Asistivní technologie Přehled výzkumu a aplikací v ČR - Studie Autoři: Lenka Lhotská, Olga Štěpánková, Daniel Novák a Jakub Kužílek České vysoké učení technické v Praze Listopad 2013
Obsah Obsah...2 1. Úvod...3 2. Aktivity na vysokých školách...3 2.1 České vysoké učení technické v Praze...4 Projekt Centra asistivních technologií...4 2.2 Západočeská univerzita v Plzni...9 2.3 Technická univerzita v Liberci (http://www.tul.cz)...12 2.4 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava...13 2.5 Vysoké učení technické v Brně...13 2.6 Masarykova univerzita v Brně...14 2.7 Závěr...14 3. Informační a komunikační technologie ve speciální pedagogice...15 3.1 ICT ve výchovně vzdělávacím procesu...15 3.2 Děti se speciálními potřebami...17 3.3 Instituce nabízející výukové programy pro děti se speciálními potřebami...17 3.4 Využití ICT ve výuce dětí se speciálními potřebami...19 3.5 Výhody využití ICT ve výuce dětí se speciálními potřebami...21 Použitá literatura a webové zdroje...23 Příloha: Přehledové tabulky institucí a firem 2
1. Úvod Asistivní technologie jsou v mnoha ohledech známé již delší dobu, ale v minulosti se tímto pojmem příslušné pomůcky, nástroje a systémy neoznačovaly. Termín se začal intenzivněji používat v posledním desetiletí. Jak vyplývá z dalších kapitol, najdeme řadu aktivit jak na českých vysokých školách v oblasti výuky a výzkumu, tak ve firmách, které se zabývají výrobou některých typů asistivních pomůcek, zařízení a vývojem softwaru. Velkou a dosti podstatnou aktivitou je využití ICT technologií ve speciální pedagogice jako podpora výuky dětí se specifickými potřebami. Dalším typem aktivit jsou pak různá zařízení pro podporu lidí se specifickými potřebami, počínaje poskytováním příslušných pomůcek až po podporu péče. Na závěr studie je přiložena tabulka s přehledem institucí a firem, které působí na území ČR v oblasti asistivních technologií. Samozřejmě výčet nemůže být nikdy úplný. Odráží stav informací k danému datu a uvádí ty subjekty, u kterých jsou alespoň některé údaje známy. 2. Aktivity na vysokých školách Vysoké školy v ČR se zabývají jak ve své výuce, tak ve výzkumu problematikou asistivních technologií a jejich využitím. Konkrétní náplň je vždy spojena s hlavním zaměřením jednotlivých vysokých škol či fakult. Najdeme široké spektrum od čistě softwarových technologií přes kombinace hardwaru a softwaru až po čistě elektronické systémy, případně i další typy systémů, např. mechanických. Kromě toho se pracovníci vysokých škol podílejí na přípravě různých konferencí a workshopů s tematikou asistivních technologií jak na tuzemské, tak mezinárodní úrovni. Protože v této oblasti také existují různé mezinárodní organizace či společnosti, jsou instituce, případně jednotlivci členy těchto organizací. Těmi nejdůležitějšími v evropském kontextu jsou: AAATE (Association for the Advancement of Assistive Technology in Europe - http://www.aaate.net/aaate); ISfTeH (International Society for Telemedicine and ehealth http://www.isfteh.org); EFMI (European Federation of Medical Informatics http://www.efmi.org). Každá z nich má pracovní skupiny, které se zaměřují na konkrétní úžeji 3
definovanou problematiku, např. EFMI PPD (Personal Portable Devices osobní přenosné přístroje). Další se soustřeďují na problematiku přístupných softwarových aplikací a webu. 2.1 České vysoké učení technické v Praze Projekt Centra asistivních technologií V prostorách FEL ČVUT bylo vytvořeno centrum moderních technologií pro výuku v oblasti asistivních technologií. Tato oblast výuky zahrnuje prostředky a technologie péče a zkvalitnění života seniorům, invalidním a handicapovaným občanům a dětem. Centrum asistivních technologií (CAT) je realizováno ve spolupráci dvou vysokých škol ČVUT a UK (celkem šest kateder FEL ČVUT a jeden ústav 1. LF UK) pro výuku interdisciplinární oblasti asistivních technologií jako jedné z hlavních priorit vzdělávacího programu v rámci EU. S ohledem na výraznou interdisciplinaritu oboru a velkou ekonomickou náročnost těchto technologií je CAT vytvářeno ve spolupráci více pracovišť s uvažováním výrazného synergického přínosu sdílení znalostí i technologií. CAT je využíváno v prvé řadě studenty FEL a 1. LF (bakalářské, magisterské, kombinované, doktorské studium, celoživotní vzdělávání a studium v anglickém jazyce), a dále i pro celoživotní vzdělávání biomedicínských inženýrů a zdravotních pracovníků. Jako podmnožina asistivních technologií je rovněž cílem CAT uvádění technologií a pomůcek pro vzdělávaní handicapovaných. V České republice je CAT první integrované pracoviště pro podporu výuky v oblasti AT neexistuje. Katedry, které se na přípravě projektu podílejí, vycházejí ze svých zkušeností ve výuce v oboru Biomedicínské inženýrství a mohou se opírat i o mezinárodní zkušenosti získané v rámci řešených projektů 6. a 7. rámcového programu, zaměřených na ehealth, einclusion a AT. V současné době je v prostorách CAT využívána přístrojová technika, která jednak souvisí s přímou lékařskou péčí, jednak tvoří podpůrnou infrastrukturu a v neposlední řadě je využitelná v oblasti domácí péče a asistivních technologií. Toto vybavení je využíváno pro výuku a výzkum, je také možné ho využívat v celoživotním vzdělávání pro široké spektrum účastníků kursů, včetně pracovníků ze sociální sféry. 4
