Czy uczniowie z niepełnosprawnościami wzroku mogą mieć równe szanse z dobrze widzącymi podczas lekcji geografii? Jakub Wabiński, doktorant z Wydziału Inżynierii Lądowej i Geodezji WAT, udowadnia, że tak!
#młodyinnoWATor w ramach swojej pracy magisterskiej opracował metodykę projektowania map dotykowych oraz przygotowywania ich do druku 3D. Jego świetne wyniki podczas studiów w WAT oraz innowacyjny pomysł zostały docenione przez komisję Fulbrighta. Stypendium umożliwiło Jakubowi Wabińskiemu wyjazd do USA, gdzie pogłębiał wiedzę i rozwijał swoje umiejętności, które obecnie wykorzystuje podczas studiów doktoranckich w Wojskowej Akademii Technicznej oraz w dalszej pracy nad swoją innowacją.
Tyflomapa – co to jest?
„Tyflo-” to pierwszy człon wyrazów mających związek z osobami niewidomymi. Tyflomapa to „wypukły” odpowiednik standardowej mapy przystosowany do odczytu za pomocą zmysłu dotyku oraz w ograniczonym zakresie również dla osób z uszkodzonym narządem wzroku – tę cechę zawdzięcza mocno kontrastowej treści graficznej. Przy projektowaniu takiej formy przekazu należy zadbać o to, aby wszystkie niezbędne informacje zawarte na klasycznej mapie zostały przekształcone na swoje dotykowe odpowiedniki – wykonuje się to m.in. za pomocą kształtów, tekstur czy faktur. Jednak obecnie używane w polskich szkołach tyflomapy są „opłacalne” tylko w przypadku produkcji w dużych nakładach – jest ona czasochłonna i wymaga specjalistycznego sprzętu. Właśnie dlatego wielu placówek edukacyjnych nie stać na ich regularną aktualizację, a Główny Urząd Geodezji i Kartografii, który w Polsce odpowiada za opracowywanie map, nie ponawia produkcji raz już wyprodukowanych atlasów. Pomimo tych ograniczeń, liczba opracowywanych w Polsce tyflomap wysokiej jakości jest na dobrym poziomie. W niektórych krajach (również uznawanych za rozwinięte), w ogóle nie opracowuje się atlasów tyflologicznych na potrzeby edukacji. Tracą na tym uczniowie z niepełnosprawnościami wzorku, którzy w przeciwieństwie do dobrze widzących rówieśników, nie są wyposażani w niezbędne pomoce naukowe. Doktorant z WAT, Jakub Wabiński, znalazł na to rozwiązanie. Jak mówi, zupełnie przypadkiem trafił na artykuł, w którym niemieccy badacze opisali wykorzystanie druku 3D do stworzenia modelu Księżyca. „Niby nic niezwykłego, jednak jako zastosowanie wymienili pomoc naukową dla niewidomych uczniów. Byłem wtedy świeżo upieczonym inżynierem geodezji i kartografii. Miałem także do czynienia z drukiem 3D. Połączyłem to wszystko i wpadłem na pomysł drukowania tyflomap właśnie w tej technologii” – dodaje.
Od pomysłu do realizacji
Zanim przystąpił do pracy, #młodyinnoWATor postanowił skonsultować swój pomysł z potencjalnymi użytkownikami. „Przedstawiłem swój pomysł oraz wszystkie jego zalety Towarzystwu Opieki nad Ociemniałymi w Laskach. Moje rozwiązanie spotkało się z bardzo ciepłym odbiorem i dużym zainteresowaniem. Dlatego, na prośbę jednej z nauczycielek ośrodka, opracowałem tyflomapę krain geograficznych Polski. Później została już tylko zamiana koncepcji na wersję fizyczną” – opowiada z entuzjazmem.
Jak wyjaśnia Wabiński, aby dotykowa mapa była użyteczna, musi być czytelna. Trzeba sobie przede wszystkim uświadomić różnice w postrzeganiu świata za pomocą dotyku i wzroku. Zdolność palca do rozróżniania pojedynczych obiektów jest prawie dziesięciokrotnie mniejsza niż oka. „Aby pokazać taką samą ilość informacji, jaka znajduje się na klasycznej mapie i jednocześnie zachować jej czytelność dotykową, tyflomapa musiałaby być przynajmniej dziesięciokrotnie większa. Nagle standardowa mapa turystyczna zamienia się w płachtę o powierzchni 7 metrów kwadratowych. To tyle, co mała sypialnia w domu” – tłumaczy doktorant WAT. Zgodnie z zaleceniami, wymiary mapy dotykowej nie powinny przekraczać 50 na 50 centymetrów – ograniczenie to wynika z zasięgu ramion potencjalnego czytelnika. „Musimy pamiętać, że niewidomy czyta mapę fragmentami, a dopiero później stara się utworzyć w wyobraźni jej pełny obraz. Nagle okazuje się, że tworzenie bardzo dużych powierzchniowo tyflomap jest niepraktyczne. Dlatego też należy się pogodzić z faktem, że tyflomapy muszą być bardzo uproszczone” – mówi Jakub Wabiński. Właśnie dlatego treść tyflomap jest silnie generalizowana, czyli upraszczana tak, aby można je było czytać, korzystając z dotyku lub uszkodzonego wzroku.
