G estion du point de vue de l’observateur

Lorsque nous sommes allés dans les classes pour observer les élèves pendant les séances sur la géométrie dans l’espace, nous avons pu constater l’importance de la manipulation et de l’utilisation de maquettes ou de solides physiques et ce particulièrement en primaire, cette tendance diminuant au fur et à mesure en montant dans les niveaux de classe. Ainsi en primaire et durant les deux premières années de collège, nous avons vu que les élèves étaient autorisés à se lever et à se déplacer de façon à pouvoir changer leur point de vue pour tout simplement vérifier leur résultat ou pour surmonter une difficulté de représentation mentale de la scène. De façon générale, les élèves se déplaçaient autour de la scène. Et ayant vu un enseignant prendre des photos de la scène, il nous est alors venu la métaphore de la camera vidéo, métaphore déjà utilisée par Tsang et al. (2002). Il suffisait de voir la tablette comme une fenêtre sur la scène et en déplaçant la tablette dans le monde physique réel, cela permettrait de changer le point de vue sur la scène étudiée (figure 3.26).

Pour mettre en œuvre cette métaphore, nous avons utilisé le gyroscope de la tablette, celui-ci permettant de mesurer la vitesse angulaire suivant les trois axes. Nous avions donc la possibilité de gérer 3 DDL. Pour activer le gyroscope, il faut prendre la tablette dans les deux mains et poser un doigt sur chaque côté de la tablette pendant une seconde (figure 3.27). Dès lors que le gyroscope est activé, le fond de l’écran change de couleur pour fournir un retour visuel à l’utilisateur. Il peut alors tourner autour de la scène comme s’il se déplaçait sur une sphère. Nous

avons aussi ajouté la possibilité de modifier le point visé par le regard de l’observateur. Pour cela, il faut faire un TAP sur un côté de l’écran et ensuite le déplacement de la tablette ne fait plus se déplacer l’observateur mais modifie la direction de son regard. Il est ainsi possible de passer d’un mode à l’autre. Pour quitter la gestion de l’observateur, on réalise le même geste que pour l’activer, c’est-à-dire deux doigts posés sur les côtés de la tablette pendant une seconde.

Figure 3.26 – Gestion de l’observateur autour de la scène et du point de vue en utilisant le gyroscope et la métaphore de la caméra vidéo.

En intégrant cette interaction à FINGERS, nous avons apporté une solution au problème du placement de l’observateur lors d’un changement de point de vue, solution que nous avons évaluée.

Figure 3.27 – Geste permettant d’activer le gyroscope pour le changement de point de vue de l’observateur.

Il reste encore au moins une problématique indispensable à régler pour rendre le logiciel réellement utilisable. Toutes les interactions que nous avons mises en place servent à manipuler des solides, hors pour le moment nous n’avons aucune interaction avec le système qui permette de créer des solides ou de les introduire dans la scène.

3.4.9. Création

En accord avec notre choix de ne pas utiliser de menus, nous avons choisi d’utiliser des artefacts tangibles afin de pouvoir introduire des solides dans la scène (figure 3.28 a.). D’un point de vue didactique et pédagogique, ce choix présente un intérêt majeur. L’un des objectifs de la géométrie dans l’espace est de réussir à mettre en correspondance les solides physiques du monde

sensible et leur représentation dans le plan. Nous avons vu que la création de représentations mentales chez les élèves est particulièrement difficile et qu’il est important de faire manipuler les élèves de façon à faciliter la création de ces représentations. L’utilisation d’artefacts tangibles pour l’introduction de solides dans la scène permet donc aux élèves de manipuler dans un premier temps un solide réel, puis de le transférer dans l’application (figure 3.28 c.). Nous espérons ainsi que cela facilitera l’association des solides manipulés à une de leur représentation plane qui apparaît alors dans la tablette. Le côté dynamique d’une telle application permet alors de continuer à manipuler la représentation virtuelle du solide et à travailler avec elle.

La création d’un solide dans FINGERS se passe donc très simplement et en une seule interaction : il suffit de poser le solide sur l’écran et celui-ci apparaît dans la scène à l’endroit où on l’a placé.

D’un point de vue technique, l’écran de l’iPad est un écran capacitif. Pour assurer la reconnaissance du solide déposé sur l’écran, nous utilisons un socle presque entièrement recouvert d’une peinture conductrice. Il dispose de six pieds repartis en trois gros et trois petits (figure 3.28 b.). Les trois petits assurent la stabilité du socle et ne sont donc pas recouverts de peinture conductrice. Les trois plus gros sont eux recouverts de cette peinture et servent de points de contact sur l’écran. Les trois plots de contacts sont disposés suivant une configuration particulière qui assure la reconnaissance du solide. Dans la figure 3.28b., les plots forment un triangle isocèle qui correspond au pattern d’un cube dans le système de reconnaissance de l’application.

Il est à noter qu’aux deux interactions déjà prévues par notre langage de gestes, il est aussi possible de supprimer un solide en utilisant une gomme tangible.

(a) (b) (c)

Figure 3.28 – Création d’un solide : contacts sur un solide tangible pris en compte pour la détection du pattern puis la création du solide.

La création de solide utilise bien trois contacts sur la surface multi-touch mais utilise aussi des artefacts tangibles. Ce qui se traduit en utilisant notre grammaire par :

CREATION = 3C(ECRAN) ;

3.4.10.Suppression

Tout comme la création, la suppression peut être réalisée à partir d’un artefact tangible, mais nous avons aussi défini deux gestes permettant de supprimer un solide. Le premier consiste à utiliser une translation directe et à faire sortir le solide par n’importe quel côté de l’écran (figure 3.29 a.). La seconde possibilité est d’utiliser les cinq doigts d’une main et de les rapprocher comme pour prendre l’objet dans la scène (figure 3.29 b.). Même si nous avons laissé ce geste, dans le développement du prototype, celui-ci n’a pas été retenu pour être utilisé avec les élèves car il s’est avéré trop difficile à réaliser nécessitant de s’y reprendre à plusieurs fois pour supprimer un objet alors que le premier geste présenté fournit 100% de réussite au premier essai.

(a) (b)

Figure 3.29 – Suppression d’un solide : (a) en le sortant de l’écran, (b) en le prenant dans la main.

Ce qui se traduit en utilisant notre grammaire par :

SUPPRESSION = SELECTION + TRANSLATION_DIRECTE(SORTIE)

| SELECTION + RAPPROCHEMENT(5D(MOBILE(I, LIGNE))) ; Problématique de développement et solution apportée :

Lors de l’implémentation du geste utilisant les cinq doigts d’une main, nous avons rencontré une difficulté de reconnaissance du geste. En effet, d’un point de vue physiologique, l’utilisation de tous les doigts d’une main est difficile et le rapprochement de ces cinq doigts entraine la majorité du temps la perte d’au moins un contact. Pour résoudre cette problématique, nous avons pris en compte le nombre de contacts au début de l’interaction, puis le rapprochement de trois contacts, ce qui permet d’en perdre deux sans pour autant faire échouer l’interaction.

Malgré cette solution mise en place, le geste n’est pas reconnu avec un taux suffisamment élevé pour être utilisable par des élèves.

Nous disposons maintenant d’un prototype appelé FINGERS qui prend non seulement en charge notre langage d’interactions mais aussi des interactions utilisant une partie des divers éléments technologique de la tablette. Bien que nous ayons exploré quelques pistes utilisant la

caméra (pour la récupération de couleurs par exemple), elles n’ont pas été retenues au final ou ont encore besoin de murir pour fournir des alternatives intéressantes.

4. Evaluation de l’acceptation des interactions (sélection, translation