МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА №143 ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА А.В. ТИМОШЕНКО»

КРАЕВОЙ МОЛОДЕЖНЫЙ ФОРУМ

«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СИБИРИ»

НОМИНАЦИЯ «НАУЧНЫЙ КОНВЕНТ»

Направление: Психология, педагогика

«Использование трехмерного компьютерного моделирования при создании «Тактильной азбуки» для слепых и слабовидящих обучающихся»

г. Красноярск, 2022 г.

Введение

Зрение – это способность ощущать и воспринимать окружающую действительность посредством зрительного анализатора. Оно является определяющим в формировании представлений о реально существующих предметах и явлениях. Орган зрения позволяет получить до 90% информации об окружающем мире. Зрительный анализатор, как и любой другой анализатор (слуховой, двигательный и др.) состоит из трех основных отделов: периферического (глаз), проводникового (зрительный нерв, зрительные и подкорковые нервные образования) и центрального (мозговые клетки в затылочных долях коры головного мозга). Деятельность данного анализатора обеспечивает восприятие и анализ зрительных раздражений.

Люди с нарушением зрения ограничены в зрительном восприятии, что влияет на их психоэмоциональное состояние личности, на качество восприятия получаемой извне информации. У них возникают специфические особенности деятельности, общения и психофизического развития.

Проблема, возникающая при усвоении учебного материала обучающимися с нарушением зрения в общеобразовательной организации, состоит в том, в настоящее время скуден перечень дидактического материала для слепых и слабовидящих обучающихся в общеобразовательных организациях.

В помощь людям с нарушением зрения в разных странах все чаще появляются пособия, для изготовления которых используется 3d-печать. На 3d-принтере печатают карты, тактильные азбуки, копии исторических памятников, 3d-репродукции фотографий, ноты, различный раздаточный материал и многое другое. Такие пособия способны помочь ориентироваться в незнакомом здании, усвоить учебный материал. Как следствие, подготавливают к самообслуживанию, способствуют развитию у них тактильного восприятия и мелкой моторики, концентрации и сосредоточенности внимания, осязания. В образовательной организации, используя 3d-принтер, мы можем создать дидактический материал, дающий возможность обучающемуся с нарушением зрения использовать остаток зрения и упражнять совместную работу глаз и рук (что очень важно, особенно, на первых этапах усвоения образовательными программами).

Целью проектно-исследовательской работы является проектирование и создание специального развивающего пособия для обучающихся с нарушением зрения на этапе начального школьного образования, испытывающих проблемы с усвоением материала зрительно, «Тактильная азбука» с использованием 3d-технологий.

Задачи:

• Изучить психофизиологические особенности развития обучающихся младшего школьного возраста с нарушением зрения;
• Определить основные требования к дидактическим материалам для с обучающихся младшего школьного возраста с нарушением зрения;
• Разработать и создать 3d-модель «Тактильной азбуки» для обучающихся младшего школьного возраста с нарушением зрения;
• Апробировать полученное пособие.

Методы исследования: научно-поисковый; сравнительный; анализ и синтез полученных знаний; 3d-моделирование; игра; беседа; наблюдение; коррекционно-развивающий.

Работы авторов:

• Джим Керлин
• Л.А.Григорян.
• В.З. Денискина

Глава 1. Теоретическая часть.

1.1. Психофизиологические особенности обучающихся младшего школьного возраста с нарушением зрения.

1.1.1. Виды нарушений зрения и причины их возникновения.

Нарушение зрения — это психофизическое нарушение, проявляющееся в ограничении зрительного восприятия или его отсутствия. [1]

Все нарушения зрения делятся на функциональные и органические. К функциональным относятся амблиопия (снижение остроты зрения одного или обоих глаз; возникает как без видимой причины, так и из-за различных заболеваний и патологий глаз) и косоглазие (отклонение зрительных осей от направления на рассматриваемый объект, при котором нарушается скоординированная работа глаз и затрудняется фиксация обоих глаз на объекте зрения, причиной которого может быть несимметричное положение роговиц в отношении углов и краёв век). Органические нарушения – это нарушения структуры глаза и других отделов зрительной системы, которые могут приводить к слабовидению, остаточному зрению и слепоте. От медицинской слепоты следует отличать практическую слепоту.

