[Paper] 基于扩展的可访问性框架：使 Blockly 对盲人和低视力用户可访问

Source: arXiv - 2601.10688v1

概述

基于块的编程环境（BBPE）如 Scratch 和 Code.org 已成为向 K‑12 学生教授编码的事实标准。然而，它们以视觉为中心的界面使盲人和低视力（BVI）学习者基本被排除在外。本文介绍了一种 Extension‑based Accessibility Framework (EAF)，该框架可插入现有的基于 Blockly 的编辑器，而无需重写核心库，从而提供更丰富、适合屏幕阅读器使用的体验。

关键贡献

• Modular extension architecture 可以直接嵌入任何基于 Blockly 的 BBPE，避免对代码进行侵入式修改。
• 3‑D hierarchical navigation model 采用堆栈标记和块编号，为视障用户（BVI）提供清晰的程序结构感知。
• Mode‑based editing controls 将导航与变更分离，防止块的意外移动或删除。
• WAI‑ARIA integration 将 Blockly 的 DOM 暴露给主流屏幕阅读器（VoiceOver、JAWS、NVDA）。
• Empirical validation 在两个真实的 BBPE（共 177 个测试用例）以及对四位视障参与者的半结构化访谈中，展示了可衡量的可用性提升。

方法论

1. 框架设计 – 作者们将 EAF 构建为一组独立的 JavaScript 扩展，围绕 Blockly 现有的 API 进行封装。
2. 导航模型 – 他们引入了一个三维遍历方案：
   • 深度（进入/退出嵌套堆栈）
   • 广度（在同级块之间左右移动）
   • 层级（在“导航”和“编辑”模式之间切换）
     堆栈标签（例如，“If‑else 块 2”）和顺序编号通过 ARIA 实时区域进行朗读。
3. 实现 – 向 Blockly 的 DOM 节点添加了 WAI‑ARIA 角色/属性，使屏幕阅读器能够将块视为具有层级关系的列表项。
4. 评估 –
   • 技术覆盖率： 将 EAF 集成到两个流行的 BBPE 中，并执行了 177 个功能测试用例（键盘导航、块创建、删除和重新排列）。
   • 用户研究： 对四位盲人/视障（BVI）参与者使用三种屏幕阅读器进行半结构化访谈。参与者在思考过程大声说出时完成典型的编程任务，研究者记录并编码了他们的反馈。

结果与发现

• 空间定位: 所有参与者报告说对嵌套块的心理地图更清晰，归因于堆栈标签和编号方案。
• 错误减少: 基于模式的编辑相比普通 Blockly 键盘导航将意外块删除减少约 70%。
• 屏幕阅读器兼容性: WAI‑ARIA 注释使 VoiceOver、JAWS 和 NVDA 能够正确朗读块层级和焦点变化，而默认的 Blockly 实现无法做到这一点。
• 覆盖率: 该框架处理了 177 个测试用例的 100%，证明模块化扩展可以在不破坏现有功能的情况下替代原生导航逻辑。

实际影响

• 针对 BBPE 开发者： EAF 可以作为插件采用，显著提升可访问性，无需对编辑器进行完整重写。这降低了教育平台满足法律可访问性标准（如 WCAG 2.1）的门槛。
• 针对教育工作者和学校： 部署可访问的 BBPE 意味着视障学生可以参与主流编码课程，培养包容性的 STEM 人才渠道。
• 针对辅助技术供应商： 基于 ARIA 的方法为将其他视觉密集型网页工具（如图表编辑器、可视化数据流语言）暴露给屏幕阅读器提供了蓝图。
• 开源社区： 由于 EAF 构建在广泛使用的 Blockly 库之上，贡献可以在项目之间共享，加速整个生态系统的可访问性成熟度。

限制与未来工作

• 样本量小: 定性研究仅涉及四位参与者，限制了统计上的推广性。
• 屏幕阅读器差异: 虽然测试了三大主流屏幕阅读器，但平台特定行为的差异（例如 iOS 与 Android）尚未全面探讨。
• 标签的可扩展性: 对于非常大的程序，堆栈编号可能变得笨重；未来工作可以研究动态摘要或层级折叠。
• 向非‑Blockly BBPE 的扩展: 当前设计假设基于 Blockly；将这些概念适配到其他可视化编程框架（如 Snap!、App Inventor）仍是一个待解的挑战。

底线: 基于扩展的可访问性框架表明，一个精心设计、模块化的插件可以将仅限视觉的编程环境转变为真正包容的学习工具——为盲人和低视力学生与视力正常的同伴一起编程打开了大门。

作者

• Rubel Hassan Mollik
• Vamsi Krishna Kosuri
• Hans Djalali
• Stephanie Ludi
• Aboubakar Mountapmbeme

论文信息

• arXiv ID: 2601.10688v1
• 分类: cs.HC, cs.SE
• 出版日期: 2026年1月15日
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