面向视障大学生的“大学计算机基础”课程中的程序设计

庄天舒，楚洪波

(长春大学 a.计算机科学技术学院; b.特殊教育学院，长春 130022)

面向视障大学生的“大学计算机基础”课程中的程序设计

庄天舒a，楚洪波b

(长春大学 a.计算机科学技术学院; b.特殊教育学院，长春 130022)

作为一门面向长春大学全校新生开设的公共基础课，“大学计算机基础”也为特殊教育学院的新生开设。本文以该课程对视障大学生的授课情况为出发点，调研和分析学生对计算机知识的掌握情况，并针对视障大学生的程序设计问题进行了深入探讨。

视障大学生；计算机基础教育；程序设计

“大学计算机基础”课同时面向长春大学健全学生和视障学生开设。但不同的是，面向视障学生时，此门课为考查课，共设置56学时，周学时为4，上课时间为2-15周；由于缺乏必备的考试环境(包括硬件环境和软件环境)，且视障学生的学习内容、方式、学习效果与健全学生大为不同，所以，该课程对视障大学生采用分级分类的教学方式，同时，层次性选择教学内容，并使用考查方式进行对该门课程的考核。而面向其他院系为考试课，这里不做详细阐述。

对视障大学生进行大学计算机基础教育，必须通过相关的计算机媒介。在本课程中，这个媒介就是计算机读屏软件。本课程中使用的是永德读屏软件。该课程的上课地点为长春大学特殊教育学院机房，机房内机位为30个左右，机房内每台机器都配有相关的永德读屏软件。

该机房主要面向视障学生，由专人负责其硬件设施的维护及其他条件的保障，以此为视障大学生学习计算机课程提供支持。对于尚有微弱视觉的学生，机房内配备的投影设备可辅助上机教学。同时，每台机器都配有音频播放设备，供视障大学生配合读屏软件使用。

本课程采用上机实验的方式，在教中学、在学中教，以此激发学生的学习兴趣，并采用多种教学手段，提升教学效果。

1 面向视障大学生的计算机基础教育分层次教学内容介绍

初等和中等视障学生教育未对计算机水平做出硬性要求，导致了视障大学生入学时计算机基础千差万别的状况[1]。据此，我们研究了大量资料，制定出针对视障大学生的分层次教学内容。对于从未接触过计算机的同学，从最基本的知识开始学起，不断摸索、了解计算机及应用；对于已经掌握了一定计算机技能的同学，对其提出更高的要求，讲授编程知识、分配较为简单的编程任务。

(1)最基本的层次：让视障大学生对计算机基础知识进行了解和掌握[2]。这其中，包含计算机的相关概念、各部件名称与含义、计算机的几大特点、计算机系统的分类、计算理论的历史沿革和创新发展、微机的硬件指标和软件应用、未来的电脑等。对于基础较为薄弱的同学，引导他们用听觉、触觉的方式真实地接近、了解计算机，掌握其用途[3]。

本层次力争达到的教学目标是，让全体视障大学生充分了解和掌握计算机的初步应用，能熟练使用键盘和相应按键，并正确理解“电脑能帮我做些什么”。教师在此基础上，开始介绍永德读屏软件，并通过“记事本”软件，正确输入英文和中文。

(2)进一步的层次：让视障大学生过渡到Word软件的使用。在此软件中，除了可以进行英文和中文打字练习，视障大学生学习并使用相关的快捷键，如ctrl、alt、shift、tab等，了解这些按键与其他按键配合使用所产生的效果。

但是，单纯的打字并不是Word的唯一功能，更主要的功能是其强大的编辑能力。通过前几节课的教学，视障大学生将学习Word文档的新建、编辑、存储、拷贝、剪切、粘贴等，并在永德读屏软件的辅助下，独立完成一篇Word文档的各类编辑操作。

Word只是计算机的一个普通软件，而视障大学生计算机基础教育的目标是认识并操纵整个电脑。教师应利用好Word这一个媒介，使视障大学生接近电脑并探索信息世界。教师通过介绍Word等软件的运行平台，进而了解计算机操作系统。目前机房的机器上的操作系统是Windows。教师首先为视障大学生概述操作系统的定义、特征、作用等，然后要求他们利用Word编辑功能，书写课堂笔记，记录学习心得。

有操作系统的知识作为铺垫，同学们将在教师的带领下深入探索网络世界。Internet已经深入社会生活的方方面面，它的发展也很大程度上影响着视障大学生的生活和学习，大家应掌握互联网的基础知识和应用技巧，了解和掌握它的定义、特点、种类及历史、未来等。

视障大学生还应该理解，Internet的组成包含硬件和软件，它们共同发挥作用，产生了多种不同种类的网络，这些网络各自具有其特点。

最贴近生活的是各种网络的基本操作，包括使用浏览器浏览各类新闻、下载并收听乐曲、收发Email、使用各种聊天工具进行信息传递等。视障大学生应在学习和掌握互联网知识的基础上，借助读屏软件进行各种应用性操作。

