触觉代偿理论下的视障儿童绘画玩具设计实践

梁玲琳 王菲 许冉冉

摘要：探究触觉代偿介入下的视障儿童绘画玩具系统设计，创新视障儿童的绘画体验。通过文献研究法得出当前国内外触觉代偿相关研究现状，基于文献及市场调研分析得到视障儿童玩具设计的现状分析，进而得出当前视障儿童玩具对于触觉代偿的设计需求，并归纳出视障儿童绘画玩具系统的设计路径及框架。以使视障儿童绘画行为形成正向有益的良性循环为目标，基于前期研究得出的设计路径及框架，进行视障儿童绘画玩具系统设计实践。触觉代偿指导下的视障儿童绘画玩具系统能够改善并提升视障儿童绘画历程中的综合体验，同时为视障儿童提供了一个新的感知世界和表达自我的视角。

关键词：触觉代偿；视障儿童；软硬件结合；绘画玩具；系统设计

中图分类号：J044 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2024）07-0016-03

Abstract：Explore the design of painting toy system for visually impaired children under the intervention of tactile compensation，and innovate the painting experience of visually impaired children. Through literature and market research，the current research on tactile compensation at home and abroad and the present situation of visually impaired childrens toy design are obtained，and then the design requirements of visually impaired childrens toys for tactile compensation are obtained，and the design path and framework of visually impaired childrens painting toy system are summarized. Based on the design path and framework obtained from the previous research，the design practice of painting toy system for visually impaired children is carried out. The painting toy system for visually impaired children under the guidance of tactile compensation can improve and enhance the comprehensive experience of visually impaired children in the painting process，and at the same time provide a new perspective for visually impaired children to perceive the world and express themselves.

Keywords：Tactile substitution；Visually impaired children；Hardware and software combination；Drawing toys；System design

引言

引言：全球1.61 億视力障碍人群中有600万视觉障碍儿童，其中发展中国家占八成以上，中国作为最大的发展中国家，现有视障儿童的数量是相对庞大的[1]。视觉障碍不仅会使儿童日常行为活动受到一定限制，也会使其同外界交流，感知世界以及探索新事物的能力下降，进而影响性格发育[2]。在儿童的成长过程中，玩具有着非常重要的作用，玩具是广义的综合辅助型工具，常常集娱乐、教育、科技性于一体，能够帮助儿童开发智力和动手操作能力、提高思想道德素质、培养良好生活及学习习惯，而其中的绘画玩具更是儿童表达情绪情感和对事物理解感知的好工具。然而当前针对视障儿童玩具市场近乎空白，绘画玩具更是寥寥无几，视障儿童群体正被动接受着现有玩具体验感缺乏及使用不畅等问题[3]。

本文依据感官代偿理论中的触觉代偿理论，结合视障儿童自身独特的感知觉特征和情感特征，以触觉代偿为主，其他感官为辅的方式介入视障儿童绘画玩具的设计，丰富和提升视障儿童绘画玩具的使用体验，补偿其视觉层面上信息和体验的缺失，也提供了一种感知和表达的新途径。

一、触觉代偿概述

（一）感官代偿-触觉代偿

感官代偿的身体机能是指，某个感官功能性缺失影响到综合感官体验时身体会进行自适应互补，进而会相应增强其他感官的功能。身体各个感觉器官之间的互补关系体现在各个感官功能之间可以相互延伸并补充受损感官本应该接受的外界信息 [4]。在人体的各个感觉器官当中。触觉是主体认知者与客体被认知对象之间的物理性接触，是一种具有双向信息传递能力的不同于其他感官的独特感官通道，也是人类五大感官中唯一的直接接触形式 [5]。研究表明，视障儿童通过触觉感官进行辨别物体大小的正确率可达80%以上，而视觉正常儿童的正确率仅为50%左右，视觉正常群体手指两点阈平均为 1.97 mm，视障群体手指两点阈平均为 1.02 mm [3]。

