莊天舒，楚洪波

(長春大學(xué) a.計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院; b.特殊教育學(xué)院，長春 130022)

面向視障大學(xué)生的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程中的程序設(shè)計(jì)

莊天舒a，楚洪波b

(長春大學(xué) a.計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院; b.特殊教育學(xué)院，長春 130022)

作為一門面向長春大學(xué)全校新生開設(shè)的公共基礎(chǔ)課，“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”也為特殊教育學(xué)院的新生開設(shè)。本文以該課程對視障大學(xué)生的授課情況為出發(fā)點(diǎn)，調(diào)研和分析學(xué)生對計(jì)算機(jī)知識的掌握情況，并針對視障大學(xué)生的程序設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了深入探討。

視障大學(xué)生；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育；程序設(shè)計(jì)

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課同時面向長春大學(xué)健全學(xué)生和視障學(xué)生開設(shè)。但不同的是，面向視障學(xué)生時，此門課為考查課，共設(shè)置56學(xué)時，周學(xué)時為4，上課時間為2-15周；由于缺乏必備的考試環(huán)境(包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境)，且視障學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方式、學(xué)習(xí)效果與健全學(xué)生大為不同，所以，該課程對視障大學(xué)生采用分級分類的教學(xué)方式，同時，層次性選擇教學(xué)內(nèi)容，并使用考查方式進(jìn)行對該門課程的考核。而面向其他院系為考試課，這里不做詳細(xì)闡述。

對視障大學(xué)生進(jìn)行大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，必須通過相關(guān)的計(jì)算機(jī)媒介。在本課程中，這個媒介就是計(jì)算機(jī)讀屏軟件。本課程中使用的是永德讀屏軟件。該課程的上課地點(diǎn)為長春大學(xué)特殊教育學(xué)院機(jī)房，機(jī)房內(nèi)機(jī)位為30個左右，機(jī)房內(nèi)每臺機(jī)器都配有相關(guān)的永德讀屏軟件。

該機(jī)房主要面向視障學(xué)生，由專人負(fù)責(zé)其硬件設(shè)施的維護(hù)及其他條件的保障，以此為視障大學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程提供支持。對于尚有微弱視覺的學(xué)生，機(jī)房內(nèi)配備的投影設(shè)備可輔助上機(jī)教學(xué)。同時，每臺機(jī)器都配有音頻播放設(shè)備，供視障大學(xué)生配合讀屏軟件使用。

本課程采用上機(jī)實(shí)驗(yàn)的方式，在教中學(xué)、在學(xué)中教，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并采用多種教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。

1 面向視障大學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育分層次教學(xué)內(nèi)容介紹

初等和中等視障學(xué)生教育未對計(jì)算機(jī)水平做出硬性要求，導(dǎo)致了視障大學(xué)生入學(xué)時計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)千差萬別的狀況[1]。據(jù)此，我們研究了大量資料，制定出針對視障大學(xué)生的分層次教學(xué)內(nèi)容。對于從未接觸過計(jì)算機(jī)的同學(xué)，從最基本的知識開始學(xué)起，不斷摸索、了解計(jì)算機(jī)及應(yīng)用；對于已經(jīng)掌握了一定計(jì)算機(jī)技能的同學(xué)，對其提出更高的要求，講授編程知識、分配較為簡單的編程任務(wù)。

(1)最基本的層次：讓視障大學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識進(jìn)行了解和掌握[2]。這其中，包含計(jì)算機(jī)的相關(guān)概念、各部件名稱與含義、計(jì)算機(jī)的幾大特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類、計(jì)算理論的歷史沿革和創(chuàng)新發(fā)展、微機(jī)的硬件指標(biāo)和軟件應(yīng)用、未來的電腦等。對于基礎(chǔ)較為薄弱的同學(xué)，引導(dǎo)他們用聽覺、觸覺的方式真實(shí)地接近、了解計(jì)算機(jī)，掌握其用途[3]。

本層次力爭達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)是，讓全體視障大學(xué)生充分了解和掌握計(jì)算機(jī)的初步應(yīng)用，能熟練使用鍵盤和相應(yīng)按鍵，并正確理解“電腦能幫我做些什么”。教師在此基礎(chǔ)上，開始介紹永德讀屏軟件，并通過“記事本”軟件，正確輸入英文和中文。

(2)進(jìn)一步的層次：讓視障大學(xué)生過渡到Word軟件的使用。在此軟件中，除了可以進(jìn)行英文和中文打字練習(xí)，視障大學(xué)生學(xué)習(xí)并使用相關(guān)的快捷鍵，如ctrl、alt、shift、tab等，了解這些按鍵與其他按鍵配合使用所產(chǎn)生的效果。