经过相应的知识积累，视障大学生的计算机知识水平已经从无到有，并不断向更高层次发展，也就是大部分视障大学生在初等和中等教育阶段缺失的计算机基础知识教育已经得到了弥补，之后便可以进行高层次的知识介绍。

此时，教师将引入永德数据库的相关知识。永德数据库是一个基于Microsoft Visual Foxpro的盲用数据库，它具备了普通数据库的基本功能。同学们应熟练掌握它的查询数据、添加数据、删除记录、查库结构、新华字典、统计数据、工程计算、打印文件等功能。

共有2个班级参加了上述教学实践过程，经过教师进行一对一教学和练习，视障大学生已能同健全同学一样，基本掌握计算机的基础知识了。

教学过程中，出勤情况较好，每次均能达到90%以上。在15周时进行了随堂测试，发现同学们基础知识记忆较为清楚，但按键操作的题目完成较差，其动手能力有待提高。

从最终的成绩统计来看，2%优秀，5%良好，78%中等，11%及格，4%不及格，呈正态分布，说明大部分同学已能达到教学目标。

2 视障大学生计算机程序设计障碍分析

教学过程中发现，有相当数量的同学对程序设计表现出浓厚的兴趣。对照成绩名单发现，2%优秀和5%良好的同学，还有一部分同学虽然成绩等级为中等，但其丢分原因主要为格式错误、笔误等随机因素。也就是说，这些同学的计算机知识掌握较好，简单地使用特定的计算机软件已经无法满足他们的知识需求。于是教师介绍了较为简单的语法和程序逻辑，引导这些同学使用C语言进行编程实践，但过程中发现若干问题。

C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活，它的运算符丰富，而且其数据类型也十分丰富。这意味着C语言写成的程序变化多端、语义丰富。同时，C语言是一种结构化的语言，它的语法限制不严格，程序设计自由度大。程序中穿插着顺序结构、选择结构、循环结构，形成了多种层次、复杂的程序流程。为此，视障大学生仅能依靠不断移动光标的方式，借助读屏软件听读程序语句，却无法得知具体的程序结构。如下面的一段程序：

#include "stdio.h"

main()

{

int i,j,t;

static int a[]={70,1,0,4,8,12,65,-76,100,-45,35};

for(i=0;i<=9;i++)

if(a[i]>a[i+1])

{

t=a[i];

a[i]=a[i+1];

a[i+1]=t;

}

printf("%d",a[i]);

}

视障大学生只能听到如下信息：

#include "stdio.h"main(){int i,j,t;static int a[]={70,1,0,4,8,12,65,-76,100,-45,35};for(i=0;i<=9;i++)

if(a[i]>a[i+1]){ t=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=t;}printf("%d",a[i]);}

这一程序的语法和语义结构无疑是混乱的，可读性大大降低，将引起视障编程者的极大困扰。即使程序顺利通过编写阶段，使用编译程序对其进行编译时，读屏软件无法全面捕捉屏幕上出现的各种错误，也就无法指导视障编程者对错误信息定位，甚至无法正确引导视障编程者更改语句。在对程序进行调试时，视障编程者也缺乏必要的程序错误的具体位置、错误现象等信息。尽管在他人的帮助下，正常通过了程序的编译、调试过程，但如何读取程序的运行结果，对视障编程者来说，也具相当大的挑战。

为数不少的C语言程序是隐藏其输出结果的，我们只能从屏幕上某些软件的细微变化判断出程序运行的状况。而这些细节，读屏软件无法捕捉，视障编程者也常因此无法得知程序的运行结果。

为了解决上述问题，笔者提出相应的建议：

第一，要最大程度上改变以图形用户接口编辑程序的方式，使程序的层次对视障编程者仍然是清晰、完整的，这就要求开发相关的语言与编译环境。

第二，固有的程序流程图等均以视觉方式表达逻辑关系，现有的《高级语言程序设计》教案和大纲也是面向健全学生的，有必要为视障大学生学习相关的概念、语法、结构等增加生动形象的图片和例程。

第三，解决由于编译过程和调试过程的具体信息无法及时准确地传达给视障编程者，以及编程的过程缺乏探索带来的成就感的问题，提高视障大学生对编程的兴趣。

3 视障相关程序设计软件介绍

视觉传达这条路走不通，人们探索出仅使用听觉和触觉传达信息的无障碍技术，这样，视障编程者能够得到全面的、生动的信息。这种无障碍技术的研究基本可分为两类：一是基于听觉的，主要研究怎样用声音使代码编写更为准确，即视障大学生能够听音判断，迅速得知所编写程序的结构；二是基于触觉的，视障大学生可以通过触摸的方式，判断所编写代码中的抽象概念，如选择结构程序的“形状”可能不同于循环结构程序的“形状”。基于音频的技术发展迅速，并已产生相关产品；而基于触觉的技术发展略为缓慢，少有成品为公众使用。

