Kapselung und Darstellung von Lernobjekten in Lernumgebungen Unter besonderer Berücksichtigung von in MathML-kodierten mathematischen Formeln und deren Darstellung in SVG Antrittsvortrag / Zwischenbericht Björn Eickvonder

Darstellung von atomaren Lernobjekten Diagramme, Tabellen, mathematische Formeln, chemische Verbindungen,... Externe Anwendung erzeugt Lernobjekt Konvertierung in Bitmap-Format Autorensystem Lernumgebung Externe Anwendung erzeugt Lernobjekt Konvertierung in Bitmap-Format Autorensystem Lernumgebung Semantik der Lernobjekte geht verloren Externe Anwendung erzeugt Lernobjekt Autorensystem Lernumgebung (stellt Lernobjekt direkt dar) Besser, aber nicht immer realisierbar:

Darstellung von atomaren Lernobjekten Semantik-Kapselung mittels XML und Konvertierung nach SVG Externe Anwendung erzeugt Lernobjekt Speicherung in XML-Dialekt Autorensystem (auch direkte Erstellung der Lernobjekte) Lernumgebung Konvertierung nach SVG (optional zusätzlich Einbindung des Ausgangs-XML-Dokumentes)  Semantik im SVG-Dokument zum Teil noch vorhanden  Zuordnung von SVG-Elementen zu Elementen des Ausgangs-XML- Dokumentes möglich  Rückgriff auf die Semantik der Lernobjekte möglich

Darstellung von atomaren Lernobjekten Semantik-Kapselung mittels XML, Erweiterung der DOM Level 2 Api  Kapselung der semantischen Daten in definiertem XML-Dialekt  Erweiterung der DOM Level 2 Api vereinfacht/verbessert Zugriffsmöglichkeiten  Sowohl lesender als auch schreibender Zugriff auf Semantik möglich (Editoren in Autorensystem/Lernumgebung)  Darstellung wird dynamisch oder a priori erzeugt  Darstellung nativ oder mittels Applets, Bitmap-Grafiken, SVG,...  Konvertierung je nach Anwendung serverseitig oder clientseitig

MathML DOM API  Erweiterung der DOM Level 2 API  Einfacherer/Eindeutigerer Zugriff auf Elemente (getNumerator vs. getFirstChild)  Methoden der MathML-DOM-Api abstrahieren vom eigentlichen XML-Dokument  Default-Werte für Attribute in MathML ergeben sich teils durch komplizierte Abhängigkeiten/Berechnungen  Zulässige Attribute / Werte / Kindelemente ebenfalls teilweise komplexer als durch DTDs oder XML-Schemata beschreibbar.  Teilweise nicht ganz ausgereift  Widersprüche in Bezug auf die MathML-Spezifikation  Listen meist 1-based, teilweise aber auch 0-based  Keine frei verfügbare, einzeln nutzbare Java-Implementation vorhanden

MathML Unterstützung  Native Browser-Unterstützung (Mozilla)  Zugriff nur über DOM-Api (kein MathML-DOM)  Darstellung nicht konfigurierbar  Plugin für IE oder Java-Applet  WebEQ (kommerzielles Produkt):  Unterstützung der MathML-DOM-Api  Applet zur Darstellung und als Editor  MathPlayer  Serverseitige / a priori Umwandlung in Grafiken  WebEQ gut für alleinige Darstellung im Web, für Printdokumente nicht geeignet; keine SVG-Unterstützung  JEuclid (Konvertierungstool MathML  SVG/GIF)  Nur Teile des Presentational Markup werden unterstützt  Darstellungsfehler  Als reine Java-Anwendung Darstellung nicht konfigurierbar  MathML-DOM-Api wird nicht verwendet oder unterstützt

SVG Unterstützung  Native Browser-Unterstützung  In Mozilla in Arbeit  Plugin für IE oder Java-Applet  Adobe SVG Viewer (Plugin für IE)  Batik-Toolkit (Applet)  Serverseitige / a priori Umwandlung in Grafiken (jpeg/gif) zur Darstellung im Web mittels Batik  Einbindung in PDF-Printdokumente  Direkte Umwandlung mittels Batik/FOP  Einbindung in xsl:fo-Dokumente und Umwandlung mittels Batik/FOP  Nicht alle Elemente der SVG-Spezifikation werden bisher unterstützt, zur Darstellung von mathematischen Formel aber ausreichend

SVG Vorteile/Nachteile  XML- und vektorbasiertes Grafik-Format  Ohne Qualitätsverlust vergrößerbar  Qualitativ auch für Printdokumente geeignet  Interaktionsmöglichkeiten über Scripting  Auch Animationen möglich  Umwandelbar in gif/jpeg  Direkte Darstellung im Web zur Zeit nur über Plugin/Applet möglich  Diskrepanz zwischen Unterstützung durch Batik und gegenwärtiger Spezifikation.

Implementationsziele  Entwicklung eines MathML nach SVG Konverter  Unterstützung von Presentational und Content Markup  Möglichst vollständige Unterstützung aller Elemente  Weitestgehend ohne Neu-Kompilierung konfigurierbar  Unterstützung der MathML-DOM-API  Komponentenweise Entwicklung  Schnittstellen zu Cocoon, Ant, Kommandozeile, Xalan- Extension zwecks leichter Integration in bestehende Systeme.

Architektur / Grobentwurf SVG-DOM Implementation Konvertierungstool DOM Implementation MathML-DOM Implementation Batik-Toolkit Xerces

Architektur / DOM-Implementation Batik-Toolkit SVG-DOM Konvertierungstool DOM Schnittstelle MathML-DOM Implementation DOM Implementation Bridge eigene Implementation Xerces

Architektur / MathML-DOM DOM Schnittstelle DOM Implementation Xerces MathMLElementMathMLContainer... MathML-DOM-Schnittstelle MathMLMathElement MathML-DOM-Implementation MathMLElementImplMathMLContainerImpl... MathMLMathElementImpl

Architektur / Konvertierungstool Batik-Toolkit SVG-DOM Konvertierungstool MathML-DOM Schnittstelle MathML-DOM Implementation MathMLSVGDocument MathMLSVGElement * MathMLDocument MathMLElement SVGDocument SVGSVGElement...

Konvertierungstool  Verbindung zwischen SVG und MathML Elementen  Bottom-up Erzeugung von SVG-Elementen für alle MathML-Elemente  Verwendung von XSLT um aus bereits erzeugten SVG- Elementen und dem aktuellen MathML-Element nächstes SVG-Element zu erzeugen  Zugriff auf MathML-DOM-API aus XSLT heraus über Xalan-XSLT-Extensions

Beispiele  Probleme:  Anordnung der Elemente zueinander

Beispiele  Probleme:  „stretchy“ und „embellished“ Operatoren normal:stretchy, symmetric: stretchy: Noch fehlerhaft: müsste kleiner sein; Ursache: bei der Berechnung der Zielgröße wird die eigene (normale) Größe noch mit in Betracht gezogen.

Todo  Unterstützung für Presentational Markup vervollständigen  Unterstützung für Content Markup  Transformation in Presentational Markup, dazu Anpassung existierender XSLTs.  Schnittstellen zum Aufruf des Konverters  Ant-Task  Kommandozeile  Xalan-XSLT-Extension  Cocoon  Ggf. Speicher- und Laufzeit-Optimierungen