Příklady projektů ČVUT: Projekt navigace pro nevidomé Výzkumné a vývojové centrum (společný projekt ČVUT, Vodafonu a Ericssonu) vyvinulo v uplynulých letech první GPS navigační systém pro nevidomé v České republice. Systém umožňuje okamžitou lokalizaci a následnou navigaci nevidomého do cílové oblasti a kombinuje technologie GPS a GSM s lokalizačním call centrem a mapovými podklady. Úspěšné testování potvrdilo možnost plného nasazení systému v praxi. Navigační systém je jedním z projektů Výzkumného vývojového centra (RDC), podpořených Vodafone stipendiem. Řešitelský tým studentů Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze na vývoji systému spolupracoval se Sjednocenou organizací nevidomých a slabozrakých (SONS), jejíž představitelé připomínkovali zadání a podíleli se na testování v terénu. SONS také zajišťoval implementaci systému do praxe. Navigační systém pracuje s GPS přijímačem, který má nevidomý u sebe a který zjišťuje jeho polohu a odesílá ji do serveru call centra. V případě ztráty orientace kontaktuje nevidomý call centrum, které určí jeho polohu na mapě a dovede ho do cíle. Nevidomý však může systém využívat také jako navigačního průvodce pro cestování do míst mimo svůj obvyklý akční rádius (např. meziměstské cesty). Testováním nejvhodnějších kombinací standardních GPS přijímačů a GSM CSD/GPRS modemů a následnými hardwarovými a softwarovými úpravami zvolených jednotek bylo dosaženo maximální kompatibility systému s možnostmi nevidomých uživatelů. Přesnost lokalizace je až 2,5 m a její úspěšnost 90-95%. NaviTerier navigace nevidomých v budovách Tento projekt umožňuje navigaci nevidomých i po městě, ale zejména v neznámých budovách. Projekt zahrnuje zdokonalení systému mobilní navigace, návrh speciálního náramku pomáhajícího s orientací v neznámém prostředí a v neposlední řadě také vytvoření hry komunikující s hráčem pomocí hmatu a tepla. Navigační systém funguje na podobném principu jako běžné GPS. Tento systém nevyžaduje žádné specializované technické zařízení a spoléhá se na mobilní telefony s hlasovým výstupem, které zrakově postižení běžně používají. Systém v principu funguje tak, že pečlivě připravený popis budovy nebo exteriéru je po jednotlivých částech zrakově postiženému 5
zprostředkováván pomocí hlasového rozhraní mobilního telefonu. Na rozšiřování popsaných míst technici spolupracují s Navigačním centrem SONS. Pomoc po hmatu Vizualizace tepelné mapy Speciální náramek Výzkumníci se navíc rozhodli na základě rozhovorů s nevidomými a popisu jejich pravidelných tras po hlavním městě vytvořit navigační mapu a uložit ji do speciálního náramku, který se nasazuje na spodní část prstů. Nevidomý ho při chůzi městem objímá prsty a podle jeho teploty a povrchu pozná, zda je ve frekventované zóně a jiný nevidomý by mu případně pomohl s navigací a orientací. Pokud se totiž nevidomí dostanou do části města, kterou neznají, ocení spíše pomoc od člověka se stejným postižením. Ten přesně ví, jak podobně hendikepovaného jedince navigovat. Systém zaznamenává místa, kde se nevidomí často vyskytují a je tudíž velká pravděpodobnost, že ztracenému jedinci někdo pomůže. V neznámém prostředí, kde se příliš nepohybují, náramek zchladne a zvrásní se. Stejně jako se zvířata při obraně naježí, náramek změnou povrchu svého držitele upozorní na možné nebezpečí. Pokud se však nevidomý nachází v 6
místě, kde se ostatní hendikepovaní často pohybují, náramek zteplá a jeho povrch zůstane hladký. Projekt dále pokračuje a momentálně se pracuje na propojení náramku a mobilu. Pokud se nevidomý ztratí a náramek mu napoví, že je ve frekventované zóně, dostane možnost zaslání kontaktu na dalšího nevidomého, který dané místo dobře zná a může mu pomoci. Proto je potřeba, aby na dalším vývoji spolupracovalo co nejvíce nevidomých lidí, kteří by byli ochotni poskytnout své údaje dalším lidem bez zraku. Zajímavou součástí celého projektu je multimodální hra Quido, na jejímž vzniku také spolupracovali průmysloví designeři. Hra v podstatě slouží jako trenažér pro používání zmíněného náramku. Každý si může zkusit, jak pomáhá změna teploty a povrchu v orientaci. Změnou teploty Quido naviguje hráče k cíli a tlakem upozorňuje na blížící se riziko. Hráč položí ruku na speciální destičku a joystickem ovládá balónek putující neznámým prostředím, kde mu hrozí nebezpečí. Pohybuje-li se uživatel správným směrem, destička mu začne zahřívat prsty a naopak. BlindShell (http://www.blindshell.com/cs/aplikace) BlindShell je aplikace, která zpřístupní zrakově postiženým uživatelům prostředí mobilního operačního systému Android. Jako zpětná vazba pro uživatele slouží Text To Speech společně s vibrační a zvukovou odezvou. Aplikaci vyvinuli studenti ČVUT pod vedením Ing. Daniela Nováka, PhD. BlindShell obsahuje následující aplikace: Volání Zprávy Kontakty Informace o stavu Budík Poznámky Čtečka knih o Umožňuje čtení souborů ve formátu TXT a TXD. Oddělovací znak pro kapitoly je "#". Soubory je nutné zkopírovat do složky BlindShell/books v paměti telefonu a znovu zvolit položku Všechny knihy v aplikaci. Diktafon 7
