Designing Intuitive User Interfaces for Children's Interaction: A Comparative Study of 3D and Augmented Reality (AR) Game Environments

Bc. Šárka Portešová

Master's thesis

Abstract:

Tato diplomová práce zkoumá, jak děti v raném školním věku (5–8 let) vnímají a interagují s mobilní hrou, která byla představena ve dvou verzích: jedna zahrnovala prvky rozšířené reality (AR) a druhá využívala tradiční 2D/3D zobrazení (bez AR). Cílem bylo porovnat míru zapojení uživatelů a použitelnost v obou formách. Za tímto účelem byly navrženy a implementovány dvě paralelní verze hry se stejným příběhem a úkoly. Verze s AR zahrnovala interaktivní značky a prostorové interakce, zatímco verze bez AR se opírala o běžné dotykové ovládání. Pro hodnocení uživatelské zkušenosti byla použita kombinace kvantitativních a kvalitativních metod, se zaměřením na zapojení uživatele a použitelnost. Děti byly náhodně rozděleny do dvou skupin: skupiny s AR (15 dětí) a skupiny bez AR (12 dětí). Výsledky ukázaly, že obě verze byly pro děti velmi poutavé a byly podobně pozitivně hodnoceny z hlediska celkové zábavnosti. Verze bez AR však byla hodnocena jako snazší na ovládání, což ukazuje na vyšší vnímanou použitelnost. Úkoly zahrnující interaktivní markery vyžadovaly větší motorickou koordinaci a přesnost. Přesto tyto aktivity přispěly k rozmanitosti herního zážitku a podporovaly zapojení prostřednictvím pohybu. Práce přináší doporučení, která mohou podpořit návrh intuitivnějších rozhraní s AR i bez AR, přizpůsobených vývojovým potřebám mladších dětí.

Abstract:

This thesis investigates how early school-age children (ages 5-8) per- ceive and interact with a mobile game presented in two versions: one incorporating Augmented Reality (AR) elements and the other using traditional 2D/3D game (Non-AR). The aim was to compare user engagement and usability across both modalities. For this purpose, two parallel versions of the game were designed and implemented, featuring identical narratives and tasks. The AR version integrated interactive markers and spatial interactions, while the non-AR version relied on conventional touchscreen controls. A combination of quantitative and qualitative methodology was employed to evaluate the user experience, focusing specifically on user engagement and usability. Children were randomly assigned to one of two groups: the AR group (15 children) and the Non-AR group (12 children). Results showed that both versions were highly engaging and similarly well-received in terms of overall enjoyment. However, the Non-AR version was rated as easier to use, indicating higher perceived usability. Tasks involving interactive markers required greater motor coor- dination and precision. Nevertheless, these activities contributed to the diversity of the gameplay experience and fostered embodied en- gagement. The thesis provides recommendations that may support the design of more intuitive AR and non-AR interfaces tailored to the developmental needs of younger children.

Keywords

Augmented Reality (AR), User Experience (UX), User Interface (UI), Human-Computer Interaction (HCI), Children, AR Games, Mobile Applications, Interactive AR Markers, 3D Modeling, Interactive Design

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 5. 2025

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2025
• Supervisor: Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Simone Kriglstein
• Reader: Danielle Kathryn Langlois

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Visual informatics / Graphic design