但是，單純的打字并不是Word的唯一功能，更主要的功能是其強(qiáng)大的編輯能力。通過前幾節(jié)課的教學(xué)，視障大學(xué)生將學(xué)習(xí)Word文檔的新建、編輯、存儲、拷貝、剪切、粘貼等，并在永德讀屏軟件的輔助下，獨(dú)立完成一篇Word文檔的各類編輯操作。

Word只是計(jì)算機(jī)的一個普通軟件，而視障大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的目標(biāo)是認(rèn)識并操縱整個電腦。教師應(yīng)利用好Word這一個媒介，使視障大學(xué)生接近電腦并探索信息世界。教師通過介紹Word等軟件的運(yùn)行平臺，進(jìn)而了解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。目前機(jī)房的機(jī)器上的操作系統(tǒng)是Windows。教師首先為視障大學(xué)生概述操作系統(tǒng)的定義、特征、作用等，然后要求他們利用Word編輯功能，書寫課堂筆記，記錄學(xué)習(xí)心得。

有操作系統(tǒng)的知識作為鋪墊，同學(xué)們將在教師的帶領(lǐng)下深入探索網(wǎng)絡(luò)世界。Internet已經(jīng)深入社會生活的方方面面，它的發(fā)展也很大程度上影響著視障大學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)，大家應(yīng)掌握互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技巧，了解和掌握它的定義、特點(diǎn)、種類及歷史、未來等。

視障大學(xué)生還應(yīng)該理解，Internet的組成包含硬件和軟件，它們共同發(fā)揮作用，產(chǎn)生了多種不同種類的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)各自具有其特點(diǎn)。

最貼近生活的是各種網(wǎng)絡(luò)的基本操作，包括使用瀏覽器瀏覽各類新聞、下載并收聽樂曲、收發(fā)Email、使用各種聊天工具進(jìn)行信息傳遞等。視障大學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)和掌握互聯(lián)網(wǎng)知識的基礎(chǔ)上，借助讀屏軟件進(jìn)行各種應(yīng)用性操作。

經(jīng)過相應(yīng)的知識積累，視障大學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識水平已經(jīng)從無到有，并不斷向更高層次發(fā)展，也就是大部分視障大學(xué)生在初等和中等教育階段缺失的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識教育已經(jīng)得到了彌補(bǔ)，之后便可以進(jìn)行高層次的知識介紹。

此時，教師將引入永德數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識。永德數(shù)據(jù)庫是一個基于Microsoft Visual Foxpro的盲用數(shù)據(jù)庫，它具備了普通數(shù)據(jù)庫的基本功能。同學(xué)們應(yīng)熟練掌握它的查詢數(shù)據(jù)、添加數(shù)據(jù)、刪除記錄、查庫結(jié)構(gòu)、新華字典、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、工程計(jì)算、打印文件等功能。

共有2個班級參加了上述教學(xué)實(shí)踐過程，經(jīng)過教師進(jìn)行一對一教學(xué)和練習(xí)，視障大學(xué)生已能同健全同學(xué)一樣，基本掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識了。

教學(xué)過程中，出勤情況較好，每次均能達(dá)到90%以上。在15周時進(jìn)行了隨堂測試，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們基礎(chǔ)知識記憶較為清楚，但按鍵操作的題目完成較差，其動手能力有待提高。

從最終的成績統(tǒng)計(jì)來看，2%優(yōu)秀，5%良好，78%中等，11%及格，4%不及格，呈正態(tài)分布，說明大部分同學(xué)已能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

2 視障大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)障礙分析

教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)數(shù)量的同學(xué)對程序設(shè)計(jì)表現(xiàn)出濃厚的興趣。對照成績名單發(fā)現(xiàn)，2%優(yōu)秀和5%良好的同學(xué)，還有一部分同學(xué)雖然成績等級為中等，但其丟分原因主要為格式錯誤、筆誤等隨機(jī)因素。也就是說，這些同學(xué)的計(jì)算機(jī)知識掌握較好，簡單地使用特定的計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)無法滿足他們的知識需求。于是教師介紹了較為簡單的語法和程序邏輯，引導(dǎo)這些同學(xué)使用C語言進(jìn)行編程實(shí)踐，但過程中發(fā)現(xiàn)若干問題。