o Umožňuje nahrávat soubory ve formátu 3gp. Obsahuje jednoduchý přehrávač hudebních souborů pro přehrání nahrávek nebo jiných audio souborů (v různých formátech). Pracuje se složkou BlindShell/records. Zmeškané události Nastavení Výjimečnost spočívá také ve snadno použitelné vestavěné klávesnici pro psaní čísel nebo textů. Projekt I4Control (http://www.i4control.eu/) Systém I4Control je nový typ počítačové periferie, která umožňuje motoricky handicapovaným uživatelům ovládat prostřednictvím očních pohybů (případně pohybů hlavy) osobní počítač. Díky tomu, že plně nahrazuje běžnou počítačovou myš, nabízí svému uživateli jednoduchý způsob, jak prostřednictvím oka komunikovat s instalovanými aplikacemi. K nesporným výhodám zařízení patří snadná instalace, jednoduchý způsob používání, mobilnost i univerzálnost, neboť je možné jej připojit k jakémukoliv počítači prostřednictvím USB rozhraní, a v neposlední řadě i nízká cena. Základ systému tvoří malá kamera, která je uchycena k brýlové obrubě a z bezprostřední blízkosti snímá uživatelovy oční pohyby. Získaná informace o změně polohy zorničky slouží přímo k řízení polohy počítačové myši. Například dívá-li se uživatel vpravo, počítačový kurzor se pohybuje vpravo atd. Jedná se o podobný princip jako u joysticku. Kliknutí levého tlačítka myši nahrazuje mrknutí, či spíše zavření oka na určitou časovou konstantu (nejčastěji jednu sekundu). Pravé tlačítko myši nahrazují doplňkové funkce základního menu, které se vyvolá zavřením oka na delší časovou konstantu (nejčastěji dvě sekundy). Doprovodný software k systému I4Control umožňuje handicapovaným uživatelům efektivněji ovládat instalované aplikace. Projekt SPES (http://www.spes-project.eu) Katedra kybernetiky Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze se spolupodílí na výzkumu v rámci evropského projektu SPES, jehož cílem je vývoj asistivních pomůcek, které mohou pomoci zdravotně znevýhodněným spoluobčanům v kritických situacích i v běžném životě. Vyvíjená zařízení musí umět detekovat pády, lokalizovat osobu v interiéru i venkovním prostředí, umožňovat bezobslužnou komunikaci a přivolat pomoc, případně podat tísňové hlášení. 8
2.2 Západočeská univerzita v Plzni Výzkum v oblasti analýzy a syntézy řeči probíhá na Západočeské univerzitě v Plzni na Fakultě aplikovaných věd (http://www.zcu.cz) již řadu let. V rámci jednotlivých projektů vznikla celá řada praktických aplikací, z nichž ty nejvýznamnější uvádíme v následujících odstavcích. Syntéza řeči Systémy akustické syntézy řeči samy o sobě nabízejí široké pole uplatnění, ať už v oblastech, kde jiný než hlasový způsob komunikace nepřichází v úvahu, ale i tam, kde možnost hlasové komunikace výrazně obohatí kvalitu dané lidské činnosti nebo prostě tam, kde hlasová syntéza může ulehčit život. Syntetizovaná řeč může nahradit skutečného lidského řečníka na širokém spektru různých pozic od rutinního oznamování opakujících se informací (zastávky MHD, nádraží, apod.), přes hlasový monitoring údajů (řídicí střediska), informační a dialogové systémy (automatická spojovatelka, telefonní klientské či informační linky), až po vysoce propracované a přirozené čtení libovolných textů (e-maily, SMS, ale i celé knihy). V současné době nelze též syntéze řeči upřít stoupající uplatnění v zábavním průmyslu. Nicméně nejužitečnějšími aplikacemi syntézy řeči jsou nepochybně aplikace pro handicapované lidi. Tyto aplikace mohou využívat lidé s různým zrakovým, sluchovým nebo hlasovým postižením. Zrakově postižení mohou používat systém TTS, který jim bude předčítat jakýkoliv text (např. ve formě čtečky obrazovky, screen readeru). Hlasově postižení mohou k vytváření své řeči využívat svůj osobní systém syntézy řeči. Lidé, kteří ztratili řeč například po mozkové mrtvici, mohou využít technologii založenou na modelu mluvicí hlavy pro výuku řeči. Sluchově postižení mohou upřednostnit poslouchání neutrální, srozumitelné a akusticky čisté syntetické řeči před zašuměnou, dynamickou přirozenou řečí. Lidé s menším postižením sluchu mohou dále současně využívat informace vizuální, získané odezíráním modelu mluvicí hlavy (zejména rtů), i akustické, obsažené ve vytvářeném řečovém signálu. Využití obou druhů informace může najít významné uplatnění i například k výuce znakové řeči sluchově nepostižených. Audiovizuální rozpoznávání řeči Jedná se o úlohu rozpoznávání řeči počítačem, v níž je využíváno obou složek řeči: akustické složky a vizuální složky. Řeč je produkována řečovým ústrojím a výsledkem produkce řeči člověkem je akustický signál, který můžeme slyšet a pohyb řečového ústrojí, který můžeme 9
vidět. Bohužel viditelnou část hlasového ústrojí představují pouze rty, zuby, jazyk a tváře člověka. Proto vizuální složka řeči obsahuje méně informace než akustická složka řeči. Vizuální složku řeči využívají nejen lidé se sluchovým postižením (odezírání ze rtů), ale používáme ji nevědomě všichni v běžné komunikaci především v hlučných prostředích. Audio-vizuální syntéza řeči Je dobře známo, že odezírání ze rtů je nutnou podmínkou porozumění řeči sluchově postižených lidí. Ti používají specifických tvarů tváře zejména pak rtů k získání informací o promluvě. Ale i pro normálně slyšící jedince pomáhá vizuální vjem k lepšímu porozumění. Již v roce 1935 pak Cotton uvedl, že vizuální řeč je důležitou částí vizuálního slyšení normálně slyšících i když v těchto případech je vždy dominantním akustický vjem. Proto můžeme konstatovat, že vizuální řeč je přirozenou částí verbální mezilidské komunikace. Do vizuální řeči můžeme zahrnout všechny řečové projevy, které můžeme vnímat zrakem na tváři řečníka. Kompletní vizuální informace je zprostředkována tvarem a pohybem rtů, brady, zubů, tváří a krku. Vizuální a akustické projevy jsou z principu jejich vzniku synchronizované. Důkazem o přínosu vizuální řeči k celkovému porozumění jsou prováděné audio-vizuální studie vnímání řeči. Projekt ELJABR Projekt ELJABR (ELiminace JAzykových BaRiér handicapovaných diváků České televize) byl odstartován 1. 