Согласно международной классификации нарушений зрения: если острота лучше видящего глаза после оптической коррекции менее 0,3, то это низкое зрение; если острота зрения ниже 0,05, то человек считается слабовидящим; если острота зрения ниже 0,02, то такие люди официально признаются слепыми. Потеря зрения на оба глаза считается абсолютной (тотальной). [2]

В появлении тех или иных зрительных нарушений большую роль играет наследственность, патология беременности, родов, или раннего послеродового периода. Нередко нарушения зрения сочетаются с патологией центральной нервной системы.

Патологии у новорожденных могут быть связаны не только с остротой зрения, но также с периферическим и стереоскопическим зрением, цветоощущением, адаптацией к изменению освещения. Частичная атрофия зрительных нервов, ретинопатия недоношенных, врожденная катаракта или глаукома — требуют тщательного обследования, серьезного врачебного наблюдения и лечения.

Люди, у которых полностью отсутствует зрение или острота остаточного зрения не превышает 10% или поле зрения составляет не более 20% признаются людьми с инвалидностью по зрению. Дети с остаточным зрением, слабовидящие и слепые обучаются в специализированных заведениях.

1.1.2. Психофизиологические особенности детей младшего школьного возраста с нарушением зрения.

У детей с нарушениями зрения наблюдается своеобразие эмоционально-волевой сферы, характера и отношений с окружающими людьми. Такие дети могут быть агрессивны, плаксивы, раздражительны, замкнуты, не сосредоточены на выполнении того или иного задания, испытывать трудности в учебе, игре, общении со сверстниками. На занятиях ребятам очень хочется, чтобы их спросили, они вскакивают и выкрикивают ответ. Или, наоборот, выражают протест, если спрашивают, когда они не поднимали руку. Они требуют к себе особого внимания и настойчиво обращаются к педагогу в то время, когда тот разговаривает с другими детьми. В большинстве случаев слабовидящие дети не могут следить за ответом своего товарища, не умеют его продолжить. [3]

У детей с нарушением зрения в этом возрасте отмечают закономерные изменения в сфере внешних эмоциональных проявлений. Все выразительные движения (кроме вокальной мимики) при нарушениях зрения ослаблены. Даже безусловно-рефлекторные выразительные движения, сопровождающие состояние горя, радости, гнева и др., проявляются при глубоких нарушениях зрения в весьма ослабленном виде. Исключение составляют только оборонительные движения, сопровождающие переживание страха.

Вялое, порой неадекватное внешнее проявление эмоций у детей с нарушением зрения зачастую сочетается с навязчивыми движениями. Это и частое потряхивание руками, и подскоки на пружинящих ногах, и надавливание пальцем на веки, и ритмичные покачивания туловищем или головой и др. Это мешает окружающим по достоинству оценивать нравственные, интеллектуальные и другие качества слепых и слабовидящих. [4]

Главное отличие слабовидящих от слепых детей в том, что зрение остается основным средством восприятия. Зрительный анализатор остается ведущим в учебном процессе, как и у нормально видящих детей, то есть другие анализаторы не заменяют зрительных функций, как это происходит у слепых. Но их зрительное восприятие сохранно лишь частично и является не вполне полноценным. Слабовидящие дети имеют некоторую возможность при знакомстве с явлениями, предметами, а также при пространственной ориентировке и при движении использовать имеющееся у них зрение. Обзор окружающей действительности у них сужен, замедлен и неточен, поэтому их зрительное восприятие и впечатления ограничены, а представления имеют качественное своеобразие. Например, у слабовидящего нарушено цветоощущение, цветовые характеристики воспринимаемого оттенка объединены. При резко выраженной близорукости или дальнозоркости слабовидящий может не заметить некоторые внешне слабо выраженные признаки, важные для характеристики предмета. У слабовидящих при косоглазии затруднена способность видеть двумя глазами, т. е. нарушено бинокулярное зрение. Среди слабовидящих существует большое число лиц с нарушением цветоразличительных функций и контрастной чувствительности зрения, имеются врожденные формы патологии цветоощущения.

Слабовидение оказывает заметное влияние на психологическое развитие ребенка: замедлены процессы запоминания, затруднены мыслительные операции, ограничены движения. Возможны осложнения со стороны других сфер психической деятельности. [5]

1.2. Изучение и создание 3d-модели «Тактильная азбука» для обучающихся младшего школьного возраста с нарушением зрения.

1.2.1. Особенности дидактического материала, применяемого в работе с обучающимися младшего школьного возраста с нарушением зрения.

При подборе стимульного материала необходимо учитывать: соблюдение в изображениях пропорций в соответствии с соотношениями реальных объектов; соотношение с реальным цветом объектов и высокий цветовой контраст (80-95%); четкое выделение ближнего, среднего и дальнего планов.

