见不鲜。由此可见，完全依靠手语是无法实现知识的精准表达的，必须借助文字来辅助理解。为了达到声音到文字信号的转化，此次实验室建设中通过语音识别软件来实现教师的音频转化为文字，这个软件的利用极大地提高了课堂效率。此次建设中采用的是讯飞语音助手，该软件能够很好地实现语音到文字的实时识别，还允许将第一次出现的专业词汇加入到专有词汇中，保证了95%以上的识别率。

3.3 教学内容展示无障碍——显示互动屏

传统的多媒体教室关于教师讲课内容的显示主要依靠黑板板书、投影仪和触控一体机。由于传统模式存在一些不足，例如黑板板书效率低，传统投影仪亮度低、维护成本高，单纯的触控一体机存在反光问题，教室部分区域的学生可能会看不清液晶触控屏幕[12]。因此，本研究中的教室建设通过智能中控系统的软件平台和三块触控显示屏幕的结合，能够实现将教学内容，包括教学PPT，实时手语视频和教师讲课音频实时识别出的文字分别显示在三块不同的屏幕上，实现信息多通道的输出方式。通过智能的中控系统控制，教师还可以随时调节不同显示屏幕的内容展示。

4 建设成效和未来研究方向

无障碍实验室建成以来，深得教师和学生的喜爱，已取得的成效包括：

（1）课堂气氛活跃度高。自实验室投入使用后，课堂教学的气氛从学生集体沉默的状态，转变为学生积极主动参与。授课教师反应，以前从未看到过学生有如此的想象力，能够把知识用画图的方式展示出来，形象而生动，学生在课堂的参与度明显提高。

（2）小组讨论热情度高。以前，教师分配小组任务，学生一般多独自为战，没有团队意识。而现在，使用了新的实验室，学生更加喜欢热烈的讨论，并产生合理分工，能够做到发挥各自的特长，展现小组的成果。

（3）创新意识有加强。以前，地方和学校都有很多大学生比赛，比如互联网+的大赛，学生都退让，说自己做不过健全生。但是这一情况在使用了新实验室后有所改变，通过小组合作的练习，以及自身主动参与意识的提高，学生已经逐渐增加了信心，敢于不断突破自己，积极申报各类比赛，甚至还喜获佳绩。

（4）学习主动性得到加强。通过此次无障碍实验室建设的探索研究，发现信息技术的发展确实能为“以学生为中心”的教育模式提供必要的服务与支持。例如，无障碍沟通墙的建设对于鼓励学生参与课堂和展现自我起到了很好的作用，打破了传统意义上教师一人在讲台上“表演”的无互动状态。以实现无障碍沟通为明确目标，具体的实现形式可以多种多样，相关特殊院校可以发挥自身的优势，挖掘出符合本校的优质资源，向目标迈进。

5 结语

无障碍教室的建设对于促进听力障碍大学生的课堂学习具有十分重要的意义，该研究通过对机房教室内桌椅摆放的空间设计、数据采集设备的硬件系统和语音识别软件系统相结合，解决传统课堂教室学生被动参与的弊端，实现听力障碍大学生的无障碍交流以及听人教师与听力障碍学生之间在专业知识方面的无障碍沟通。但是对于适用于听力障碍学生学习的无障碍支持不能仅仅停留在课堂教室的建设上，而应该进一步研究如何将先进技术与多种教学方法，以及教学策略相结合，最大限度地提高课堂效率，为学生提供个性化的、高质量、高水平的学习体验。

随着大数据的不断推广和应用，精准的“个性化”学生培养将成为未来的目标。采用当前实验室采集到的教师和学生全方位的上课视频数据，将用于建立学生档案，从多个维度了解聋人大学生的课堂学习特点，从而达到教师有针对性地设计教学方案和教学方法，进一步做到个性化，精准教授学习内容。总之，善用技术，将不仅能够切实提高教师的课堂教学效率，学生的课堂学习质量也将得到相应保障。