7. 2006 a ukončen 30. 9. 2011. Na projektu spolupracovala Laboratoř počítačového zpracování řeči (katedra kybernetiky) na Západočeské univerzitě v Plzni a firma SpeechTech, s.r.o. Cílem projektu bylo eliminovat jazykové bariéry dvou skupin handicapovaných televizních diváků ČT. První skupinu tvoří diváci, kteří jsou sluchově postiženi a kteří při sledování televizních programů využívají skryté titulky. Tento cíl byl řešen nasazením nově vyvinutých a speciálně přizpůsobených systémů automatického rozpoznávání řeči zejména při titulkování živých pořadů. V případě druhé handicapované skupiny jde o starší nebo mentálně postižené diváky, kteří nejsou schopni vnímat doprovodný zvuk, vadí jim snížená srozumitelnost reálných dialogů, případně i doprovodná hudební a efektová složka. Při řešení této úlohy byla využita technologie počítačové syntézy řeči (jde o vytvoření paralelní zvukové stopy bez rušivých složek). 10
Překlad do znakované řeči Základní jednotkou znakového jazyka je znak (zhruba odpovídá jednomu slovu (pojmu) v mluveném jazyce, to ale neplatí vždy). Znak má dvě složky: nemanuální a manuální. Nemanuální složka je vyjádřena mimikou, pohyby a pozicemi hlavy a horní části trupu (tzv. nemanuální nosiče). Manuální složka je vyjádřena tvary, pohyby a pozicemi rukou (tzv. manuální nosiče). Znaky se realizují ve znakovacím prostoru, který je zhruba vymezen rozpaženými lokty, temenem a linií vedenou pod žaludkem. Hlavní rozdíl mezi češtinou a ČZJ je dán tím, že ČZJ je vizuálně-motorický jazyk, tj. tento jazyk není vnímán sluchem ale zrakem a je založen na tvarech, pozicích a pohybu ne na zvuku. Z toho pramení dvě základní odlišnosti znakového jazyka: simultánnost a existence v trojdimenzionálním prostoru. První možností jsou systémy založené na pravidlech. Tyto systémy lze podle složitosti uspořádat do tzv. Vauquisovy pyramidy. V tomto případě: Překlad do znakované češtiny se jeví jako snadnější, to je dáno tím, že ve znakované češtině je kladen důraz na vztah jedna k jedné (co slovo to znak) mezi českým textem a jeho překladem do znakované češtiny. Ve znakované češtině je také zachována česká gramatika, odpadá tak převod do jiného gramatického vyjádření. Při překladu tedy stačí jen nalézt ke každému slovu, které se bude překládat (některá česká slova se při překladu do znakované češtiny vynechávají), odpovídající znak a případně přidat další znaky, které jsou nezbytné pro vyjádření správného smyslu české věty (např. znaky pro zájmena, která se v české větě explicitně nevyjadřují, ve znakované češtině však ano; znak vyjadřující zápor; znak pro minulý a budoucí čas apod.). Tento překlad lze tedy plně řešit pomocí systému s architekturou přímého překladu. Překlad textu do znakového jazyka je oproti tomu mnohem obtížnější. Je dokonce obtížnější než překlad češtiny do jiného, cizího mluveného jazyka. To proto, že v případě překladu češtiny do jiného mluveného jazyka, jde o překlad mezi jazyky, které sémantické vztahy a gramatické uspořádání ve větě vyjadřují stejně, tj. pomocí slov a ne např. využitím prostoru kolem mluvčího, jako je tomu ve znakovém jazyce. Jak již bylo řečeno, znakové jazyky jsou vizuálněmotorické jazyky, které pro vyjádření sémantických vztahů v promluvě a jim odpovídajícím gramatickým konstrukcím používají znaky a jejich prostorové uspořádání ve znakovém prostoru (simultánnost a existence v trojdimenzionálním prostoru). Vzhledem k tomu, že neexistuje psaná forma žádného znakového jazyka, která by byla přijatá a používaná neslyšícími (existují ovšem psané formy, které byly uměle vytvořeny pro potřeby slyšících uživatelů např. systém SignWriting nebo pro potřeby reprezentace znaků na počítači např. HamNoSys - notační systém, pro zápis libovolného znakového jazyka, podobný jako fonetická transkripce pro 11
mluvenou řeč), je pořízení paralelních korpusů, které by se daly použít pro statistický přístup k řešení problému překladu, velice obtížné a nákladné. Drtivá většina systémů je tedy založena na využití lingvistického přístupu k řešení problému překladu. Rozpoznávání znakového jazyka Cílem rozpoznávání znakového jazyka je rozpoznat promluvu znakujícího člověka. Rozpoznaná informace je následně předána modulu překladu znakového jazyka, který jí přeloží do srozumitelné formy. Vstupem pro rozpoznávač je sekvence snímků, zachycena například kamerou. Obecně je možné použít i jíný snímací přistroj jako například datové rukavice. Syntéza znakové řeči Syntézou znakové řeči rozumíme napodobení pohybů znakující lidské postavy. Úkolem syntézy je vytvoření obrazu modelu člověka ukazující znakovou řeč například na obrazovce počítače. Spojením této animace se systémem překládající psaný text do znakové řeči dostáváme virtuálního tlumočníka překládající například televizní zprávy. 