Отрицательный контраст предпочтительнее, дети в младшем школьном возрасте лучше различают белые объекты на черном фоне, лучше воспринимают заполненные фигуры, чем контурные.

Сложный фон сюжетных картинок должен быть свободен от лишних деталей. Можно одновременно демонстрировать две одинаковые картинки, чтобы все дети хорошо их видели.

На доске следует размещать предметы размером 10-15 см в количестве 8-10 шт., 20-25 см - от 3 до 5 шт. одновременно. Располагать объекты на доске нужно так, чтобы они не сливались в единую линию, пятно, а хорошо выделялись по отдельности.

При демонстрации наглядного материала необходимо учитывать уместность его предъявления и применения в данный момент. Работая с детьми с амблиопией и косоглазием, надо чаще использовать указки для прослеживания объекта в полном объеме. [6]

В цветовой гамме желательны черно-бело-красные тона. Необходимо помнить, что для детей с нарушением зрения характерна аномалия синего и фиолетового цветов.

При подборе и предъявлении дидактического материала рекомендуется учитывать зрительные возможности детей с амблиопией и косоглазием и типы зрительных нагрузок, разработанные Л.А. Григорян.

Детям 2-4 лет с амблиопией и косоглазием при остроте зрения до 0.3 предъявляются объекты и изображения в оранжевых, красных и зеленых тонах без оттенков, с высокой цветовой насыщенностью и контрастностью по отношению к фону. Размер объектов - более 2 см, ими могут быть плоскостные и объемные предметы.

Если острота зрения от 0.4 и выше, можно предъявлять разнообразные по цвету объекты размеров 2 см и меньше. Очки для близи требуются: при сходящемся косоглазии с дальнозоркой рефракцией; расходящемся косоглазии, с миопической рефракцией; высокой степени миопии. При миопии средней и слабой степени очки не требуются (при отсутствии астигматизма).

Детям с амблиопией и косоглазием старшего дошкольного возраста с визусом до 0.3 (с не центральной, но устойчивой фиксацией; с центральной и неустойчивой фиксацией; с нецентральной и неустойчивой фиксацией) предъявляются объекты размером более 2 см оранжевого, красного и зеленого цвета. Детям с центрально фиксацией трудно реализовать взор на определенном объекте, это должно учитываться при демонстрации дидактического материала.

Старшим дошкольникам с остротой зрения от 0.4 и выше с центральной устойчивой фиксацией с монокулярным, монокулярно-альтернирующим и одновременным характером зрения, со сходящим косоглазием можно предъявлять разнообразные объекты различных цветов и размеров. Трудности связаны с восприятием объемных материалов, а также изображений переднего, заднего планов. Отличительной особенностью этих детей являются трудности конвергенции, направления взора верх и вдаль.

Обучающимся с остротой зрения от 0.4 и выше с центральной устойчивой фиксацией с монокулярным, монокулярно-альтернирующим и одновременным характером зрения, но с расходящимся косоглазием можно предъявлять разнообразные объекты различных цветов и размеров. Для четкого восприятия стимульного материала, предъявляемого вблизи, необходимы очки для близи, т.к. расходящееся косоглазие часто связано с миопической рефракцией. На занятиях этой группе детей рекомендуются упражнения на усиление аккомодации. [7]

1.2.2. Технология 3d-печати

На сегодняшний день существуют различные проекты по изготовлению тактильных пособий с использованием 3d-печати. Например, Beyond Vision и Graphics Systems Corp.

Генеральный директор компании Beyond Vision, Джим Керлин (Jim Kerlin) сказал следующее: «С 3d-печатью, вы по сути, видите перед собой 3d-изображение в физической форме, и мы думаем, что этот способ, поможет на самом деле слепым и слабовидящим людям увидеть вещи, которые в жизни трудно разобрать.»

Для того чтобы печатать 3d-наглядные пособия, Beyond Vision совместно с партнером Graphics Systems Corp, применяют 3d-технологии печати с целью вывести уровень осязаемости на совершенно новый.

Также, они предоставляют 3d-инженерные возможности для проектирования, моделирования и 3d -печати. [8]

1.2.3. Изучение и создание 3d-модели «Тактильная азбука».