以听觉取代视觉，对于计算机技术来说，则是以音频输出取代视频输出，仅仅用读屏软件作为视觉的补偿是不够的。例如，字符“+”在不同环境里会有不同的含义和发音：若出现在一个算术表达式中，它可能是“加”；当它作为标识符的一部分时，读作“横杠”；当它表明是否是正数时，会被读作“正号”。而读屏软件只能机械地将其读作“加号”，这会导致程序的可读性大大降低，使视障编程者产生混乱。开创性研究者Raman提出了一个要点，即“将信息和计算从用户接口分离出来”，这样，信息和计算都是独立存在的，与任何音频输出无关[4]。但是，当下主要的软件设计与开发环境，都是以图形接口的方式存在的，并且它与程序语句、编译器、调试器等都是整合在一起的。视障大学生只能使用读屏软件读取这种软件显示在屏幕上的信息，而无法迅速辨析程序调试细节和其他现象。此外，为了捕捉细节，虽然可以重新设置读屏软件，使其以字符为拼读单位，但这种方法并不可取，原因是这种操作复杂，大多数视障者很难学会这样设置，也必然会大大降低读屏软件方便快捷的特性。

在以听觉代替视觉进行程序代码编写的领域里，Raman开发了Emacspeak。该软件的核心思想是彻底摒弃视觉输出，以音频输出作为软件设计环境相关信息的唯一表达和载体，而不再发生视觉信号到音频的转换。该项技术的主要内容包括：①“音频格式化”是在与程序有关的巨大信息量的基础上，把这些海量数字信号转换为丰富的音阶，进而形成形象的听觉输出，而不只是简单读出当前屏幕上显示的文字；②“语音使能应用”是放弃视觉化的用户接口，而使用语音与程序交换信息，即形成音频化的用户接口；③该软件通过一定扩展后，可以编译并调试很多现有的程序设计语言，其中Emacspeak可供视障编程者使用的模块有听觉高亮提醒功能，在特定语义背景下的语音反馈功能，以及结构化阅读与调试信息显示功能等。

5 存在问题与改进措施

与其他健全大学生一样，本教学过程的主要目的是让视障大学生了解和掌握计算机的基础概念和理论，包括计算机的各个部件的定义、特征及总体的特点，计算机的总的分类，也包括计算机的未来发展趋势及其应用领域。但实际教学过程中发现，视障大学生基础知识掌握不牢，需进一步理解计算机系统的主要技术指标、未来发展方向。同时，很多视障大学生不满足于仅仅掌握计算机基础知识，而想要运用特定软件进行编程。

Emacspeak已经是一个成熟的产品，意味着从数字信息转化为相关音频的技术已经得到了很大的发展，但Emacspeak发出的音频只是从健全人的角度听音识码的。在现实中，专业的视障程序员有更为敏感的听觉，能听到极为细小的差别。针对这种敏锐的听觉，应开发更为细节化的音频转换软件。

当前，虽有成熟的产品，但由于其仍是一个新兴行业，音频转换缺乏统一的标准，在将不同的代码转换成不同的音频时，产生了大量的障碍。因此，制定标准，消除障碍，成为未来的努力方向。

6 结语

纵观视障大学生计算机基础教育的全过程，发现教学内容和分层级方法可以很好地满足计算机基础欠佳和中等以及较好的学生。但面向视障大学生的编程教育、程序设计环境需要进一步改善，即在打好基础的同时，若能利用好各个软件的功能，计算机基础教育将取得更好的效果。

[1] 王忠,孙立恒,李纯莲,等. 视障大学生心理健康问题分析及对策[J].东北师大学报(哲学版)，2009(1): 153-156.

[2] 宋志强,曲艳. 视障大学生思想行为特征调查研究:以北京地区视障大学生为例[J]. 黑龙江教育学院学报, 2011,30(7): 101-103.

[3] 张海丛. 视障大学生焦虑状况及其应对方式的研究[J].中国特殊教育, 2007(8): 36-39.

[4] T V Raman. Emacspeak: a speech interface[C]∥Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems. Vancouver:ACM Press,1996: 66-71.

责任编辑：李凤英

ProgramDesignofCollegeComputerFoundationCourseforCollegeStudentswithVisualImpairment

ZHUANG Tianshua, XU Mingb

(a.College of Computer Science and Technology; b. Special Education College,Changchun University， Changchun 130022, China)

As a public basic course for freshmen of Changchun University,CollegeComputerFoundationcourse is also set for freshmen of Special Education College. This article, taking the teaching situation of this course for visually impaired college students as a starting point, investigates and analyzes the students' knowledge about the computer, and then discusses the problem of program design by the visually impaired college students.

visually impaired students; computer foundation education; program design

G761.2

A

1009-3907(2017)09-0100-04

2017-06-19

吉林省教育厅“十二五”社会科学研究课题(吉教科文合字[2015]第224号);吉林省教育厅“十二五”社会科学研究课题(吉教科文合字[2015]第217号)；吉林省教育科学规划课题(GH16019)

庄天舒(1983-)，女，吉林长春人，讲师，硕士，主要从事计算机教学与研究；楚洪波(1976-)，男，吉林松原人，副教授，硕士，主要从事特殊教育研究。