2.3 Technická univerzita v Liberci (http://www.tul.cz) Projekty Laboratoře počítačového zpracování řeči Laboratoř počítačového zpracování řeči patří k vedoucím pracovištím v oboru hlasových technologií v České republice. Hlavní výzkumnou doménou byla a je oblast rozpoznávání řeči. Začátkem 90. letech byla pozornost zaměřena především na řešení problematiky rozpoznávání izolovaně pronášených slov a frází, později se začali věnovat i nejsložitější úloze - rozpoznávání plynulé řeči. V současné době vyvinuté systémy zvládají rozpoznávání jednotlivých slov z rozsáhlých slovníků obsahujících řádově stovky tisíc slov, a to od libovolného mluvčího, v reálném čase (do 1 s) a s úspěšností nad 95 % - nejen na PC ale dokonce i na mobilním přístroji. U spojité řeči se procento správně rozpoznaných slov pohybuje kolem 90 % u přepisování televizních popř. rozhlasových pořadů a kolem 95 97 % u spojitého diktování libovolnou osobou (se slovníkem 350 000 slov). Je třeba si však uvědomit, že jde o velmi komplikovanou úlohu, zejména v češtině, jejíž slovník čítá několik milionů různých slovních tvarů. 12
Hlavním krédem laboratoře je dělat nejen teoreticky zaměřený výzkum, ale vždy jej také ověřovat na konkrétních aplikacích a úlohách z praxe. Příkladem takto do praxe dovedených aplikací jsou programy MyDictate a MyVoice (navržené pro potřeby hendikepovaných osob), dále NewtonDictate (nejlepší český program pro spojité diktování, vyvinutý ve spolupráci s firmou Newton Technologies a.s.), ATT Toolkit (program pro přepis televizních a rozhlasových pořadů nasazený ve firmě Newton Media), či starší programy InfoCity nebovisper. 2.4 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava VŠB-TUO Fakulta elektrotechniky a informatiky se zabývá výukou a výzkumem v biomedicínském inženýrství a samozřejmě také v oblasti asistivních technologií, které jsou s biomedicínským inženýrstvím úzce provázány. Vzniká postupně celá řada nových projektů. Zde uvádíme výsledek jednoho z nich. Měření glykémie nevidomými Pro slabozraké či nevidomé osoby je čtení aktuálních údajů zobrazených na displeji osobních diagnostických přístrojů nedostupné. Nevidomý musí mít vždy při měření pomoc další osoby. Nově navržená unikátní elektronická konstrukce ve spojení s glukometrem umožňuje osobě slabozraké či nevidomé bez pomoci další osoby zjišťovat naměřené údaje a ty použít vhodně k dalšímu postupu léčby, tzn. osoba slabozraká či nevidomá bude schopna provádět selfmonitoring" (sledování vývoje nemoci a úprava dávkování léčiva samotným pacientem). Elektronická konstrukce nezasahuje do zapojení domácích diagnostických přístrojů, pouze využívá sériové rozhraní poskytované těmito přístroji. 2.5 Vysoké učení technické v Brně Zpracování řeči Projekt je zaměřen na teoretický výzkum pro tyto oblasti aplikaci: - telekomunikace: informační systémy pro telefonní služby v pevné i mobilní síti, informace o dopravě, infrastruktuře obcí, vstup do databází pomocí telefonu, použití mobilních telefonů vautomobilu a hlučných 13
prostorech - multimediální prostředky využití výpočetní techniky: interaktivní systémy záznamu informací (diktovací stroje), interaktivní prostředky jazykové výuky, automatické titulkování v televizi, apod. - povelové systémy pro ovládání přístrojů, ovládání vybraných funkcí v palubním počítači automobilu, ovládání robotů hlasem - pomoc zdravotně postiženým: kochleární implantáty a jejich optimální aplikace, zvýrazňování řeči pro sluchově postižené. 2.6 Masarykova univerzita v Brně Projekt GATE (Graphics Accessible to Everyone) Projekt (http://lsd.fi.muni.cz/gate/about) je zaměřen na netradiční reprezentaci obrázků pomocí jejich ozvučení základem je transformace pixelů do směsi zvuků. To umožňuje uživateli (nevidomému) prozkoumat obrázky, které nejsou anotovány, např. obyčejné fotografie. Další funkcí je generování obrázků v dialogovém režimu. Aplikace je přizpůsobena pro zrakově postižené, protože umožňuje vytvářet jednoduché formy grafiky, např. pohlednice, blahopřání bez použití grafického editoru. 2.7 Závěr V tomto stručném přehledu jsou uvedeny ty projekty, které se i prakticky využívají. Je zřejmé, že převažují softwarové projekty, které využívají velké přidané hodnoty ve využitých myšlenkách. Převažují aplikace na zpracování řečového signálu, případně textu. Oblast asistivních technologií, vyžadující využití různých přístrojů a hardwarových zařízení, je i finančně náročnější pro výzkum. Bez grantové podpory není možné výzkum v této oblasti realizovat. Problémem je často nepochopení ze strany hodnotitelů grantových přihlášek, protože interdisciplinární témata nelze snadno zaškatulkovat do základního členění podle oborů, které se standardně v grantových agenturách používá. 14
3. Informační a komunikační technologie ve speciální pedagogice Speciální pedagogiku můžeme definovat jako vědní obor, který se zabývá zákonitostmi výchovy a vzdělávání a rozvojem jedinců, kteří jsou znevýhodněni vůči většinové populaci v oblasti fyzické, psychické nebo sociální a mají speciální výchovně vzdělávací potřeby. Vzhledem ke zvyšujícím se nárokům na současnou populaci v oblasti výchovně vzdělávacího procesu se stávají ICT neboli informační a komunikační technologie účinným nástrojem pro rozšíření přístupu ke vzdělání a aplikaci nových výukových metod. [1] Pod pojem ICT (informační a komunikační technologie) ve vzdělávání řadíme vše, co umožňuje získávat a zpracovávat informace a komunikovat. Termín ICT ve vzdělávání zahrnuje moderní prostředky didaktické techniky, didaktické programy, lokální sítě a internet, jehož