В.З. Денискина отмечает, что вопрос об издании для детей с нарушением зрения пособий, в которых сочеталась бы осязательная и зрительная информация, поднимался тифлологами неоднократно. Высокая стоимость этих пособий и малые тиражи были препятствиями на пути реализации этой задумки. [9]

Дидактическое пособие «Тактильная азбука» может стать средством для решения данной проблемы, заменить привычный для нас, напечатанный на бумаге алфавит с буквами графическими изображениями, которые можно воспринять тактильно, пощупать. Кроме того, она изготовлена с учетом требований к построению рельефных рисунков и чертежей, применяемых в работе с такими обучающимися в качестве учебно-наглядных пособий.

Задача тактильной азбуки — формирование представлений о буквах русского алфавита у детей с нарушениями зрения. Также данное пособие может способствовать развитию сенсорных и умственных способностей ребенка, его образного и абстрактного мышления, пополнения запаса представлений о мире; проявлению интереса к изучению алфавита, развития его мелкой моторики.

Основные требования к тактильной азбуке:

• Легкость и размер азбуки. Вес и размер азбуки должен быть таким, чтобы ребенок мог удержать ее в руках без дополнительных усилий.
• Прочность.
• Требование к высоте выступающих частей. Высота выступающих частей объектов должна быть тактильно ощутимой.

Преимущества использования 3d-технологий для изготовления тактильной азбуки:

•  Благодаря 3d-технологиям производство тактильной азбуки возможно в больших объемах за короткий промежуток времени, так, например, без применения данных технологий один квалифицированный специалист может в месяц сделать максимум одну-две книги, школьник или студент - одну в полгода.
•  Благодаря возможности хранения данной азбуки в цифровом формате, их можно отослать в любую точку мира в течение нескольких секунд.

Этапы изготовления тактильной азбуки с использованием 3d-технологий.

1. Необходимо представить, как будет выглядеть азбука:

• придумать осязаемый рельеф букв (он должен быть различным для согласных и гласных букв);
• определиться, какие материалы и цвета будут использоваться для каждого конкретного объекта.

• определить оптимальный размер объекта (размер букв не должен быть больше ладошки ребенка и не слишком мелким, чтобы он имел полное представления о букве);    

2. Создать модели, пригодные для 3d-печати, в редакторе трехмерной графики.

• Для создания 3d-моделей был выбран трёхмерный редактор Autodesk Inventor. Программа Autodesk Inventor предназначена для 3d-моделирования сложных деталей. Использовать программу можно для проектирования практически любых элементов и деталей, включая автомобильные корпусы. По эскизу, созданному на предыдущем шаге, была построена 3d-модель пособия.
• После того, как модель создана и все ошибки, которые может исправить Autodesk Inventor, устранены, следует экспортировать её в STL-формат – формат файла, широко используемые для хранения трехмерных моделей объектов для использования в технологиях быстрого прототипирования. В данном формате информация об объекте хранится виде списка треугольника граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей.
• Перед печатью модель, экспортированную в STL-формат, следует преобразовать в набор инструкций для принтера – стандартный формат, называемый g-кодом. Эта задача называется нарезкой, потому что модель “нарезается” на множество тонких горизонтальных слоев, которые будут последовательно напечатаны.

Глава 2. Изучение особенностей влияния дидактического пособия «Тактильная азбука» на развитие тактильного восприятия обучающихся в младшем школьном возрасте.

2.1. Организация и база проведения исследования.

Изучение особенностей влияния дидактического пособия «Тактильная азбука» на развитие тактильного восприятия обучающихся в младшем школьном возрасте проводилось на базе МАОУ СШ№143 с момента выхода учащихся с зимних каникул.

В эксперименте приняли участие 26 учащихся 2В класса, в котором обучаются дети не только по общеобразовательной программе начального общего образования, но и по адаптированным образовательным программам (то есть обучающиеся с ограниченными возможностями здоровья).

Ученикам в отдельном помещении было предложено вначале рассмотреть десять печатных букв русского алфавита из изготовленного с помощью 3d-технологий дидактического пособия «Тактильная азбука», потрогать их, а потом сидя за столом поочередно разгадать с завязанными глазами на ощупь. Буквы брались наиболее отличающиеся по элементам: О, Ы, Е, Я, Ж, Ц, Ъ, Э, Д, Г.

В начале третьей четверти обучающимся было предложено разгадать буквы с закрытыми глазами. Каждый ребенок подходил к столу экспериментатора (за пределами классной аудитории) и поочередно разгадывал букву, которую держит в руке.