（二）触觉代偿研究及应用现状

触觉代偿领域的研究目的主要有以下两方面，一方面是对视障群体丧失或受损的视觉感官进行代偿，以弥补视障群体视觉体验和信息访问途径的缺失；另一方面是在视觉正常群体视觉被占用情况下，以触觉代替视觉接收外界信息。当前对于触觉反馈的研究，已经从实体产品端拓展到了智能和虚拟产品端，触摸屏端的触觉反馈形式也从单一地振动拓展到了多种触觉反馈方式。触觉反馈技术及应用现状如表1所示，目前已有许多学者针对如何实现触摸屏内虚拟物的形态，纹理等触觉要素的再现和感知进行研究。技术的发展已经可以实现触摸屏内虚拟物的二维、三维特征再现，并在用户与触摸屏进行交互的时候给予用户触觉的反馈，实现用户与屏内事物的触觉交互。

二、触觉替代视觉，提升视障儿童信息访问能力

（一）信息访问的重要性

在当今的知识密集型社会中，信息访问变得越来越重要，不仅是为了进行日常活动，也是为了接受教育和就业。视力丧失不可避免地会削弱获取信息和完成日常任务的能力。对于视障群体来说，许多辅助技术的一个关键功能就是提供信息访问的途径和方式。因此，在视障儿童绘画玩具设计过程中，研究基于触觉的信息呈现方式和方法，以替代传统视觉信息功能，提高视觉障碍者的信息可访问性和有效性尤其重要。

（一）触觉代偿介入视障儿童绘画玩具的思路

1.绘画体验的系统性建构：通过文献查阅和市场调研发现，现有的针对视障儿童的玩具相当有限。针对视障儿童的绘画玩具更是寥寥可数。研究主要侧重于视障儿童知识认知及感知能力的训练，但在研究过程中绘画相关的研究与实践很少受到关注，而且缺乏利用现代交互技术手段的感官补偿介入研究并开拓，绘画玩具的多感官体验与反馈急需有新的思路。

绘画有着独特的特点，与学习和使用其他领域的知识不同，绘画是绘画者表达和表现自我的艺术，他们通过绘制场景画面表现自己所拥有的知识经验，表达其所思所想所愿。然而，儿童通过绘画进行自我表现的前提是他们对世界已经有了一定的认知 ，感知库中已经完成了对事物的初步建构，而视障儿童群体因视觉感官存在障碍，难以避免对世界的认知有一定缺失，对事物认知的建构也存在一定阻碍。

因此，视障儿童绘画的体验建构不能只针对绘画工具进行创新，而应当系统性考量。由绘画行为本身为中心，向前和向后延展形成体验链路。在绘画行为前，为视障儿童提供机会利用其余的感官来学习探索世界，接触更多的对象、环境或情境，从而使视障儿童获得多种概念，丰富经验，进而得到认知的发展，为之后的绘画表达奠定基础。在绘画行为进行时，利用触觉以及其他感官要素高效地进行信息传递，引导儿童进行绘画。在绘画行为发生之后，引导视障儿童分享自己的绘画作品。最终促使视障儿童的绘画行为形成有益的良性循环。

2.新兴技术丰富及提升触觉体验：当前科技在不断渗透入我们的生活，许多的产品甚至是日常生活的方方面面都被集成在一个个大大小小的屏幕里，这在很大程度上便利和丰富了我们的生活。

国内外现有的视障儿童玩具主要以硬件产品的形式存在，虽然硬件产品可实现与视障儿童的直接接触交互，但是其产品的外观及功能特性具有强稳定性，视障儿童在与此类玩具进行交互所能获得的体验和信息是有上限的，无法持续给予儿童新鲜感。而软件产品具有可迭代、拓展、变更的特性，同时其也有着虚拟仿真和自然交互的发展趋势，能够为用户持续带来新的感知体验途径和刺激。通过前期研究发现，当前触觉代偿技术的发展，已经能够实现在针对视障儿童产品的设计中加入虚拟软件端的设计来丰富视障儿童的使用方式，提供新的使用体验。因此，在针对视障儿童进行玩具设计之时，引入新兴技术和形式，拓宽视障儿童提升儿童在整个流程中的使用体验是具备必要性和可行性的。

