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A Pattern Collection for Generating Accessible Teaching Materials for Blind and Visually Impaired Students in Computer Science and Electrical Engineering

(2025) - Paper

Diethelm Bienhaus; Michael Kreutzer

Technische Hochschule Mittelhessen University of Applied Sciences, Germany

Visual

Diagramm mit den Beziehungen zwischen den fuenf Patterns der Sammlung.
Fig. 1 Pattern-Beziehungen der Sammlung.

Abstract

Das Paper behandelt das Problem, dass grafische Darstellungen wie Schaltplaene, KV-Diagramme oder UML-Diagramme in der STEM-Lehre fuer blinde und sehbeeintraechtigte Studierende oft nicht zugaenglich sind. Es zeigt, dass allgemeine Richtlinien wie WCAG fuer fachspezifische Lehrmaterialien keine ausreichend konkreten Arbeitsablaeufe liefern. Als Beitrag stellen die Autoren eine Sammlung aus fuenf paedagogischen Design-Patterns vor: transformierbares Text-first-Authoring, textuelle Modellierung fuer Diagrammerzeugung, taktile und haptische Workflows, auditive Aufbereitung von Zeitreihen sowie Human-in-the-loop-Erklaerungen. Die Patterns sind aus Unterrichtspraxis abgeleitet und werden durch Tool-Empfehlungen und Implementierungsbeispiele ergaenzt. Ziel ist eine strukturierte Methodik fuer multimodale Lehrmaterialien, die mit Screenreadern, Braille-Displays, taktilen Druckverfahren und Sonifikationswerkzeugen nutzbar sind. Obwohl im Kontext der Informatik- und Elektrotechniklehre entwickelt, wird eine Uebertragbarkeit auf weitere diagrammzentrierte Fachbereiche beschrieben.

Keywords

  • accessibility
  • blind and visually impaired (BVI)
  • accessible teaching materials
  • STEM education
  • assistive technologies
  • artificial intelligence

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Abbildungen

10 Visuals aus dem Paper.

  1. Diagramm mit den Beziehungen zwischen den fuenf Patterns der Sammlung.
    Fig. 1 Pattern-Beziehungen der Sammlung.
  2. Folie mit einer als Grafik eingebetteten Wahrheitstabelle zu Boolean Operations.
    Fig. 4 Tabelle als Bild innerhalb einer Vorlesungsfolie.
  3. Aus Markdown erzeugte Folie mit textbasierter Darstellung einer Booleschen Operation.
    Fig. 5 Aus Markdown generierte Folie.
  4. Generiertes UML-Klassendiagramm mit Klassen Person, Student, Lecturer und Book.
    Fig. 6 Generiertes UML-Klassendiagramm.
  5. Screenshot der PunktBilder-Anwendung zur Umwandlung von Grafiken in taktile Darstellungen.
    Fig. 7 Screenshot der PunktBilder-Anwendung.
  6. Punktmuster des THM-Logos neben einem Braille-Display fuer taktile Ausgabe.
    Fig. 8 Punktmuster und Ausgabe auf einem 2D-Braille-Display.
  7. Beispiel einer Umwandlung von Bildinhalt in eine taktile Grafikdarstellung.
    Fig. 9 Generierung taktiler Grafiken.
  8. Screenshot einer Website zur Sonifikation einer Zeitreihe mit Wiedergabesteuerung und Diagramm.
    Fig. 10 Screenshot einer Sonifikations-Website.
  9. Visualisierung des OOP-Konzepts Instanziierung mit Klasse Dog und mehreren konkreten Hunden.
    Fig. 11 Visualisierung des Konzepts Instanziierung.
  10. Screenshot eines RC-Schaltkreises neben zugehoeriger Zeitverlaufsdarstellung.
    Fig. 12 Screenshot von Schaltkreis und Zeitdiagramm.