DAAD Project 2002-2003: Development of Electronic Information Infrastructure and Multimedia Courseware

This project splits into two parts: Mathematical Visualization and web based software on the hand, and Electronic Information and Communication on the other. The goal is the development of multimedia courseware and the establishment of a cooperative networks for enhanced knowledge transfer. "Development of Electronic Information Infrastructure and Multimedia Courseware" is a project within the DAAD-Sonderprogramm "Akademischer Neuaufbau Südosteuropa".

Institution:

AG Mathematical Geometry Processing

FB Mathematik und Informatik

Director:

Bericht zum Projekt "Development of Electronic Information Infrastructure and Multimedia Courseware" im Rahmen des Stabilitätspakt für Südosteuropa: DAAD-Sonderprogramm "Akademischer Neuaufbau"

Laufzeit: 2002-2003

Die Partnerschaft wurde im Rahmen des DAAD-Sonderprogramms "Akademischer Neuaufbau Südosteuropa" des Stabilitätspaktes für Südosteuropa gefordert. Das Projekt gliedert sich in zwei Bereiche: "Mathematische Visualisierung und Internetanwendungen" und "Elektronische Information und Kommunikation". Ziel des ersten Bereiches ist die Entwicklung und der Ausbau von Multimedia Courseware für den Einsatz im Mathematikunterricht, in der Forschung und in anderen ingenieur-, natur- und wirtschaftswissenschaftlichen Studiengängen. Der zweite Bereich fokussiert den Wissenstransfer zur Installation von Angeboten elektronischer Information und Kommunikation in der Mathematik sowie deren Bereitstellung in einem kooperativen Netzwerk.

Eines der interessantesten Produkte aus der gemeinsamen Kooperation ist das während der Projektlaufzeit entwickelte und fertiggestellte Online-Buch zur "Analytischen Geometrie". Das Buch ist vollständig elektronisch und enthält über 100 interaktive JavaView applets.

Partner in Belgrad

Prof. Dr. Neda Bokan
Faculty of Mathematics, University of Belgrade
E-mail: neda@poincare.matf.bg.ac.rs

Prof. Dr. Zoran Kadelburg
Faculty of Mathematics, University of Belgrade
E-mail: malf@matf.bg.ac.rs

Prof. Dr. Zoran Markovic
Mathematical Institute SANU
E-mail: zoranm@turing.mi.sanu.ac.rs

Kontakt in Berlin

Dr. Konrad Polthier
Technische Universität Berlin, Fakultät für II Institut für Mathematik und Naturwissenschaften
Straße des 17. Juni 136, 10623 Berlin
E-mail: polthier@math.tu-berlin.de

Prof. Dr. Bernd Wegner
Technische Universität Berlin, Fakultät für II Institut für Mathematik und Naturwissenschaften
Straße des 17. Juni 136, 10623 Berlin
E-mail: wegner@math.tu-berlin.de

Projektaktivitäten

In der erweiterten Fortsetzung dieser Partnerschaft wurde die Entwicklung mathematischer Visualisierungs-Software für die Lehre in Serbien vertieft und an gelieferte Hardware angepasst. Hierbei entstanden weitere interaktive Lehrmaterialien, die in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Studiengängen Verwendung finden. Außerdem wurden als neue Komponenten während der Kooperation elektronische Informationssysteme installiert und verbessert, die generell den Zugriff auf Mathematik im Internet verbessern und speziell die im Projekt entwickelten Produkte leichter zugänglich machen.

Übersicht

1. Visualisierung und Multimediale Software
2. Integration von mathematischer Software
3. Interaktives Lehrbuch zur Geometrie
4. Literaturdatenbanken
5. Elektronischen Publikationen


Serbokroatische Version der Software JavaView (1) 
für ein multimediales Lehrbuch zur Geometrie (3).

1. Visualisierung und Multimediale Software JavaView

JavaView ( www.javaview.de ) ist eine Software zur mathematischen Visualisierung, die es erlaubt, mathematische Inhalte in multimedialer, interaktiver Form in Webseiten und elektronischen Büchern (3)(5) zu integrieren. Im Rahmen des Projekts wurden in einem Kurs für Wissenschaftler und Studenten an der Universität Belgrad Techniken zur multimedialen Aufbereitung ausgetauscht und eine Einführung in die Benutzung von JavaView gegeben. Desweiteren wurde an der Universität Belgrad die Lokalisierung der Software JavaView in das Serbokroatische unter Berliner Anleitung von Studenten in Belgrad begonnen und ist bei einem späteren Besuch in Berlin vervollständigt worden. Software in Landessprache hat sich dabei gerade für Anfangssemester als leichter und intuitiver zu bedienen herausgestellt.