3.多感官介入辅助触觉代偿：触觉感官不是独立于其他感官单独运作的，不同的感官之间可以相互联通，人體的多感官联觉反应是各个感官在单一接受某种刺激时所能接收的信息量的数倍。另外，单一过多的触觉要素堆积可能会造成视障儿童的触觉感受负担。因此，在视障儿童绘画玩具设计过程中应考虑到五感的互通，在以触觉反馈为主的基础上适当加入听觉嗅觉等其他感官的反馈，实现触听结合，触嗅结合等的多感官联动。既能够减轻触觉感受系统处理信息的负担并提升信息传递的效率，也能够给予视障儿童多重感官刺激，促进视障儿童多感官能力的发展。

三、视障儿童绘画玩具的触觉代偿设计路径研究

依托于触觉代偿技术的发展，以使视障儿童获得良好的绘画体验为目标，得出针对视障儿童绘画玩具的系统化设计思路如图1：从强化系统性的增多视障儿童感知库信息的输入入手，前期给予儿童足够的事物知识的经验储备，然后通过硬件绘画产品端的设置给予视障儿童及时清晰的绘画反馈，进而快速地引导其进行绘画输出以及与外界的交流分享。

（一）在绘画行为开始之前，增加视障儿童感知库信息存储，为后续的绘画表达做储备。在针对视障儿童玩具的设计中，可尝试介入力触觉反馈等新兴技术，综合软硬件产品各自的优势，进行软硬件结合的绘画玩具系统的设计。充分利用虚拟软件端受时间空间等客观因素限制小的特点，利用软件端实现对视障儿童感知库信息的输入。

（二）在绘画行为进行时，以产品清晰及时的反馈设置辅助视障儿童进行信息处理并引导儿童绘画行为。视障儿童的认知和行为之间往往存在一定的偏差。因此，在虚拟软件端配套的硬件端的设计过程中，应当考虑到在视障儿童对绘画玩具进行选择并操作时，及时给予视障儿童简洁直接的反馈，减少视障儿童行为与获得反馈之间的时间延迟，便于其识别理解，并继续进行绘画操作。

（三）在绘画行为结束之后，引导儿童以绘画为媒介与外界进行线上线下的信息交流。视障儿童群体因其自身视觉的缺失较易产生耻感，畏惧与外界进行交流沟通。因此，在绘画完成之后，以作品分享为契机，借助绘画这一桥梁和媒介，增强其与外界之间的交流，打破其与正常儿童之间的壁垒，获得正向的反馈和激励。

（四）在整个绘画玩具系统的设计中，将触觉代偿延展至多感官代偿，增强多感联动，提升信息获取及处理的效率。在视障儿童玩具的设计中，以触觉反馈的介入为主，合理增加其他感官的体验设计，减轻视障儿童触觉反馈系统的压力，提升信息处理及访问的效率以及使用玩具过程中的综合体验。

四、基于触觉代偿的视障儿童玩具设计实践

本产品在设计之初，综合考虑视障儿童与各类绘画的特点，最终选择绘画反馈，展现效果，体验感都较强的版画为切入点，针对6-10岁的视障儿童群体，以触觉代偿为理论基础，设计一套软硬件结合的视障儿童绘画玩具系统。

（一）绘画玩具设计系统的组成部分（梳理补充了设计部分的论述）

依据前文视障儿童绘画玩具的触觉代偿设计框架研究得出，视障儿童绘画玩具系统的组成部分由线上软件端以及线下硬件端共同组成，线上端负责儿童绘画行为进行之前感知觉信息的输入，以及绘画行为完成之后，绘画作品的保存分享和交流。线下硬件端为视障儿童绘画行为进行时使用的绘画工具盒。

1.视障儿童可在进行绘画之前在线上软件端选择自己感兴趣的内容主题和分类，进行信息访问和获取，以补充和丰富自己的感知库。

软件端结合力触觉反馈再现技术，分阶段、分类别、系统性地对视障儿童的感知库进行信息输入，使视障儿童感知更多的事物，情景和环境，丰富和完善视障儿童的感知库。帮助视障儿童更好地建立对世界的认知，为其后续进行自我知识经验，情感情绪的输出做准备。App信息架构及部分页面展示如图2所示。视障儿童在软件端通过触觉及听觉，感知点线面、建筑、交通工具、植物、动物、果蔬、人物的二维轮廓以及三维特征信息，这项练习虽然没有让孩子画图，但却是学画画的前期准备，通过小手的触摸，耳朵的聆听感受并了解了如何描绘特定的轮廓，也为绘画做了准备，增添了绘画元素库内的知识经验储备。