prostřednictvím jsou přístupné on-line knihovny, databáze a jiné zdroje informací či videokonference a podobně. Multimédia spojující různé formy prezentace na různých typech nosičů. Patří sem prostředky moderní didaktické audiovizuální techniky, jak jsou například televize, video, CD přehrávač nebo datový projektor, multimediální učební materiály a interaktivní elektronické tabule či digitální kamery, ale i různé formy a prostředky komunikace, jako je například email. Technologie podporují výuku, pomáhají v přípravě studentů i učitelů, usnadňují archivaci a aktualizaci materiálů. Jsou důležitým nástrojem interakce a komunikace. Učitelé mohou využívat technologie k prezentaci učiva, k dalšímu sebevzdělávání, ke komunikaci či administrativě. [2] 3.1 ICT ve výchovně vzdělávacím procesu Informační technologie se vyvíjí velmi rychle, tento vývoj má logický dopad na oblast výchovně vzdělávacího procesu. Postupně se mění podoba, prostředky i obsah vzdělávání. Protože moderní technologie umožňují snadný a rychlý přístup k informacím, mohou se ICT právem řadit mezi moderní didaktické pomůcky. Zavádění technologií do vzdělávání zajišťuje podstatnou podporu a zkvalitnění práce pedagogů. Učitelé mohou technologie využívat při přípravě na výuku, kdy kromě využití skenerů a kopírovacích strojů, umožňujících vytváření pomůcek, mohou připravovat multimediální výukové 15
materiály v elektronické podobě za pomocí textových a grafických editorů nebo programů na zpracování fotografií a videa. Do těchto prezentací lze vkládat i hypertextové odkazy na další zdroje. Různé formy projekce výukových materiálů činí výuku přehlednější a zajímavější pro studenty a současně usnadňují přípravu pedagogů. V rámci výuky lze technologie využívat formou prezentací, používáním interaktivních tabulí, za pomoci výukových programů, přístupem k online testům, umožněním vyhledávání informací na internetu, apod. Technologie umožňují pedagogům předávat žákům materiály prostřednictvím různých nosičů, webových stránek, emailem aj. Vytvořené materiály lze snadno přizpůsobovat různým potřebám žáků, technologie umožňují materiály rychle aktualizovat a jednoduše archivovat, včetně vkládání a ukládání odkazů na další výukové zdroje v jakékoli formě. Kromě prezentací mohou učitelé materiály přizpůsobené jednotlivcům zpřístupnit všem žákům ve třídě, žáci potom aktivně s těmito materiály pracují. Prostřednictvím videokonferencí je možné žákům zprostředkovat besedy s odborníky v nejrůznějších oborech. Technologie poskytují pedagogům možnost jednoduššího ukládání například školních výsledků žáka, jejich přehlednou archivaci a sdílení s ostatními pedagogy a vedením školy. Důležitá je komunikace mezi aktéry vzdělávacího procesu, kterou technologie velmi zjednodušují a zrychlují, jde o využívání emailu a webových stránek. ICT mohou působit i na profesní růst učitelů. Na webových stránkách jsou dostupné programy či online kurzy poskytující další vzdělávání pedagogů. Učitelé mohou využívat komunikační technologie také pro konzultace s jinými kolegy na vzdálených místech v reálném čase. [3][4] Velmi zajímavým nástrojem se stal E-Learning. Jde o jakýkoliv reálný vzdělávací proces (s různým stupněm intencionality), v němž jsou v souladu s etickými principy používány informační a komunikační technologie pracující s daty v elektronické podobě. Způsob využívání prostředků ICT a dostupnost učebních materiálů jsou závislé především na vzdělávacích cílech a obsahu, charakteru vzdělávacího prostředí, potřebách a možnostech všech aktérů vzdělávacího procesu. [5]. E-Learning je tedy vzdělávací proces realizovaný v elektronickém prostředí, umožňuje přístup k některým materiálům v elektronické podobě online, umožňuje studentům vzdělávat se nezávisle na budově školy, umožňuje samostudium a komunikaci s ostatními aktéry vzdělávacího procesu, ovšem výuka musí být vedena tutorem. Dochází zde tedy k řízenému nebo autoregulačnímu učení, kdy řízené učení je ovlivněno vnější regulací pedagoga a naopak autoregulační učení, neboli sebeřízení je prováděno samotným studentem. K efektivnímu využití a organizaci E-Learningu slouží tzv. LMS systémy neboli elektronické systémy pro vzdělávání. Základní funkce těchto systémů jsou tvorba a správa kurzů, 16
administrace, řízení, komunikace a standardizace. Vybrané LMS systémy: Moodle, Wimba, [6][7] Technologie pomáhají při řešení problémů, kdy žáci získávají informace a mohou vyhodnocovat data, s jejichž pomocí nalézají řešení, ICT podporují kreativitu žáků. V rámci různých projektů mohou žáci využívat širokou nabídku nástrojů a následně prezentovat své dovednosti. ICT podporují samostatné učení a fungují jako důležitý faktor motivace žáků. Velmi významné uplatnění mají moderní technologie ve výuce žáků se speciálními vzdělávacími potřebami. 3.2 Děti se speciálními potřebami Děti se speciálními potřebami definuje 16 školského zákona č. 561/2004 Sb. o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání. Žáci se zdravotním postižením (tělesným, zrakovým, sluchovým, mentálním, autismem, vadami řeči, souběžným postižením více vadami, vývojovými poruchami učení nebo chování), Žáci se zdravotním znevýhodněním (zdravotním oslabením, dlouhodobým onemocněním a lehčími zdravotními poruchami vedoucími k poruchám učení a chování), Žáci se sociálním znevýhodněním (z rodinného prostředí s nízkým sociálně kulturním postavením, ohrožení sociálně patologickými jevy, s nařízenou ústavní výchovou nebo uloženou ochrannou výchovou a žáci v postavení azylantů a účastníků řízení o udělení azylu). Mezi žáky se speciálními potřebami se řadí i mimořádně nadané děti. [8] 3.3 Instituce nabízející výukové programy pro děti se speciálními potřebami Na trhu je v nabídce široký výběr programů pro děti různého věku a postižení. Vzhledem ke zkušenosti s nesnadným vyhledáváním různých komerčních programů, vytvářených pro děti se speciálními potřebami, shrnuji odkazy na některé z nich v tabulce níže. 17