C語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活，它的運(yùn)算符豐富，而且其數(shù)據(jù)類型也十分豐富。這意味著C語言寫成的程序變化多端、語義豐富。同時，C語言是一種結(jié)構(gòu)化的語言，它的語法限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。程序中穿插著順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)，形成了多種層次、復(fù)雜的程序流程。為此，視障大學(xué)生僅能依靠不斷移動光標(biāo)的方式，借助讀屏軟件聽讀程序語句，卻無法得知具體的程序結(jié)構(gòu)。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]);

}

視障大學(xué)生只能聽到如下信息：

#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]);}

這一程序的語法和語義結(jié)構(gòu)無疑是混亂的，可讀性大大降低，將引起視障編程者的極大困擾。即使程序順利通過編寫階段，使用編譯程序?qū)ζ溥M(jìn)行編譯時，讀屏軟件無法全面捕捉屏幕上出現(xiàn)的各種錯誤，也就無法指導(dǎo)視障編程者對錯誤信息定位，甚至無法正確引導(dǎo)視障編程者更改語句。在對程序進(jìn)行調(diào)試時，視障編程者也缺乏必要的程序錯誤的具體位置、錯誤現(xiàn)象等信息。盡管在他人的幫助下，正常通過了程序的編譯、調(diào)試過程，但如何讀取程序的運(yùn)行結(jié)果，對視障編程者來說，也具相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

為數(shù)不少的C語言程序是隱藏其輸出結(jié)果的，我們只能從屏幕上某些軟件的細(xì)微變化判斷出程序運(yùn)行的狀況。而這些細(xì)節(jié)，讀屏軟件無法捕捉，視障編程者也常因此無法得知程序的運(yùn)行結(jié)果。

為了解決上述問題，筆者提出相應(yīng)的建議：

第一，要最大程度上改變以圖形用戶接口編輯程序的方式，使程序的層次對視障編程者仍然是清晰、完整的，這就要求開發(fā)相關(guān)的語言與編譯環(huán)境。

第二，固有的程序流程圖等均以視覺方式表達(dá)邏輯關(guān)系，現(xiàn)有的《高級語言程序設(shè)計(jì)》教案和大綱也是面向健全學(xué)生的，有必要為視障大學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的概念、語法、結(jié)構(gòu)等增加生動形象的圖片和例程。

第三，解決由于編譯過程和調(diào)試過程的具體信息無法及時準(zhǔn)確地傳達(dá)給視障編程者，以及編程的過程缺乏探索帶來的成就感的問題，提高視障大學(xué)生對編程的興趣。

3 視障相關(guān)程序設(shè)計(jì)軟件介紹

視覺傳達(dá)這條路走不通，人們探索出僅使用聽覺和觸覺傳達(dá)信息的無障礙技術(shù)，這樣，視障編程者能夠得到全面的、生動的信息。這種無障礙技術(shù)的研究基本可分為兩類：一是基于聽覺的，主要研究怎樣用聲音使代碼編寫更為準(zhǔn)確，即視障大學(xué)生能夠聽音判斷，迅速得知所編寫程序的結(jié)構(gòu)；二是基于觸覺的，視障大學(xué)生可以通過觸摸的方式，判斷所編寫代碼中的抽象概念，如選擇結(jié)構(gòu)程序的“形狀”可能不同于循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的“形狀”?；谝纛l的技術(shù)發(fā)展迅速，并已產(chǎn)生相關(guān)產(chǎn)品；而基于觸覺的技術(shù)發(fā)展略為緩慢，少有成品為公眾使用。

以聽覺取代視覺，對于計(jì)算機(jī)技術(shù)來說，則是以音頻輸出取代視頻輸出，僅僅用讀屏軟件作為視覺的補(bǔ)償是不夠的。例如，字符“+”在不同環(huán)境里會有不同的含義和發(fā)音：若出現(xiàn)在一個算術(shù)表達(dá)式中，它可能是“加”；當(dāng)它作為標(biāo)識符的一部分時，讀作“橫杠”；當(dāng)它表明是否是正數(shù)時，會被讀作“正號”。而讀屏軟件只能機(jī)械地將其讀作“加號”，這會導(dǎo)致程序的可讀性大大降低，使視障編程者產(chǎn)生混亂。開創(chuàng)性研究者Raman提出了一個要點(diǎn)，即“將信息和計(jì)算從用戶接口分離出來”，這樣，信息和計(jì)算都是獨(dú)立存在的，與任何音頻輸出無關(guān)[4]。但是，當(dāng)下主要的軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)境，都是以圖形接口的方式存在的，并且它與程序語句、編譯器、調(diào)試器等都是整合在一起的。視障大學(xué)生只能使用讀屏軟件讀取這種軟件顯示在屏幕上的信息，而無法迅速辨析程序調(diào)試細(xì)節(jié)和其他現(xiàn)象。此外，為了捕捉細(xì)節(jié)，雖然可以重新設(shè)置讀屏軟件，使其以字符為拼讀單位，但這種方法并不可取，原因是這種操作復(fù)雜，大多數(shù)視障者很難學(xué)會這樣設(shè)置，也必然會大大降低讀屏軟件方便快捷的特性。