The first version of JavaView was released in November 1999 after development versions had been used in research projects at the Technische Universität Berlin for over a year. JavaView is now used at different places world-wide, for example, a JavaView-based application is available as a Maple Powertool from Waterloo Maple.

JavaView is a Java based software for doing interactive mathematics on the internet. A simplest use of JavaView is the online display of interactive geometry models, while a more complicated applet may be a full mathematical experiment solving a variational problem. JavaView is available for different uses: 1. as a standalone version, 2. as an add-on to Mathematica and Maple with scripting interface, and 3. as an elaborated Java class library with an open API for writing own mathematical experiments in Java.

Serbo-Croatian localization of JavaView. An animation of an unfolding cube is shown.

2. Integration of graphics and mathematical texts with WINGCLC

GCLC is a tool for converting formal descriptions of constructions into digital figures. WinGCLC is a Windows version of GCLC, supporting animations, traces, watch windows, export to LaTeX and bitmap format etc. GCLC/WinGCLC is being developed at Faculty of Mathematics, University of Beograd. One of GCLC modules is being developed in cooperation with TU Berlin, thanks to the support by DAAD.

Main purposes of GCLC/WinGCLC

  • use in teaching geometry
  • producing digital mathematical illustrations of high quality
  • use in studying geometry and as a research tool

Main features of GCLC/WinGCLC

  • support for a range of elementary and advanced constructions isometric transformations, and other geometrical devices
  • user-friendly interface, animations, tracing points, watch windows ("geometry calculator"), and other tools
  • export of high quality figures into LaTeX and bitmap format
  • import from JavaView JVX format
  • versions for DOS, Windows, and Linux
  • simple, easy to use, small in size
  • freely available from http://www.matf.bg.ac.rs/~janicic/gclc and from EMIS (The European Mathematical Information Service) servers: http://www.emis.de/misc/index.html.

Screenshot of WinGCLC.

Mathematica Package L2Primitives

L2Primitives is a Mathematica package for manipulation with basic objects of the Hyperbolic plane and their representation in three models of that geometry. Basic objects are: point, polygonal line, polygon, circle, disk, equidistant and horocircle. Transformations that can be applied on the objects are: reflection with respect to a point or line, rotation and hyperbolic translation. Models of the Lobachevskian plane supported are: PoincareDisk, KleinDisk and HalfPlane. The package and the corresponding documentation file can be found at http://library.wolfram.com/infocenter/MathSource/4260/

The package has been used in several other Mathematica packages (Tess,  L2Coordinates). The cover picture of the Workshop Contemporary  Geometry and Related Topics, Belgrade, May 2002, has been created  using L2Primitives.

Graphic produced with L2Primitives

3. Interaktives Lehrbuch zur Geometrie 

An der Universität Belgrad wurde ein multimediales Lehrbuch zur "Analytischen Geometrie" erstellt und in der Vorlesung für Studenten im ersten Jahr verwendet. Das Buch ist das interessanteste Produkt aus der gemeinsamen Kooperation, es ist während der Projektlaufzeit entwickelt und fertiggestellt worden. Das Buch ist vollständig elektronisch und enthält über 100 interaktive JavaView Applets.

Die Visualisierungen und die interaktiven Komponenten wurden gestützt auf Erfahrungen aus der Partnerschaft mit den oben genannten Softwarepaketen (1) und (2) entwickelt. Für das nächste Jahr ist geplant, interaktive Verständnistests für die Studenten und eine Schnittstelle für die bidirektionale Kommunikation zwischen Studenten und Professoren als Erweiterung hinzuzufügen.

Geometrische Konstruktion in WinGCLC (2) zur Einbindung
 in TeX Dokumente und interaktive Lehrmaterialien (1)(3).

Das Buch basiert auf HTML und enthält mit Hilfe von JavaView erstellte interaktive Komponenten und Visualisierungen. Es steht für Studenten und andere Leser im WWW zur Verfügung und erfordert als lokale Software nur einen Webbrowser. Die in dem Rahmen der Partnerschaft erstellte Serbo-Kroatische Lokalisierung von JavaView vereinfacht den Studenten den Umgang mit den interaktiven Komponenten.

Interaktives Lehrbuch zur Geometrie

Alle Daten, Hypertexte, Bilder, Animationen, Informationen über Autorisationen und Steuerung sind in einem IBM DB2 System für relationale Datenbanken gespeichert. Zur Präsentation der Daten wird WAFL benutzt, eine spezialisierte Sprache zur Arbeit mit relationalen Datenbanken und WWW Anwendungen.