Kategorie speciálních učení potřeb Seznam webových adres Programy pro vizuální a sluchovou stimulaci http://www.galop.cz http://www.rosasoft.cz http://www.brailletech.cz http://www.spektravox.cz http://www.adaptech.cz http://www.brailcom.org/index Programy zaměřené na děti s mentálním postižením http://www.petit-os.cz http://www.petit-os.cz/honicka_chyt_me.php http://www.lifetool.at http://www.petit-os.cz/progr_lifetool.php CZ http://www.petit-os.cz/meda_win.php http://www.mentio.cz http://www.petit-os.cz/psani_popis.php http://www.petit-os.cz/22her.php http://www.lifetool.at/show_content.php?hid=14 http://www.petit-os.cz/progr_lifetool.php CZ Programy zaměřené na děti s tělesným postižením http://www.petit-os.cz/1klavesou.php http://www.jrr.cz/jetvoice.php http://www.fugasoft.cz/ http://www.petit-os.cz/progr_pro_ovl_pc.php ZDARMA http://www.fugasoft.cz/index.php?cont=mydictat http://www.diktovani.cz/newton-dictate.php Programy pro děti se specifickými poruchami učení-spu http://www.gemis.cz http://www.x-soft.cz/abcdoskoly/ http://www.jazyky-bez-barier.cz/ http://www.spn.cz/ 18
http://www.spn.cz/stranky/katalog.php?viewsub=aj2&viewcat=zs http://www.petit-os.cz/psani_popis.php http://www.dyscentrum.org/ http://www.eshop-rychle.cz/dyscentrum/eshop/5-1-pc- PROGRAMY http://www.pachner.cz Programy logopedii pro http://www.petit-os.cz/brepta_popis.php http://www.petit-os.cz/altik_ukoly_popis.php http://www.petit-os.cz/alt_slov_popis.php http://www.petit-os.cz/glob_slab.php http://www.alternativnikomunikace.cz/clanek-ackeyboard-5-78 http://www.alternativnikomunikace.cz/clanek-symwriter-5-76 http://www.petit-os.cz/altik_popis.php http://www.alternativnikomunikace.cz/clanek-boardmaker-5-79 http://www.mayer-johnson.com/category/boardmaker-family/ Programy pro děti se sociálním znevýhodněním 3.4 Využití ICT ve výuce dětí se speciálními potřebami Počítačové programy určené pro děti se speciálními vzdělávacími potřebami jsou velmi užitečné didaktické nástroje. Software pro žáky s diagnostikovanou dyslexií a specifickými poruchami učení jsou často zaměřené na jednotlivé smyslové oblasti - na sluchové a zrakové vnímání, na prostorovou orientaci, podporují pozornost a rozvoj paměti, ale pomáhají i při reedukaci konkrétní narušené schopnosti počítat, psát a osvojovat si gramatická pravidla, číst apod. Patří sem různé hry pro rozvoj myšlení a řeči, jako například programy: 19
o o Naslouchej a hrej si, který je věnovaný cvičení sluchové paměti a diferenciaci zvuků. Sluchová paměť tvoří jeden ze základů myšlení, osvojování si jazyka a rozvoji řeči, čtení a psaní a schopnosti učit se. DysCom (CDROM) Tento program se zaměřuje na rozvoj pravolevé, prostorové, směrové a časové orientace a nácviku posloupnosti v řadě; dále na zrakové vnímání rozlišování inverzních tvarů, vnímání figury a pozadí, rozlišování písmen, slabik a slov, nácvik zrakové pozornosti; podporuje čtenářské dovednosti; zaměřuje se na rozvoj fonetickofonologické, lexikálněsémantické a gramatickosyntaktické jazykové roviny. Pro mentálně postižené děti existuje celá řada programů vytvořených ve spolupráci s odborníky pracujícími s postiženými dětmi. Dají se velmi jednoduše ovládat, obvykle dvěma či třemi klávesami a jsou určené pro děti od tří let i pro dospělé. Např. Občanské Sdružení Petit nabízí celou řadu speciálních programů: o Brepta rozvoj komunikativních dovedností o Méďa čte; počítá; barvy a tvary; obrázky multimediální slabikář; základy matematiky; poznávání barev a tvarů; základní smyslová a rozumová výchova o Altík; Altíkovy úkoly slova, věty, obrázky; tvorba komunikačních tabulek o 22 Her logika, postřeh, počty, písmenka, paměť o Jednou klávesou psaní textů a posílání e-mailů pomocí jediné klávesy o Čeština pro nevidomé a slabozraké výuka češtiny pro 2. stupeň ZŠ o Psaní - analýza a syntézy čtení a psaní o Globální slabikář - výuka alternativní a augmentativní komunikace a globální metody čtení http://www.petit-os.cz/poc_pro_postiz.php Mezi tělesná postižení patří: o částečné ochrnutí končetiny- paréza o úplné ochrnutí končetiny- plegie o ochrnutí dolních končetin- paraplegie o částečné ochrnutí jedné horní a dolní končetiny- hemiparéza o amputace končetin- odnětí 20
