Regionale Lehrerfortbildung Informatik

Baustein 2Regionalteam DresdenInformatikGymnasium09. Juni2004

Experiment K. DunckerExperiment K. Duncker

Dass die objektorientierte Denkweise nicht nur beiSchülern sondern auch bei Erwachsenen tiefeingeprägt ist, verdeutlicht das folgende Experiment:

an einer Wand in Augenhöhe nebeneinanderdrei Kerzen zu befestigen und anzuzündenMehrere Versuchspersonen erhielten einzeln dieAufgabe, an einer Wand in Augenhöhe nebeneinanderdrei Kerzen zu befestigen und anzuzünden.

Hierfür stand den Probanden eine Reihe vonwillkürlich auf dem Tisch verteilten Gegenständen zurVerfügung. Unter den meist nutzlosen Dingenbefanden sich auch einige für die Lösung brauchbare:

Heftzwecken, Streichhölzer und drei kleine in Farbeund Größe etwas unterschiedliche Pappschachtelnvon der Form einer Streichholzschachtel.

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Experiment K. DunckerExperiment K. Duncker

Lösung der Aufgabe:

Mit je einer Heftzwecke werden zunächst diePappschachteln an der Wand befestigt; sie dienenden Kerzen als Standflächen. Anschließend werdendie Kerzen angezündet und mit etwas Wachs auf denSchachteln festgeklebt.

Die Versuchspersonen mussten diese Aufgabe in zwei leicht unterschiedlichenAusgangssituationen lösen: Bei den Personen der einen Gruppe waren die dreiPappschachteln mit Versuchsmaterialien gefüllt, die erste mit den Kerzen, die zweitemit Heftzwecken und die dritte mit Streichhölzern. Bei der zweiten Gruppe waren dieSchachteln leer, Kerzen, Heftzwecken und Streichhölzer lagen hier auf dem Tischverstreut.

Erstaunlicherweise wurde die Aufgabe von der zweiten Gruppe signifikant häufigerund schneller gelöst als von der ersten.

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Experiment K. DunckerExperiment K. Duncker

Duncker erklärt dieses Ergebnis wie folgtDuncker erklärt dieses Ergebnis wie folgt:

Die erste Gruppe lernt die Schachteln als Behälter fürKerzen, Heftzwecken und Streichhölzer kennen. DieseFunktion "Behälter“ ist anschließend so eng mit denSchachteln verknüpft, dass die Probanden ihr Denkenkaum noch davon lösen können und unfähig sind, dieSchachteln zu einem völlig anderen Zweck zu nutzen,nämlich als Standfläche für die Kerzen.

Duncker nennt dieses Phänomen funktionale Gebundenheit.

Die zweite Gruppe nimmt die Schachteln ohne die funktionale Bindung "Behälter"wahr. Die Versuchspersonen können sie daher völlig frei auch zu scheinbarungewöhnlichen Zwecken (z.B. als Standfläche) einsetzen.

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Fazit Experiment K. DunckerFazit Experiment K. Duncker

Die Versuchspersonen denken offenbarobjektorientiert 

Gegenstände werden zuerst unter dem Gesichtspunkt inKlassen eingeteilt, welche Operationen mit ihnen möglichsind. Eine Schachtel gehört damit für die erste Gruppezur Klasse der Objekte, auf denen Operationen wie"öffnen" und "schließen" erlaubt sind und die einenZustand wie "leer" oder "gefüllt" besitzen.

Diese Operationen bestimmen das Denken. Dabei übersieht diese Gruppe imGegensatz zur zweiten, dass Schachteln auch als Objekte einer Oberklasse mitallgemeineren Eigenschaften aufgefasst werden können, etwa als Objekte derKlasse quaderförmiger, flacher Gegenstände mit Operationen wie "als Unterlageverwenden", "stapeln" usw.

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Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?

Software früher:

Software heute:

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Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?

Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?Warum ist der Begriff OBJEKTORIENTIERUNGheute so wichtig?

