Interacting in tangible and augmented environment to discover, understand and learn.

Le numérique fait désormais partie intégrante du quotidien en s’immisçant progressivement dans toute les activités de notre société. Nous l’utilisons pour réaliser des tâches courantes comme découvrir, comprendre et apprendre. Des approches basées sur la manipulation physique et les activités de groupe ont la capacité à faciliter ce genre d’activité. Cependant, les dispositifs numériques traditionnels s’appuyant sur des interfaces utilisant écrans, claviers et souris sont limités dans ce type d’approche. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser de nouveaux paradigmes d’interaction avec le numérique, basés notamment sur la réalité augmentée et les interactions tangibles, afin de créer des environnements mixtes où le monde physique sert de support au monde virtuel. Si ces paradigmes existent depuis aux moins deux décennies, ils sont encore peu répandus au sein de notre société et difficilement accessibles hors de cas d’usage très spécifiques. Dans un premier temps, nous avons conçu et évalué des environnements physico-numériques qui mélangent des objets physiques présents en salle de classe tels que du papier, des crayons et des livres, avec des éléments numériques projetés (images, sons vidéos), au sein d’un même espace de travail. Ainsi, les élèves peuvent travailler de façon active et collective,comme ils le feraient dans un espace purement physique, tout en bénéficiant des possibilités offertes par le numérique. Dans un deuxième temps, nous avons exploré l’utilisation des interactions tangibles et de la réalité augmentée pour aider les utilisateurs à prendre conscience de leur consommation énergétique, et à optimiser la disposition et la circulation des personnes au sein de bâtiments publics, pour lutter contre l’épidémie de coronavirus.Digital technology is now an integral part of our daily lives.We use it to perform everyday tasks such as discovering, understanding and learning. Approaches based on physical manipulation and group activities have the capacity to facilitate such activities. However, traditional digital devices relying on interfaces using screens, keyboards and mice are limited in this type of approach. In this thesis, we propose to use new interaction paradigms with the digital world, based on augmented reality and tangible interactions, in order to create mixed environments where the physical world serves as a support to the virtual world. Although these paradigms have existed for at least two decades, they are still not widely used in our society and are difficult to access outside of very specific use cases. During this PhD, we have designed and evaluated environments that mix physical objects in the classroom such as paper, pencils and books, with projected digital elements (images, sounds, videos), within the same workspace. Thus, students can work actively and collectively, as they would in a purely physical space, while benefiting from the possibilities offered by digital technology. In a second step, we explored the use of tangible interactions and augmented reality to help users become aware of their energy consumption, and to optimize the layout and circulation of people within public buildings, to fight against the coronavirus epidemic