o o o spastická dystrofie- degenerativní onemocnění svalstva dětská mozková obrna -DMO-porucha centrální kontroly svalstva. Všem těmto dětem pomáhají a usnadňují vzdělávání programy a hardware, vytvořené právě pro jednotlivá postižení, snadněji se začlenit do výchovně vzdělávacího procesu. Odborníci z oblastí vývoje software, dětské psychologie a speciální pedagogiky vytvořili řadu programů, např. program 1 klávesou, umožňuje komunikovat prostřednictvím počítače dětem, jejichž tělesné postižení neumožňuje jinou komunikaci, díky tomuto programu mohou využít svoji inteligenci, znalosti a vědomosti a prostřednictvím PC je se svým okolím komunikovat. Dále odborníci vytvořili řadu speciálních součástí PC, jako jsou např. speciální klávesnice a velkoplošná tlačítka, které dětem s postižením usnadňují ovládání počítačů. 3.5 Výhody využití ICT ve výuce dětí se speciálními potřebami Individualizace výuky - technologie umožňují pedagogům věnovat se v hodině všem žákům současně a přitom individuálně naplánovat výuku pro jednotlivé žáky s rozmanitými vzdělávacími potřebami. Děti mohou pracovat samostatně na předem připravených materiálech, nebo přímo v elektronickém prostředí, pokud to škola umožňuje. Kompenzace běžných činností je díky využití ICT efektivnější. Žáci, kteří nemohou provádět běžné školní činnosti pomocí standardních didaktických pomůcek, mají díky různým programům a zařízením možnost kompenzovat svůj handicap. Například u tělesně postižených dětí může počítačový program nahradit neschopnost dítěte psát klasickým způsobem. Reedukace jsou speciální pedagogické postupy, na jejichž základě dochází ke zlepšení výkonnosti v postižené funkci. Použití speciálních programů či audiovizuálních technologií umožňuje pedagogovi efektivně pracovat s jednotlivci v rámci kolektivu, pro žáky je použití technologií v rámci výuky přitažlivé a mnohdy i zábavné. Díky různorodosti dostupných technologií lze umožnit dětem interaktivní vnímání učiva prostřednictvím více smyslů, usnadnit tak pochopení problému a zapamatování vyučované látky. 21
Diagnostika není přímo vzdělávací metoda, jde o vyšetření žáka ve speciálně pedagogickém centru, které se musí uskutečnit za účelem posouzení mentální a rozumové úrovně dítěte a posouzení osobnosti dítěte. Diagnostika je ovšem nedílnou součástí výchovně vzdělávacího procesu, na základě přesné diagnózy se stanoví správné výchovné a vyučovací postupy pro jednotlivce ve formě zprávy vzdělávací instituci. Na základě této zprávy nastavuje škola učební plán pro dítě se speciálními vzdělávacími potřebami. Hodnotí se: o školní zralost, odklad školní docházky ( 37, školského zákona č. 561/ 2004 Sb.) o zařazení do optimálního vzdělávacího procesu o zařazení do vzdělávání dítěte, žáka a studenta se speciálními vzdělávacími potřebami (se zdravotním postižením) o zařazení do jiného způsobu plnění povinné školní docházky - individuální vzdělávání o zařazení do vzdělávání žáků s hlubokým mentálním postižením o kariérové poradenství po žáky se speciálními potřebami učení Použití technologií a softwaru umožňuje pedagogům tvořit speciální výukové materiály a pomůcky, které doplňují klasické didaktické pomůcky nebo slouží jako alternativa tam, kde není možné použití standardních pomůcek možné. Použití ICT by mělo být samozřejmou součástí výuky žáků se speciálními vzdělávacími potřebami. Technologie mají výrazně motivační funkci, učí žáky opravovat vlastní chyby a zvyšují samostatnost. Motivace je zásadní argument pro využívání ICT v rámci výchovně vzdělávacího procesu dětí se speciálními vzdělávacími potřebami. Pro mnoho handicapovaných žáků je používání technologií jedinou možností, jak vykonávat činnosti, které jsou pro většinu z nás naprosto běžné. Na druhou stranu může být využití technologií motivační i pro pedagogy. Administrativa v elektronické podobě značně zjednodušuje práci pedagogů v těchto oblastech o profil žáka v elektronické podobě a možnost sledování a porovnávání postupu výuky a přizpůsobování se jeho úrovni o portfolio žáka s možností sledovat jeho vývoj v průběhu výchovně vzdělávacího procesu o archivace pomůcek pro žáky v elektronické podobě o apod. [4] 22
Použitá literatura a webové zdroje 1. FISCHER, Slavomil; ŠKODA, Jiří. Speciální pedagogika: Edukace a rozvoj osob se somatickým, psychickým a sociálním znevýhodněním. Praha : Trion, 2003. 205 s. ISBN ISBN 978-80-7387-014-0. Kapitola 1 Vymezení speciální pedagogiky, s. 13. (česky) 2. ZOUNEK, Jiří; ŠEĎOVÁ, Klára. Učitelé a technologie: Mezi tradičním a moderním pojetím. Brno : Paido, 2009. 172 s. ISBN 978-80-7315-187-4. Kapitola 1 Informační a komunikační technologie ve vzdělávání, s. 14. (česky) 3. ZOUNEK, Jiří; ŠEĎOVÁ, Klára. Učitelé a technologie: Mezi tradičním a moderním pojetím. Brno : Paido, 2009. 172 s. ISBN 978-80-7315-187-4. Kapitola 2 Moderní technologie ve vzdělávání, s. 21-24. (česky) 4. ZIKL, Pavel. Využití ICT u dětí se speciálními potřebami. Praha : Grada, 2011. 127 s. ISBN ISBN 978-80-247-3852-9. Kapitola 2. Možnosti využití ICT u dětí se speciálními potřebami, s. 16-39. (česky) 5. ZOUNEK, Jiří. E-Learning: jedna z podob učení v moderní společnosti. Brno : Masarykova univerzita Brno, 2009. 161 s. ISBN 978-80-210-5123-2. Kapitola 3 Současný e-learning - vymezení problematiky, s. 37-38. (česky) 6. VANĚČEK, David. Elektronické vzdělávání. Praha : České vysoké učení v Praze, 2011. 213 s. ISBN 978-80-01-04952-5. Kapitola 2 elektronické vzdělávání (e-learning), s. 30-31. (česky) 7. VANĚČEK, David. Elektronické vzdělávání. Praha : České vysoké učení v Praze, 2011. 213 s. ISBN 978-80-01-04952-5. Kapitola 4 LMS systémy, s. 114-130. (česky) 8. Zákon č. Zákon č. 561/2004 Sb., ze dne 2004, Zákon o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání (školský zákon), 16 [online]. [cit. 2013-04-14]. [{{{url}}} Dostupné online.] Příloha: Přehledové tabulky institucí a firem 23
2
3
4
5
6