基拉正襟危坐,目不斜视,腿上搁着一台安卓平板电脑,食指在电脑屏幕上不经意地四处游移。当她涂成亮粉色的指甲扫过屏幕上显示的一条直线时,电脑开始发出轻微的震动。只需将手指在屏幕上来回摩挲,根据时断时续的振动,她就能够清楚地了解到那条直线的具体走向。突然,电脑发出了一声电子提示音,这意味着她的手指触到了一个粉红色的小点,小姑娘忍不住露出了会心的微笑。
正就读于高中阶段的基拉是一款新型安卓应用程序的两位视障测试者之一,该程序为视障用户专门设计,目的旨在帮助他们更好地掌握诸如代数、几何、绘图以及其他各种需依靠正常视觉辅助才能够很好理解的科目。该程序的问世源于一次头脑风暴,范德宝大学医药与电子机械设计实验室(MED Lab)的研究生詹娜·高洛维奇(Jenna Gorlewicz)与她的导师实验室主管,机械工程学副教授罗伯特·韦伯斯特(Robert Webster)共同完成了这一独具匠心的构想。这一创新型的设计不仅受到了基拉以及她的同班同学奎恩的热情响应,连他们的教师也对此大加赞赏,他们认为,该设计必将对视障生的学习产生根本性的影响,为他们开创学习诸如科学、技术、工程以及数学等主干学科的新天地。
研究方向的重大转变
与高洛维奇在MED实验室求学的最初两年相比,目前,她所从事的新项目在研究方向上有了彻头彻尾的巨大变化。起初,在国家科学基金会(National Science Foundation)的奖学金资助下,她主要从事人工耳蜗植入手术的技术改进以及内窥视机器人胶囊的小型化研究。然而,她对自己的研究工作却不甚满意,高洛维奇解释道:“我是一个非常善于交际的人,所以,我希望自己能够从事一项能够直面终端用户的研究项目。“韦伯斯特教授回忆道:“詹娜一直希望能与更多的人一起协同工作,因此,我们开始物色其他可能的研究项目。幸运的是,她的奖学金以及我所获得的杰出青年教授奖(NSF Career Award)使我们拥有了足够的转圆余地,从而能够跳出固有的思维模式,为她在浩瀚无垠的论文主题库内寻找合适的项目。”
几经权衡之后,他们选中了一个有关触觉技术有效性的课题,及通过作用力、震动、手势等反馈方式,利用用户本身的触觉,对机器、设备及各种虚拟对象的远程控制范围进行拓展的技术。实验室正在开展相关的研究,通过触觉界面,对部分生物医学机器人加以操控。
触觉技术与视障者的不解之缘
高洛维奇谈到:“第一次读到有关触觉技术与新型触摸屏设备议题整合的论文,我就意识到,视障者才是真正需要这项技术的人群,因为,在日常生活中,他们必须大量倚仗自身的触觉才能‘看见’周遭的世界。我热爱数学,同时也热衷于教育事业,故而,便立即产生了将这项技术应用到数学教学之中的想法,因为,在数学教学领域充斥着大量视觉元素。”
詹娜对当今现有的视障人数学教法进行了初步研究之后,对自己的设想热情倍增。18个月前,该项目正式启动,当时,在市售的各种平板电脑中,仅有一款面向高端专业应用的产品带有触觉反馈功能,售价高达2500美元。不过,后来,随着该功能在越来越多的消费级平板产品上的普及,其售价也降到了约300美元左右。
詹娜编写了一个程序,但凡用户的指尖触及到屏幕上显示的直线、曲线和图形时,平板电脑就会以振动或是特殊电子提示音的方式作出反馈。在程序的控制下,用户手持的平板电脑不仅可以产生不同频率的振动,还能够发出数百种不同的提示音。这使得高洛维奇能够从容地为各类图形定制截然不同的触感及音频提示信号。例如,在一个包含X轴和Y轴的网格图像中,她为水平线与垂直线分别设定了不同的振动频率,而线段的焦点则用一个特定的提示音加以表示。借助这种方法,学生们就可以在网格页面上较为方便地区分网格线和焦点。
高洛维奇介绍到:“假使学生的平板电脑能够与教师的计算机通过无线建立连接,那么,当老师在位于教室前面的电子白板上画出图形或方程式的同时,学生的平板电脑上也会同步显示出相应的图像。这样,他们便可以一边听老师的讲解,一边通过自己的触觉了解图像的具体信息。”
纳什维尔市希尔斯伯勒高中的视障学生指导教师,基拉与奎恩的指导者安·史密斯(AnnSmith)谈到:“当詹娜第一次与我谈及这一设想的时候,我就认为,这必将是一个十分有趣的尝试,它兴许会对学生有一些帮助。但是,随着对该程序应用的不断深入,其无与伦比的价值也日渐凸显。它大大简化了我的工作难度。学生们对这个崭新的应用也十分感兴趣,即使詹娜不在身边,他们也会喋喋不休地说个不停。”
长期以来,希尔斯伯勒高中一直恪守融合教育的原则,尽可能让拥有特殊需求的学生与他们的明眼同学一同上课。这就意味着在大多数常规的文化课课堂内,都能见到基拉和奎恩的身影。上数学课时,史密斯坐在他们身边,利用各种方法确保他们两人能够跟上老师的讲课进度。奎恩能够阅读盲文,也能够看到放大的字体,辅助教师只需将授课教师画在电子白板上面的图形进行复制,他就能够凑近图纸,看清其中的细节信息。但是,对于基拉而言,史密斯则必须利用诸如大头针、小棒等触觉辅助工具,在纸板上以凸点图像的形式将复杂的数学图形重现出来,只有这样,基拉才能用自己的手指了解到相关的基本内容。史密斯介绍到:“由于重复构建图形需要一定量的时间,所以,我们常常无法跟上老师的讲课进度。拥有一台具有触觉反馈功能的平板电脑将有助于他们更好地跟上教师的上课节奏。另外,如果我能够离开他们的课堂,那么他们自然会显得更为独立。”同时,史密斯还指出,由于此类平板电脑完美地集成了视频、音频与触感功能,其必将受到各类视障学生的广泛欢迎。
基本的练习必不可少
根据基拉与奎恩的切身体验,想要用好这台新型的安卓设备,视障用户大多会经历一个小小的学习曲线。奎恩表示:“起初,我并不认为这台设备会对我有所帮助,但是,一旦真正上手,我就很快发现,它的用处非常大。”基拉则认为:“想要用好这台设备,最为困难的就是在大脑中构建出正确的影像。不过,一旦你找到了其中的诀窍,那么,一切就会变得异常简单。”
高洛维奇谈到:“他们两人能够如此迅速地掌握软件的使用方法,熟练地进行操作,的确令我感到十分意外。”她还介绍到,每次见面,他们都会提出许多希望她能够添加到软件中的功能。在他们看来,放眼整个软件,最为有用的一项设计就是触摸感应式的图形计算器,当今,图形计算器已经在他们的明眼同学中得到了普及。基拉表示:“这样的设计的确给我们带来了很大的帮助,因为,他让我们感到,自己与其他人终于踩在了同一条起跑线上。”