Далее в течение месяца один раз в неделю проводились игры на развитие тактильного восприятия «Угадай на ощупь букву», «Напиши букву на руке (спине) товарища», «Закрой глаза и выполни задание пальчиком» и другие игры и упражнения. При выполнении этих заданий ребенок не мог использовать зрительный анализатор (глаза закрывались или завязывались, писали пальцем на спине).

2.2 Анализ результатов исследования

На начало эксперимента все учащиеся хотели поиграть, угадать буквы с завязанными глазами. Каждый из испытуемых выполнял задание примерно за 6-7 минут. Более долгое время понадобилось при разгадывании букв Ж, Ц, Д. Букву О разгадали все. Букву Э разгадали 21 ребенок, что составляет 84%. Буквы Ж, Е, Г разгадали по 18 ребят из класса, что составляет 72%. Буквы Д, Ц, Ъ разгадали по 15 детей, то есть 60% от общего количества. Буквы Я, Ы разгадали по 12 испытуемых, то есть 48%. Полученные данные представлены ниже в диаграмме.

Диаграмма 1

Полученные данные в начале эксперимента

Слабовидящий обучающийся смог правильно определить только две буквы (О, Э) из десяти, что составляет 20% верно выполненного задания.

Через месяц после проводимых дидактических игр учащимся было предложено повторно угадать буквы с завязанными глазами. Время выполнения задания было также примерно 6-7 минут. Буквы О, Э разгадали все испытуемые. Буквы Е, Г разгадали по 20 ребят, что составляет 80%. Буквы Ж, Ц разгадали по 19 ребят из класса, что составляет 76%. Буквы Д, Ъ разгадали по 15 детей, то есть 60% от общего количества. Буквы Я, Ы разгадали по 14 испытуемых, то есть 56%. Полученные данные представлены ниже в диаграмме.

Диаграмма 2

Полученные данные в конце эксперимента

Для большей наглядности представим полученные данные в сводной диаграмме, приведенной ниже.

Диаграмма 3

Сводные данные

Слабовидящий обучающийся смог правильно определить уже четыре буквы (О, Э, Г, Ц) из десяти, что составляет 40% верно выполненного задания.

Следовательно, у слабовидящего обучающегося наблюдается даже спустя месяц работы динамика по развитию тактильного восприятия; у остальных обучающихся также наблюдается положительная динамика.

Заключение

У обучающихся с нарушениями зрения наблюдаются особенности в развитии познавательной, двигательной, эмоциональной и личностной сфер, что требует учета этих психофизиологических особенностей при организации образовательного процесса для таких детей.

В своей исследовательской работе я спроектировал и создал специальное развивающее пособие для обучающихся с нарушением зрения на этапе начального образования. Проведя исследование, смогли наблюдать динамику развития тактильного восприятия как у слабовидящего обучающегося, так и у остальных учащихся.

По моему мнению, данное пособие сможет дать толчок в развитии обучения и тактильного восприятия у детей с нарушениями зрения.

Список источников

1. О нарушениях зрения. самые распространенные проблемы (glazexpert.ru) (23.02.22);
2. Особенности работы с детьми с нарушениями зрения [Электронный ресурс] // URL: Особенности работы с детьми с нарушениями зрения | Дефектология Проф (defectologiya.pro) (5.02.22);
3.  Статья "Особенности психофизического развития слепых и слабовидящих детей  // URL: [Статья "Особенности психофизического развития слепых и слабовидящих детей" (infourok.ru) (17.02.22);
4. ЭМОЦИОНАЛЬНО-ЛИЧНОСТНАЯ СФЕРА ДОШКОЛЬНИКОВ С НАРУШЕНИЯМИ ЗРЕНИЯ | mosi.ru (13.02.22);
5. Аветисов, С.Э. Зрительные функции и их коррекция у детей / С.Э. Аветисов. - М.: Медицина, 2005;
6. Ермаков, В. П. Что и как видят дети от рождения до 10 лет с сохранным и нарушенным зрением. Диагностика, развитие и тренировка зрения / В.П. Ермаков. - М.: Владос, 2015;
7. Требования к наглядности при проведении занятий с детьми с нарушением зрения. // URL: https://infourok.ru/trebovaniya-k-naglyadnosti-pri-provedenii-zanyatij-s-detmi-s-narusheniem-zreniya-4345874.html (17.02.22);
8. 3D-печать для социальной адаптации слепых и слабовидящих людей | Виктория 3D (victoria-3d.ru) (15.02.22);
9. Особые образовательные потребности детей с нарушением зрения / В. З. Денискина // Дефектология. – 2012.