Создание учебных ресурсов для слепых студентов

Учебники по математике и естественным наукам Брайля дороги и требуют огромных усилий для их производства — до сих пор. Команда исследователей разработала метод, позволяющий легко создавать учебники на языке Брайля, с упором на учебники по математике. Новый процесс стал возможен благодаря новой авторской системе, которая служит «универсальным переводчиком» для форматов учебников в сочетании с улучшениями стандартного метода размещения математики на веб-странице. Основываясь на новой работе над созданными системами, мы сделаем выпуск учебников, написанных шрифтом Брайля, легким, недорогим и широко распространенным.

«Этот проект касается справедливости и равного доступа к знаниям», — сказала Марта Сигель, почетный профессор Университета Таусона в Мэриленде. Зигель встретил слепого студента, которому для учебы требовался учебник по статистике. Книга была заказана, но ее подготовка заняла шесть месяцев (и несколько тысяч долларов), что привело к значительным задержкам в учебе. Зигель и Аль Манэки, математик АНБ в отставке, который является старшим советником STEM Национальной федерации слепых и который сам слепой, решили что-то предпринять.

«Учитывая удивительную технологию, доступную сегодня, мы подумали, что будет легко объединить существующие инструменты в автоматизированный процесс», — сказал Алексей Колесников. Колесников, коллега Siegel в университете Тоусона, был принят на работу в проект летом 2018 года. Ключом к этому проекту является автоматизация процесса, поскольку в настоящее время книги Брайля создаются квалифицированными специалистами, перепечатывающими печатную версию, что требует значительных затрат времени и средств. Преобразовать слова легко: шрифт Брайля — это просто еще один алфавит. Сложной частью является передача структуры книги невизуальным способом, преобразование математических формул и преобразование графиков и диаграмм.

Сотрудничество, которое решило эту проблему, было сформировано в январе 2019 года с помощью Американского института математики, благодаря его связям в сообществах математических исследований и математического образования.

«Учителя математики, которые работали со слабовидящими учениками, понимают уникальные проблемы, с которыми они сталкиваются», — сказал Генри Уорчолл, старший советник Отдела математических наук в Национальном научном фонде, который финансирует Американский институт математики. «Благодаря разработке автоматизированного способа создания учебников по математике Брайля этот проект делает математику значительно более доступной, продвигая цель ННФ по расширению участия в научном предприятии страны».

Существует три основных проблемы, которые необходимо решить при создании брайлевской версии учебника. Во-первых, это общая структура. Типичный учебник использует визуальные подсказки для обозначения глав, разделов, подписей и других ориентиров. В шрифте Брайля все буквы имеют одинаковый размер и форму, поэтому эти структурные элементы обозначены специальными символами. Другими ключевыми вопросами являются точная передача сложных математических формул и предоставление невизуального способа представления графиков и диаграмм.

Первая проблема была решена с помощью системы, разработанной членом команды Робом Бизером, профессором математики в Университете Пьюджет-Саунд в Вашингтоне. Бизер рассматривает эту работу как естественное продолжение мечты, которую он преследует в течение нескольких лет. «Мы разрабатываем систему для написания учебников, которая автоматически создает печатные версии, а также онлайн, EPUB, Jupyter и другие форматы. Наша мантра -« Пиши один раз, читай где угодно ». Бизер добавил Брайль в качестве выходного формата в своей системе, который называется PreTeXt. Приблизительно 100 книг были написаны в PreTeXt, и все они теперь могут быть преобразованы в шрифт Брайля.

Математические формулы представлены с использованием кода Немета Брайля, первоначально разработанного слепым математиком Авраамом Неметом в 1950-х годах. Nemeth Брайля в этом проекте производится MathJax, стандартным пакетом для отображения математических формул на веб-страницах. Член команды Volker Sorge из Школы компьютерных наук в Университете Бирмингема отметил: «Мы добились большого прогресса в том, чтобы MathJax создавал доступный математический контент в Интернете, поэтому переход на шрифт Брайля стал естественным продолжением этой работы». Sorge является членом консорциума MathJax и единственным разработчиком Speech Rule Engine, системы, которая лежит в основе перевода Nemeth и предоставляет функции доступа в MathJax и других онлайн-инструментах.

«Некоторые люди ошибочно полагают, что онлайн-версии и программы чтения с экрана устраняют необходимость в шрифте Брайля», — комментирует один из руководителей проекта Аль Манэки. Зрячие ученики должны тратить время, глядя на формулы, оглядываясь назад и сравнивая разные части. Точно так же формула Брайля позволяет человеку прикасаться и сравнивать различные произведения. То, что компьютер произносит формулу для вас, не подходит для слепого читателя, равно как и для зрячего читателя.

Для учащихся с нарушениями зрения будет особенно полезно иметь одновременный доступ к печатной версии Брайля и к онлайн-версии.

Графики и диаграммы остаются уникальной проблемой для визуального представления. Многие из обычных инструментов представления информации с использованием цвета или толщины линии, затенения и т. Д. Недоступны в тактильной графике. Кончики наших пальцев имеют намного меньшее разрешение, чем наши глаза, поэтому размер изображения должен быть больше (но при этом все равно помещаться на странице). Метки, которые включены в рисунок, должны быть переведены на шрифт Брайля и размещены таким образом, чтобы они не мешали нарисованным линиям. Диаграммы, показывающие трехмерные фигуры, особенно трудно «прочитать» в тактильном формате. Текущая работа позволит автоматизировать процесс преобразования изображений в тактильную графику.

Эта работа является частью растущих усилий по созданию высококачественных бесплатных учебников. Многие из учебников, созданных с помощью PreTeXt, доступны бесплатно в интерактивных версиях с высокой степенью интерактивности, в дополнение к традиционным PDF и печатным версиям. Использование шрифта Брайля в качестве дополнительного формата, созданного автоматически, сделает эти недорогие учебники доступными для слепых учеников.

Группа начала обсуждения с профессиональными организациями для включения результатов Брайля в производственную систему для своих публикаций.

Подробности этой работы будут объявлены в ходе трех докладов в четверг, 16 января 2020 года, на конференции «Совместные математические встречи» в Денвере, штат Колорадо.

Дальнейшая информация:

Структурные компоненты обрабатываются системой разработки PreTeXt. Роб Бизер, профессор математики в Университете Пьюджет-Саунд в Вашингтоне, является изобретателем PreTeXt, а также разработал усовершенствования PreTeXt, которые были необходимы для этого проекта.

Математические формулы Брайля обрабатываются MathJax, системой, изначально разработанной для отображения математических формул на веб-странице. Фолькер Зорге, читатель отдела анализа научных документов в Школе компьютерных наук в Университете Бирмингема в Великобритании, является ведущим разработчиком для добавления функций доступности в MathJax, включая недавние усовершенствования для создания Nemeth Braille.

Производство тактильных изображений — самая трудная проблема, с которой сталкиваются при создании учебников Брайля. Akexe Kolesnikov, профессор математики в университете Towson в Мэриленде, является ведущим разработчиком для обработки изображений в этом проекте. Текущая работа, включая семинар в Американском институте математики в августе 2020 года, создаст новые способы описания изображений с целью автоматизации создания невизуальных представлений.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Американским институтом математики . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.