教育信息化是我国当前的一项重大国策，是指在教育中普遍运用现代信息技术开发教育资源并优化教育过程，促进教育现代化的过程。教育现代化不仅要求在设备等“硬件”方面的更新，最重要的是思想观念、思想内容和思想方法等“软件”方面的创新。后者是教育现代化的重要方面和教学改革的深层目标。如何更好地贯彻、落实教育信息化，需要在现有的教育信息化成果基础上，提供更加以人为本的信息技术手段，提高教师与学生之间教与学的效率。当今各种计算机辅助教学软件极大地提高了教师的教学效率，计算机辅助教学向着多媒体化、智能化、友好的人机交互性方向发展。然而，当今各种教育软件并不能满足课堂教学中师生间及时高效的互动要求，目前教育软件的人机交互问题已经成为教育信息化发展的一个瓶颈。这就要求此类系统的用户界面能够支持自然交互技术，并具备一定智能性，从而提高教学中人机交互与人人交互的效率。 人与计算机通讯的过程通常被称为人机交互HCI(Human-Computer Interaction)，完成这个过程所依赖的媒介，包括软件和硬件资源被称为用户界面(User Interface)。用户界面是计算机科学中重要的研究领域之一。到目前为止，用户界面的发展已经历了三个主要的时代：批处理界面时代、命令行界面时代、图形用户界面GUI时代，目前已进入Post-WIMP界面时代。人机界面越来越向着人性化、智能化方向发展。在Post-WIMP界面的研究中，笔交互技术基于纸笔的隐喻，能够提供给用户自然高效的交互方式。随着笔交互设备的日益普及和客观环境的要求，以及笔式用户界面固有的、独一无二的优势，使笔交互技术成为国际学术界和产业界的研究热点。 本文主要研究笔交互技术及约束求解在动态几何白板系统中的应用。主要做了以下工作： 第一，我们在对基于笔交互技术的动态几何软件进行需求分析的基础上，提出了基于笔交互技术的动态几何软件框架，并对该软件框架中的关键技术如笔迹采集与转化技术、草图与手势识别技术以及动态几何约束求解技术等进行了分析。 第二，我们建立了交互上下文模型，给出了上下文感知求解方法。设计了基于上下文感知的草图识别方法与基于上下文感知的手势识别方法。 第三，我们对LIM0约束求解算法进行改进，通过分类方法扩展了LIM0算法的使用范围，分类的原则基于几何体的自由度，如分为固定点、拖动点、半自由点等。我们将改进的LIM0算法应用于动态几何的约束求解问题。通过改进的LIM0算法，几何图形中任何一个点都可以被设置为拖动点，因此用户可以拖动几何图形的任何一个点来观察几何变形的动态可视化效果。 第四，我们将草图与手势的上下文感知求解技术与动态几何的约束求解技术应用于基于笔交互技术的动态几何软件系统中，设计并实现了基于笔交互技术的动态几何软件系统IIPW，阐述了IIPW的系统功能，讨论了IIPW的系统结构，设计并实现了IIPW的各个系统模块。我们将IIPW应用于中学几何课堂教学，给出了教学场景的应用实例。最后对IIPW进行了可用性实验评估，实验结果表明IIPw具有较高的效率与用户满意度。