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Ein neuer e-Learning Ansatz für Blinde und hochgradig Sehbehinderte

Abstract: 

Ende der 90er Jahre etablierten sich unterschiedliche Möglichkeiten des medienunterstützten Lernens, das so genannte E-Learning. Die hierbei zugrunde liegenden Mechanismen bieten eine geeignete Plattform im Hinblick auf eine neuartige Lernumgebung für Blinde und hochgradig Sehbehinderte, bei der visuelle Informationen durch taktile Analoga repräsentiert werden. Dies ist die Zielsetzung des vorliegenden Projektes, in dem ein Haptic Device, eine Hardware-Einrichtung zur „Darstellung“ der taktilen Information, zur Anwendung kommt. Zum einen kann das Haptic Device dazu dienen, parallel und in Ergänzung zu den visuellen Informationen eine taktile Darstellung geometrischer Objekte und physikalischer Körper zu erzeugen. Zum anderen kann das Haptic Device als Ersatz für nicht zugängliche visuelle Darstellungen verwendet werden und so etwa im Schulunterricht für Blinde und hochgradig Sehbehinderte zum Einsatz kommen. Mit der in diesem Projekt realisierten prototypischen Software make2Dhaptic wurden die diesbezüglichen Voraussetzungen geschaffen.

Beschreibung: 

Die Prävalenz von hochgradiger Sehbehinderung (Visus < 0,1) bis hin zur Blindheit (Visus < 0,05) liegt in Industrieländern bei ca. 0,2%, d.h. allein in Deutschland leiden ca. 160.000 Menschen unter schweren visuellen Defiziten. 30% der Betroffenen (ca. 50.000) sind jünger als 60 Jahre. Zumindest bei dieser Gruppe kann davon ausgegangen werden, dass sie regen Anteil am Alltagsleben nimmt und aufgeschlossen ist für elektronische Hilfsmittel, die den Zugang zu visueller Information erleichtern. Im Bereich des E-Learning werden Studierende mit elektronischen Texten und Bildern konfrontiert. Textuelle Bildschirminhalte können von Vorlesesystemen (Screenreader) in synthetische Sprache umgesetzt werden oder mittels einer speziellen Übersetzungssoftware (z.B. Blindows) ein so genanntes Braille-Display ansteuern, mit dem der Bildschirmtext in Brailleschrift Zeile für Zeile ertastbar wird. Trotz einiger Bemühungen [1] existieren für die "Echtzeit-Übersetzung" von digitalen Bilddateien (Fotos, Landkarten) in haptisch erfahrbare Reliefs bislang keine praktikablen Lösungen. Am Beispiel der Überführung (visueller) histologischer Schnittpräparate in taktile Informationen wird ein erster prototypischer Ansatz durch dieses Projekt bereitgestellt.

Als haptisches Gerät mit sechs Freiheitsgraden (Rotationsachsen) wird das PHANTOM® DesktopTM Haptic Device (SensAble Technologies, Inc., Woburn, MA, USA) eingesetzt. Bei der taktilen Darstellung visueller Informationen durch das Haptic Device kommen wegen der punktweisen Abtastung zunächst nur Konfigurationen von begrenzter Komplexität in Betracht. Als besonders geeignet wurden in einer initialen Phase mathematische Funktionsdarstellungen und Messkurven, die aus naturwissenschaftlichen Experimenten resultieren, erachtet. Bei dieser Art von Darstellung werden die vom Haptic Device erzeugten Kräfte einerseits zur räumlichen Lokalisation der betrachteten Objekte, andererseits aber zur Unterstützung und Führung des Benutzers genutzt, indem die abzutastenden Objekte mit einem Magnetismus versehen werden. Dies erleichtert das Verfolgen von Strukturen, beispielsweise Funktionskurven. Sollen strukturell komplexere geometrische Konfigurationen dargestellt werden, so erscheint es sinnvoll diese zunächst in einige wenige Strukturelemente zu zerlegen, die der Benutzer als einzelne, voneinander abgegrenzte und nach außen abgeschlossene Einheiten erfährt. Für einen zweiten, komplexeren Anwendungskontext wurden histologische Schnittpräparate als geeignete Struktur herangezogen. Bei entsprechender Aufbereitung der Unterrichtsmaterialien können auf diese Weise auch feiner strukturierte Objekte, etwa histologische Schnittbilder, blinden und sehbehinderten Schülern (erstmalig) unterrichtskonform zugänglich gemacht werden.

Mit der prototypischen Software make2Dhaptic wurden die diesbezüglichen Voraussetzungen geschaffen. Für die o. g. Verwendungsmöglichkeiten von make2Dhaptic verliefen die ersten Pretests viel versprechend. In dem gemeinsamen Projekt zwischen verschiedenen Universitäten und Hochschulen sowie der Deutschen Blindenstudienanstalt in Marburg kooperieren unter anderem Mediziner, Mathematiker und Informatiker unter Beteiligung von Studierenden, um die Anwendung des hier vorgestellten Konzepts im Unterricht vorzubereiten.

Bearbeiter: 
Status: 
Aktiv
Förderung: 

Deutsche Blindenstudienanstalt e.V., Marburg

Kooperation: 
  • Mathias Wagner (Institut für Allgemeine und Spezielle Pathologie, Universität des Saarlandes)
  • Andreas Groh (Institut für Angewandte Mathematik, Universität des Saarlandes)
  • Werner Liese (Deutsche Blindenstudienanstalt e.V., Marburg)
  • Tereza Richards (The Main Library, University of the West Indies, Mona, Kingston, Jamaica, West Indies)
  • Ali Shamaa (Department of Oral Biology, Minia University, Minia, Ägypten)
  • Roland Linder (Institut für Medizinische Informatik, Universität zu Lübeck)
Publikationen: 
  • Frank Weichert, Mathias Wagner, Andreas Streng, Andreas Groh, Josef Ingenerf, Werne Liese, Tereza Richards, Ali Schamaa, Roland Linder
    Haptic Rendering for Blind and Severely Visually Impaired Children
    MEDINFO 2007, Proceedings of the 12th World Congress on Health (Medical) Informatics, 20. – 24. August, Brisbane, Australia, pp. 342-343, 2007
  • Roland Linder, Frank Weichert, Andreas Streng, Andreas Groh, Werne Liese, Tereza Richards, Martin Diefenbach, Mathias Wagner
    New Perspectives on E-Learning for Blind or Visually Impaired People (in German) GMS Med Inform Biom Epidemiol, 2(3), 2006, pp. 1-7
  • Roland Linder, Frank Weichert, Andreas Streng, Andreas Groh, Werne Liese, Tereza Richards, Martin Diefenbach, Mathias Wagner
    E-Learning for Blind or Visually Impaired People using the Example of Histological Slides (in German)
  • GMDS 2006, Leipzig, In M. Löffler, A. Winter (Hrsg.): Klinische Forschung Vernetzen, Jütte-Messedruck, 2006, pp. 79-80
Interne Veröffentlichungen: 

Diplomarbeiten

  • Haptische Repräsentation realer und virtueller histologischer Schnittpräparate zum Einsatz in einer interaktiven Lernumgebung für Blinde oder hochgradig Sehbehinderte, Andreas Streng, 2006