2.在绘画过程中，视障儿童利用前期在软件端获得的感知库内信息输入使用版画工具盒并接收来自工具的信息反馈，进行创意构思和绘画。

视障儿童在软件端接受信息输入后进行方案构思，进入到创意表达的阶段。如图3所示，通过造型的推敲与测试对版画的绘画工具进行推敲测试。在设计过程中注重绘画工具能够通过多种触觉要素清晰及时地反馈设置辅助视障儿童进行信息处理，进而无障碍地选择不同的工具来进行绘画。注重视障儿童行为与反馈之间的逻辑关系，对不同的触觉感知行为设计针对性的反馈效果。

用于勾线的竹笔设计总体采用盲文笔的外观，以直观的形态区别设置有两种不同的尖度的竹笔，以贴合视障儿童的使用习惯，减少视障儿童使用学习成本，便于视障儿童快速区分选择粗竹笔用于绘画大致轮廓，细竹笔塑造线稿细节增加画面丰富度。视障儿童完成线稿之后对齐黑卡和吹塑版用夹子夹好，可按压顶端语音按钮或触摸侧面盲文，选择不同色彩的颜料笔，在纸上进行滚动上色。最后合上黑卡纸选择木蘑菇工具进行压印，木蘑菇表面设计有突出的木质纹理，以辅助视障儿童识别工具类别同时增添用户的触觉体验。

3.在绘画作品完成之后，视障儿童可将完成的绘画作品在软件端上传分享，参与交流，获得反馈 ，以改进和增强绘画技艺和积极性。

视障儿童在绘画行为结束之后，将作品晾干后拍照上传进行分享，同时也可在线上欣赏其他儿童的绘画作品，并进行点赞评论收藏等交流互动。在交流的过程中打开自己，与外部世界进行互动，获得外界的正向反馈，促进其绘画行为的再次发生，最终形成绘画行为进行良性循环，促进视障儿童行为和认知的发展，同时减弱其孤独感和耻感。

4.在整个绘画过程当中，视障儿童可接收除触觉反馈之外来自多感官的反馈，感受多感联动下的绘画体验。

绘画玩具本身就是多色彩的，软件及硬件端使用色彩鲜艳的色彩搭配适当地刺激视障群体残存的视觉。在虚拟软件端运用触听相容，在触觉再现的基础上加入声音的要素来辅助视障儿童对事物进行认知，分担触觉感官的任务并提升综合使用体验。在版画玩具使用过程中的颜料色彩识别过程中，除了以盲文来提示视障儿童色彩之外，加入听觉因素，视障儿童按动顶部按钮得到语音色彩提示，辅助视障儿童对色彩的辨别和记忆。

（二）测试阶段

我们选择了21位不同学院的同学，设置了5种盲画主题，以角色扮演的形式来模拟视障儿童绘画，对此系统进行测试，进一步观察其在使用该系统过程中用户的行为、心理、参与绘画等特征需求，并以此测试验证深海鱼视障儿童绘画服务系统各部分设置的合理性。测试过程及版画作品部分产出如图4所示。接下来，将根据测试结果对系统进行调整，并计划至浙江省盲校进行实践，进一步深入了解视障儿童使用绘画玩具时的行为与偏好，从而提出更为完善的视障儿童绘画玩具设计的设计策略 ，并成果切实地应用于视障儿童绘画活动中去，为他们带来更多彩多样的体验。

结语

设计师设计的边界和科技的发展应当扩展延伸，惠及至每一个有需要的人群。视障儿童因其视觉的缺失而产生的耻感，对于外界的排斥和恐惧，我们难以切身体会。我们设计师能做的就是利用自己学习的专业知识以设计为工具为视障儿童带来更多、更广泛的体验，为他们尽可能多地提供接触和感知世界的方式和途径，尽最大努力为他们的世界带来一抹又一抹的光亮。

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