协作学习是一种多人学习策略。为达到一个共同的学习目标,多名学生通过互助、合作、面对面讨论等方式进行协作学习。随着图形用户界面的出现和网络技术的迅速发展,计算机已成为学生学习过程中不可缺少的工具。计算机支持的协作学习(CSCL)正是将学生学习与计算机技术相结合的产物。作为一种支持多人实时协作学习的CSCL系统,协作教室通过模拟现实中的教室环境,使学生可以使用鼠标、键盘等输入设备在协作教室内进行实时的协作学习。但是使用鼠标和键盘作为协作教室的输入设备存在两个问题:第一,鼠标、键盘输入的是精确信息,这种输入方式不适合协作学习过程中学生稍纵即逝思想的表达。第二,鼠标、键盘是WIMP交互方式的输入设备,WIMP交互方式缺乏自然性,学生的思路经常会被频繁的键盘命令输入、鼠标菜单选择和按钮点击所打断,因此采用WIMP交互方式会影响学生的协作学习效率。针对目前协作教室存在的问题,本文通过对笔式用户界面的研究,得出使用笔式用户界面作为协作教室交互界面的解决方案,并通过设计和实现一个基于笔交互的协作教室系统来验证解决方案的有效性和合理性。在研究过程中,本文采用笔手势设计、笔手势识别和图文识别等笔式交互技术开发一个笔式编辑工具,该工具不仅支持识别用户勾画的图形和文字,而且还支持用户勾画笔手势对图形或文字进行的操作。随后本文对笔式编辑工具所产生的信息进行分类,使系统根据不同的信息采取不同的传输方式,在保证用户协作学习过程中信息正确性的前提下,使用户可以实时感知到其他用户的操作过程。同时系统为用户提供文本、音频和视频等讨论方式,并对用户协作学习结果进行持久存储。最后,本文通过实验对原型系统的有效性和合理性进行验证,并对系统进行评估。本文的研究受到国家“八六三”高技术发展研究计划项目(编号:2006AA01Z328)、中科院计算机科学国家重点实验室开放课题基金项目(编号:SYSKF0704)、国家自然科学基金项目(编号:60873095)的资助。