Gdy projekt był już gotowy oraz odpowiednio przygotowany do druku, zostało tylko znalezienie odpowiedniej drukarki. „W Wojskowej Akademii Technicznej współpraca międzywydziałowa to pierwsza niepisana zasada. Dlatego nie musiałem długo szukać i bardzo szybko znalazłem wsparcie od innego wydziału, którego pracownicy umożliwili mi wydruk projektu w swoim laboratorium” – podkreśla doktorant.
Testy
Dokładność wydrukowanej tyflomapy została zweryfikowana z wykorzystaniem maszyny współrzędnościowej. Analiza wykazała, że średnie odchylenie wyniosło tylko 0,1 mm względem projektu cyfrowego. Ten satysfakcjonujący wynik pozwolił na przeprowadzenie drugiego etapu testów – sprawdzenia użyteczności opracowanej tyflomapy w trakcie lekcji geografii. „Z gotowym wydrukiem wróciłem do ośrodka w Laskach, gdzie uczniowie z niepełnosprawnościami wzroku przetestowali moje dzieło. I choć nie obyło się bez kilku błędów, ich bardzo pozytywna reakcja zmotywowała mnie do rozwijania tego projektu” – podkreślił Jakub Wabiński.
Amerykański sen
Pomysł nie przeszedł bez echa w środowisku naukowym. Doktorant WAT został doceniony przez Komisję Fulbrighta, dzięki czemu dołączył do grona stypendystów Fulbright Junior Research Award. Pozwoliło mu to na realizację prac badawczych w czasie półrocznego stażu w Spatial Cognition, Computation, and Complexity Lab w University of Oregon.
Stypendysta bardzo dobrze wykorzystał ten czas. Nieznane miejsce, nowi ludzie i zupełnie inne podejście do tematu nauki – otwartość doktoranta na te czynniki zaprocentowała. Wszystko, czego się nauczył, wykorzystuje obecnie. „Do tej pory nie miałem dużego doświadczenia w przeprowadzaniu badań z udziałem ludzi. W Oregonie nauczyłem się wielu przydatnych rzeczy, np. jak wybrać odpowiednią próbę statystyczną czy po prostu jak rozmawiać i postępować w obecności osób z dysfunkcją wzroku. Dzięki zdobytemu doświadczeniu wiem, jak zaprojektować zadania i prowadzić sesje badawcze, aby wyniki były możliwie jak najbardziej obiektywne” – opowiada i dodaje, że teraz już sam organizuje takie sesje z osobami niewidomymi i słabowidzącymi w ramach współpracy z Polskim Związkiem Niewidomych oraz Ośrodkiem szkolno-wychowawczym dla dzieci niewidomych w Laskach.
Prace trwają
Pierwsza tyflomapa, którą testowali uczniowie ośrodka w Laskach, była przygotowywana do druku 3D ręcznie. #młodemuinnoWATorowi udało się częściowo zautomatyzować proces opracowywania tematycznych tyflomap i tak powstała pierwsza mapa przygotowana w sposób półautomatyczny. Powszechnie dostępne dane przestrzenne zostały uproszczone do formy czytelnej przez osoby z niepełnosprawnością wzroku za pomocą algorytmów opracowanych specjalnie na te potrzeby. Jakub skupia się teraz na testowaniu parametrów generalizacyjnych oraz na przygotowaniu algorytmów, które pozwolą na półautomatyczne generowanie tyflomap dla innych obszarów oraz tematów, tak aby zautomatyzować je w jeszcze większym stopniu. Ostatecznym celem jest takie zaprogramowanie działania algorytmów, aby możliwe było stworzenie w pełni automatycznego procesu, tzw. „pipeline”. Oprócz tego dopracowuje metodę produkcji, czyli parametry druku 3D. W przyszłości, dzięki tym optymalizacjom, ma powstać platforma, na której osoby niewidome i słabowidzące będą mogły same wygenerować tyflomapę prezentującą wybrany przez nich obszar tematyczny. Dzięki temu np. placówki edukacyjne wyposażone w drukarki 3D będą mogły na bieżąco zaopatrywać uczniów w aktualne i niezbędne pomoce naukowe.
Praktyka czyni mistrza
Tradycyjne metody produkcji tyflomap mają swoje ograniczenia. Druk 3D daje jednak wiele nowych możliwości. Dzięki tej technologii możliwe jest tworzenie tyflomap o praktycznie nieograniczonych możliwościach w kontekście projektowania symboli. Ta metoda charakteryzuje się stałym kosztem jednostkowym, dlatego możliwe jest szybkie i tanie prowadzenie eksperymentów i testowanie nowych rozwiązań. Co ważne, technologia ta rozwija się niezwykle szybko, przez co staje się tańsza i jest do niej coraz łatwiejszy dostęp. A dzięki doktorantowi WAT i jego ciężkiej pracy istnieje duża szansa, że wszyscy niewidomi pasjonaci geografii i kartografii będą mieli tyflomapy na wyciągnięcie dłoni i będą mogli rozwijać swoje pasje związane z tymi dziedzinami nauki.
Autor: Sebastian Jurek
fot. Katarzyna Puciłowska
Artykuł powstał w ramach cyklu #młodziinnoWATorzy, w którym prezentujemy projekty, prace naukowe i dyplomowe, nowoczesne rozwiązania ambitnych studentów Wojskowej Akademii Technicznej, dla których 100% to za mało.