4. Literaturdatenbanken

Ziel des Unterprojekts war, die bestehenden Projekte zwischen dem Mathematischen Institut der Serbischen Akademie der Naturwissenschaften und der Künste (MI-SANU) und der TU Berlin in Kooperation mit der Berliner Abteilung des Fachinformationszentrums Karlsruhe (FIZ) zu koordinieren und den Ausbau der bestehenden Kooperation vorzubereiten.

Das MI-SANU hat bereits seit mehreren Jahren eine redaktionelle Außenstelle der vom FIZ produzierten Datenbank Zentralblatt MATH (ZMATH) eingerichtet. ZMATH ist eine Nachweis- und Referatedatenbank für die gesamte weltweit erscheinende mathematische Fachliteratur und wird in der Berliner Abteilung des FIZ produziert. Das Ziel der in den letzten Jahren insbesondere mit osteuropäischen Partnern aufgebauten Kooperationen ist es, u.a. eine kostengünstige elektronische Informationsversorgung dieser Region im Austausch gegen die Mitarbeit an der Datenbankproduktion zu gewährleisten. Der Zugang zu aktueller Fachinformation, wie sie in ZMATH bereit gestellt wird, ist eine wichtige Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige mathematische Forschung. Die Kooperation trägt so dazu bei, den teilnehmenden Ländern bzw. Institutionen wesentliche Grundlagen zur Teilhabe an den aktuellen Entwicklungen in der Wissenschaft bereitzustellen.

Die Webseite der EMIS lokal in Belgrad. Das Novi Sad Journal
of Mathematics konnte mittlerweile in die elektrische Bibliothek 
aufgenommen werden (4)(5).

Im Rahmen dieser Kooperation wertet MI-SANU lokale (d.h. in erster Linie in Serbien erscheinende) mathematische Zeitschriften aus und beliefert das FIZ mit geeignet aufbereiteten Informationen für ZMATH. Um die Lösung noch vorhandener Probleme und die Weiterentwicklung des Services ging es in gemeinsamen Besuchen.

Ein weiterer Kooperationsschwerpunkt betrifft das elektronische Publizieren von mathematischen Journalen in der Elektronischen Bibliothek von EMIS, die beim FIZ technisch betreut wird. Zu den kürzlich vorgenommenen Maßnahmen zur technischen Überholung der Spiegelung des EMIS-Angebots an dem Webserver von MI-SANU erfolgte ein Erfahrungsaustausch mit dem dafür seit April 2002 verantwortlichen Administrator Milan Vukosavljevic.

Die Erweiterung des EMIS-Angebots wurde diskutiert, sowohl hinsichtlich neuer Zeitschriften als auch hinsichtlich der Frage der Retrodigitalisierung älterer Hefte. Ferner wurde mit Dragan Blagojevic und Zarko Mijajlovic die Weiterentwicklung des Designs bei den vorhandenen Zeitschriften diskutiert; dies betraf vor allem die Publications de l'Institut Mathematique.

Von den zur Diskussion stehenden Neuzugängen konnte das Novi Sad Journal of Mathematics mittlerweile (am 19.12.2002) in die Elektronische Bibliothek aufgenommen werden. Es liegt unter der URL http://www.emis.de/journals/NSJOM/ im EMIS-System bereit und wird in Kooperation von FIZ und der Universität in Novi Sad gemeinsam produziert; das FIZ Übernimmt dabei die Produktion der HTML-Seiten und die Bereitstellung und Verteilung der Daten über das Internet und die ZMATH-Datenbank. 

5. Elektronischen Publikationen

Der Wissenstransfer für die Installation und Bereitstellung von elektronischen mathematischen Publikationen wurde anhand von elektronischen Zeitschriften professionalisiert und internationalen Standards hinsichtlich des Datenangebots und der Vernetzung von Information angeglichen. Das hat auch hier unmittelbar zu einer Angebotserweiterung geführt. Die Techniken lassen sich auf andere elektronische Publikationen in der Mathematik übertragen (1).

Links of the Project

Homepage of the DAAD project http://geom.mi.fu-berlin.de/projects/former/daad/index.html
Online geometry textbook http://www.ncd.matf.bg.ac.rs/~daad/work/ag.htm
JavaView http://www.javaview.de
WinGCLC http://www.emis.de/misc/index.html
EMIS in Belgrade http://www.emis.mi.sanu.ac.rs/EMIS/