Software früher:

ABLAUFORIENTIERTABLAUFORIENTIERT

• prozedural – imperativ• prozedural – imperativ

• Programmierer legt Ablauf genau fest• Programmierer legt Ablauf genau fest

• Oberfläche musste eigens codiert werden• Oberfläche musste eigens codiert werden

• Textorientierte Benutzerschnittstelle• Textorientierte Benutzerschnittstelle

Software heute:

OBJEKTORIENTIERTOBJEKTORIENTIERT

• Grafische Benutzeroberflächen• Grafische Benutzeroberflächen

• Mausbedienung  Ereignisorientierung• Mausbedienung  Ereignisorientierung

• Ablauf vom Benutzer abhängig (Parallelität möglich)• Ablauf vom Benutzer abhängig (Parallelität möglich)

• Code verteilt sich auf Objekte (Form, Buttons...)• Code verteilt sich auf Objekte (Form, Buttons...)

• Kapselung (nur zugelassene Methoden für Objekt)• Kapselung (nur zugelassene Methoden für Objekt)

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 Beziehungen(zw. Daten und Objekten)

 Ereignisse / Events

 Methoden / Operationen

 Beziehungen(zw. Gegenständen und Personen)

 Ereignisse

 Handlungen

 Eigenschaften

 Attribute

 Objekte

 Gegenstände/Personen

Reale Welt

Vergleich mit realer WeltVergleich mit realer Welt

Die objektorientierte Sichtweise der Dinge entspricht sehrunserer Erfahrungswelt und insbesondere der unserer Schüler.Deshalb wird ihr vor allem seit den 90er Jahren auf vielenGebieten der Vorzug gegeben.

Informationstechnik

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Beispiel: Objektorientierte SichtweiseBeispiel: Objektorientierte Sichtweise

Ein Objekt (Exemplar, Instanz) ist ein individuelles Exemplar vonDingen, Personen oder Begriffen. Es besitzt eine Objektidentität.

Objekt (Instanz aus der Klasse PKW)

 Porsche Porsche

Eigenschaft (Attribut)Attributwert:

 Farbe:gold Farbe:gold

Klasse: PKW

INSTANZ(Exemplar)

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Klassen und InstanzenKlassen und Instanzen

Eine Klasse beschreibt ein Objekt. Vergleichbar miteiner Schablone oder einem Muster.

Objektklassen in VB

Werkzeugleiste

Beispiel:

Jeder Schalter, der über dieWerkzeugleiste in das Programmeingebaut wird, ist somit eineINSTANZ der KLASSE derCommandButtons.

Alle Instanzen / Objekte verfügen überdie gleiche Menge von Attributen undMethoden und reagieren auf bestimmteEreignisse, das Aussehen kann jedochvöllig unterschiedlich sein.

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Schreibweise als ObjektdiagrammSchreibweise als Objektdiagramm

Name: Porsche

Farbe: gold

Schiebedach: falsch

Leistung: 340 PS

beschleunigen(5 m/s²)

tanken(70 l)

Attribute

Objektname

Methoden

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Schreibweise in PunktnotationSchreibweise in Punktnotation

Porsche[PKW].Gaspedal_treten = wahr

Ereignis

Porsche[PKW].Farbe = gold

Porsche[PKW].Beschleunigen(5m/s²)

Attribut

Methode

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Objekt/Attribut/Methode/EreignisObjekt/Attribut/Methode/Ereignis

Ein Objekt ist ein abgeschlossener Speicherbereich mit einer genau definiertenDatenstruktur (den Eigenschaften) und fest umrissenen Aufgaben. DieKommunikation mit einem Objekt erfolgt über Nachrichten. Jedes Objekt weiß,auf welche Nachrichten es mit welchen Methoden zu reagieren hat.Ein Objekt ist ein abgeschlossener Speicherbereich mit einer genau definiertenDatenstruktur (den Eigenschaften) und fest umrissenen Aufgaben. DieKommunikation mit einem Objekt erfolgt über Nachrichten. Jedes Objekt weiß,auf welche Nachrichten es mit welchen Methoden zu reagieren hat.

Attribute(Eigenschaften)

Ereignisse(Aktion von außen)

Methoden(Operationen)

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Objekte in der TextverarbeitungObjekte in der Textverarbeitung

Attribut

AusrichtungAusrichtung

Attributswert

linkslinks

AbsatzObjektAbsatz

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Objekte in der TextverarbeitungObjekte in der Textverarbeitung

Objekt

Attribut

Attributswert

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Methoden in der TextverarbeitungMethoden in der Textverarbeitung

Methode: NeuesDokument()

Was passiert eigentlich intern, wenn auf dasnebenstehende Icon geklickt wird?

Der Mausklick löst die Methode „NeuesDokument“aus, und es wird eine neue Instanz von der KlasseDokument im Fenster der Applikation (hier: Word)geöffnet.