在以聽覺代替視覺進(jìn)行程序代碼編寫的領(lǐng)域里，Raman開發(fā)了Emacspeak。該軟件的核心思想是徹底摒棄視覺輸出，以音頻輸出作為軟件設(shè)計(jì)環(huán)境相關(guān)信息的唯一表達(dá)和載體，而不再發(fā)生視覺信號到音頻的轉(zhuǎn)換。該項(xiàng)技術(shù)的主要內(nèi)容包括：①“音頻格式化”是在與程序有關(guān)的巨大信息量的基礎(chǔ)上，把這些海量數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為豐富的音階，進(jìn)而形成形象的聽覺輸出，而不只是簡單讀出當(dāng)前屏幕上顯示的文字；②“語音使能應(yīng)用”是放棄視覺化的用戶接口，而使用語音與程序交換信息，即形成音頻化的用戶接口；③該軟件通過一定擴(kuò)展后，可以編譯并調(diào)試很多現(xiàn)有的程序設(shè)計(jì)語言，其中Emacspeak可供視障編程者使用的模塊有聽覺高亮提醒功能，在特定語義背景下的語音反饋功能，以及結(jié)構(gòu)化閱讀與調(diào)試信息顯示功能等。

5 存在問題與改進(jìn)措施

與其他健全大學(xué)生一樣，本教學(xué)過程的主要目的是讓視障大學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)概念和理論，包括計(jì)算機(jī)的各個部件的定義、特征及總體的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)的總的分類，也包括計(jì)算機(jī)的未來發(fā)展趨勢及其應(yīng)用領(lǐng)域。但實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，視障大學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不牢，需進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)、未來發(fā)展方向。同時，很多視障大學(xué)生不滿足于僅僅掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，而想要運(yùn)用特定軟件進(jìn)行編程。

Emacspeak已經(jīng)是一個成熟的產(chǎn)品，意味著從數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為相關(guān)音頻的技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但Emacspeak發(fā)出的音頻只是從健全人的角度聽音識碼的。在現(xiàn)實(shí)中，專業(yè)的視障程序員有更為敏感的聽覺，能聽到極為細(xì)小的差別。針對這種敏銳的聽覺，應(yīng)開發(fā)更為細(xì)節(jié)化的音頻轉(zhuǎn)換軟件。

當(dāng)前，雖有成熟的產(chǎn)品，但由于其仍是一個新興行業(yè)，音頻轉(zhuǎn)換缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在將不同的代碼轉(zhuǎn)換成不同的音頻時，產(chǎn)生了大量的障礙。因此，制定標(biāo)準(zhǔn)，消除障礙，成為未來的努力方向。

6 結(jié)語

縱觀視障大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的全過程，發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和分層級方法可以很好地滿足計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)欠佳和中等以及較好的學(xué)生。但面向視障大學(xué)生的編程教育、程序設(shè)計(jì)環(huán)境需要進(jìn)一步改善，即在打好基礎(chǔ)的同時，若能利用好各個軟件的功能，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育將取得更好的效果。

[1] 王忠,孫立恒,李純蓮,等. 視障大學(xué)生心理健康問題分析及對策[J].東北師大學(xué)報(bào)(哲學(xué)版)，2009(1): 153-156.

[2] 宋志強(qiáng),曲艷. 視障大學(xué)生思想行為特征調(diào)查研究:以北京地區(qū)視障大學(xué)生為例[J]. 黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào), 2011,30(7): 101-103.

[3] 張海叢. 視障大學(xué)生焦慮狀況及其應(yīng)對方式的研究[J].中國特殊教育, 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.

責(zé)任編輯：李鳳英

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

吉林省教育廳“十二五”社會科學(xué)研究課題(吉教科文合字[2015]第224號);吉林省教育廳“十二五”社會科學(xué)研究課題(吉教科文合字[2015]第217號)；吉林省教育科學(xué)規(guī)劃課題(GH16019)

莊天舒(1983-)，女，吉林長春人，講師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)教學(xué)與研究；楚洪波(1976-)，男，吉林松原人，副教授，碩士，主要從事特殊教育研究。