In VBA-Code:

Documents.Add Dokumentype:=wdNewBlancDocument

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Methoden in der TextverarbeitungMethoden in der Textverarbeitung

Methode: DokumentSpeichern()

Was passiert, wenn auf das nebenstehendeIcon geklickt wird?

Der Mausklick löst die Methode„Dokumentspeichern“ aus, die als Parameter denPfad und Dateinamen benötigt.

In VBA-Code:

ThisDocument.SaveAs („C:\TEXTE\Info_OOP.DOC“)

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Klassen/Objekte/Attribute/Methoden in derTextverarbeitung (Beispiele)Klassen/Objekte/Attribute/Methoden in derTextverarbeitung (Beispiele)

Klasse(Objekte)

Attribute/Eigenschaften

Methoden/Operationen

ZEICHENZEICHEN

Schriftart

Schriftschnitt

Farbe

Unterstreichung ....

Markieren()

Kopieren()

Einfügen()

setzeSchriftart() ...

ABSATZABSATZ

Ausrichtung

Einzug_links, Einzug_rechts

Abstand_davor, Abstand_nach

Zeilenabstand

Tabstopps

Rahmen ...

Markieren()

Kopieren()

Einfügen()

setzeAusrichtung(zentriert)

setzeEinzug_links(1,2 cm)

setzeZeilenabstand(12 pt) ...

SEITESEITE

Papierformat

Seitenrand_oben, Seitenrand_rechts

Kopfzeile, Fußzeile

Spaltenzahl...

setzePapierformat(A4)

setzeSeitenrand_rechts(2 cm)

Drucken()

Seitenansicht()

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Die Klasse Zeichen

Klasse:

ZEICHEN

Objekt:

ein konkretesZeichen

z.B. A, x, 1 oder @

Attribute/

Eigenschaften

Schriftart

Schriftschnitt /-stil

Größe

Farbe

Unterstreichung

Position

...

Arial, Times New Roman, Symbol, ...

normal, kursiv, fett, unterstrichen, ...

12pt, 18pt, ...

rot, grün, blau, ...

ohne, einfach, doppelt, ...

normal, hochgestellt, tiefgestellt, ...

Methoden/Operationen

erstelle()

kopiere()

füge_ein()

setze_Schriftart()

setze_Position()

setze_Farbe()

setze_Größe()

setze_Stil()

lösche()

....

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Objektorientierung in anderenAnwendungenObjektorientierung in anderenAnwendungen

Attribute

FüllungFüllung

RahmenlinieRahmenlinie

etc. ...etc. ...

RechteckObjektRechteck

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•Problemorientierung als Ansatz für Problemlöseprozesseaufbauend auf Aufgabenstellungen aus der Erfahrungswelt derSchüler und deren Betrachtung im Zusammenhang vonModellierung - Strukturierung - Implementierung – Interpretation

•Objektorientierung als grundlegender Ansatz für Modellbildung undals didaktisches Hilfsmittel zum Verständnis verschiedensterAnwendungen

•Handlungsorientierung, insbesondere im Zusammenhang mit demEinsatz und der Nutzung von Informatiksystemen sowie den damitverbundenen Organisationsformen

•Projektorientierung als integraler Bestandteil des Unterrichts

siehe LP S. 17/18

Prinzipien im InformatikunterrichtPrinzipien im Informatikunterricht

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Quellen:

Lehrplan Informatik Gymnasium Sachsen 2004

http://www.friedrich-informatik.de/download/IT/RLFB7/Objektorientierung_Crashkurs.ppt

• Didaktische GrundsätzeS. 17

• Kl. 7 ZieleS. 20

• Kl. 7 LB 2S. 21

• Kl. 8 ZieleS. 23

• Kl. 8 LB 1S. 23

• Kl. 9 und 10 ZieleS. 26

• Kl. 11 und 12 LB 8C S. 31

• Kl. 11 und 12 LB 8DS. 32

Explizites Vorkommen im Lehrplan Informatik

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•Erarbeiten Sie eine Übersicht (Klassen,Instanzen, Attribute, Methoden) für dieObjektorientierung in weiteren Applikationen.

–Tabellenkalkulation

–Vektorgrafik

–Pixelgrafik

–Datenbanken (mit Blick auf ERM)

–HTML

–....

Was man hört, vergisst man.

Was man sieht, daran kann man sich erinnern.

Nur was man selbst tut, kann man verstehen.

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