Gegenüberstellung von 3 Eingangsbeispielen zur Objektorientierten Programmierung in der Schule


Seminararbeit, 2007

18 Seiten


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Objektorientierte Programmierung in der Schule
1.1 Einführung zu Threshold-Concepts
1.2 Objektorientierung als Threshold in der Schule

2 Einführung von Objektorientierung in der Schule
2.1 Das Geheimnis der Einführungsbeispiele
2.2 Beispiel 1 - Flaschendrehen
2.3 Beispiel 2 - System Schule
2.4 Beispiel 3 - System Post

3 Implementierung der Einführungsbeispiele
3.1 ÜberblickGreenfoot
3.2 Greenfoot-Realisierung vom Flaschendrehen
3.3 Greenfoot-Realisierung vom System Schule (Ansatzüberlegungen)
3.4 Greenfoot-Realisierung vom System Post
3.5 Vergleich der Greenfoot-Realisierungen

4 Fazit

5 Literaturverzeichnis

1 Objektorientierte Programmierung in der Schule

In den Informatik-Lehrplänen der einzelnen Bundesländer ist das Objektorientierte Programmieren nur sporadisch zu finden.

Im Berliner Rahmenplan ist von Ansätzen einer objektorientierten Sichtwei- se die Rede, im Brandenburger ist immerhin das objektorientierte Modellieren enthalten.

Eigene Erfahrungen und solche, die im Seminar gesammelt wurden, liessen darauf schliessen, dass die Informatiklehrer selbst eine Vielzahl an Meinungen über die Relevanz objektorientierter Programmierung (in der Schule) haben. So sind manche davon überzeugt, dass es sich dabei um das Programmier- konzept der Zukunft handelt und unbedingt so früh wie möglich vermittelt werden muss. Für andere wiederum stehen Kompetenzen wie Teamfähigkeit, Verlässlichkeit oder Selbstorganisation an oberster Stelle, da diese ausreichen, um später im Leben nahezu jede Situation zu meistern, oder zumindest zu wissen, wo es anzusetzen gilt.

Ebenso vielfältig wie die Meinungen zum Thema selbst, sind auch die Herangehensweisen der verschiedenen Lehrer, wie man Objektorientierung einführt, was es an Nutzen bringt und wo sich Schwierigkeiten ergeben könnten.

1.1 Einführung zu Threshold-Concepts

Recht modern und in vielen Punkten plausibel ist der Ansatz der ThresholdConcepts, den ich hier kurz erläutern möchte, bevor ich ihn verwende.

Der Begriff des Threshold-Concept leitet sich aus dem englischen Wort threshold: dt. Schwelle ab und lässt sich leidlich mit dem Begriff Schwellen-Konzept übersetzen. Oft spricht man auch nur von Thresholds.

Es geht dabei um sogenannte Kern-Inhalte der Informatik, fundamentale Ideen, die eine Art Grundstein legen für das weitere Vorgehen an einen Themenbereich und die ganz zentral in der Disziplin verankert sind[1].

Die Definition eines beliebigen Informatik-Themas als Threshold liegt an je- dem selbst. Es gibt jedoch ein paar Bereiche, die mit wenig Widerspruch als fundamentale Ideen der Informatik und als Threshold bezeichnet werden. Im Threshold-Draft von Boustedt und seinen Mitarbeitern[2] werden zwei Bereiche als Thresholds herausgehoben, das Objektorientierte Programmieren und das Arbeiten mit Speicher und Zeigern. Es gibt aber noch weitere Themen, die andernorts als Thresholds gehandhabt werden, wenn auch teilweise nicht so bezeichnet, so z.B. die Rekursion.

1.2 Objektorientierung als Threshold in der Schule

Im Alltag des Informatikunterrichts gibt es teilweise andere Ansichten, welche Themengebiete als Thresholds gesehen werden.

Häufig ist es wieder das Konzept der Rekursion, welches meist schon in der Mathematik behandelt wurde, doch oft nicht verstanden. Für einige stellt auch das (imperative) Programmieren selbt, die Möglichkeit, dem Computer Befehle zu erteilen, ein schwellenartiges Konzept dar.

Bei einem Bereich sind sich jedoch sehr viele Lehrer einig, dass es als ThresholdConcept gilt, wenn auch die Bezeichnung Threshold als solche nicht benutzt wird: Das Konzept der Objektorientierten Programmierung.

Das Objektorientierte Programmieren (OOP) ist die weiterführende Art, Com- puterprogramme zu entwickeln. Sie ist die modernste Art und die letzten Jahre haben gezeigt, dass kein Weg zur professionellen Programmierung an der OOP vorbeiführt.

Folgende Fragen bleiben dennoch:

- Müssen Schüler mit OOP in dem Masse konfrontiert werden, dass ein weiteres Voranschreiten im Stoff keinen Sinn macht, ohne dass sie von jedem Schüler vollständig verstanden wurde?
- Oder ist die Imperative Programmierung ausreichend, um einen Einblick in die Computerprogrammierung zu erhalten?
- Muss man nicht, gerade um einen realistischen Einblick in moderne Softwareentwicklung zu erhalten, die OOP zeigen, schliesslich ist es genau das, was in der Realität benutzt wird?
- Ist der Stoff im Informatikunterricht (und die Imperative Programmierung) nicht anspruchsvoll genug, so dass die OOP vielleicht eher das i-Tüpfelchen bilden sollte?

Diese Fragen sind nicht unbedingt leicht zu beantworten, da jede Sichtweise ihre Berechtigung hat. Auch kommt es immer auf das Vorwissen der Schüler an, ihr mitgebrachtes Interesse, und auf die Art des Unterrichts (Grundkurs, Leistungskurs).

Ausserdem ist in vielen Bundesländer noch immer nicht die Frage geklärt, welche Priorität der Informatikunterricht als Fach generell inne haben soll.

Diese Schwierigkeit, die Wichtigkeit der OOP in der Schule zu bestimmen, ist auch der Grund dafür, weshalb es dazu in den Lehrplänen wenig Konkretes gibt. Es wird meist den Lehrern selbst überlassen, diese Fragen für ihren Unterricht zu beantworten.

2 Einführung von Objektorientierung in der Schule

Wir haben uns einmal für die Objektorientierte Programmierung in der Schule entschieden.

Um diese einzuführen gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Eine Variante ist das Vorangehen ganz nach dem Lehrbuch, mit wenig Ablenkung und sehr viel geballten Fakten und Theorien. Wie in jedem anderen Fachgebiet auch, besteht dabei eine besonders hohe Informationsdichte und es kann viel Wissen in recht kurzer Zeit vermittelt werden. Der Nachteil wäre dabei, dass der Unterricht oft als recht trocken empfunden wird, was zu Nebentätigkeiten der Schüler führen könnte. Auch ist hohe Konzentration nötig um dem Stoff folgen zu können, wodurch vermutlich auch mehrere Schüler Gefahr laufen, einfach stofflich auszusteigen.

Die Schüler könnten auch direkt ins Geschehen geworfen werden, indem sie imperativ einen Bereich programmieren (oder ändern) sollen, der Teil einer Klasse ist, und sie erst später erkennen, dass sie einen Bestandteil einer ObjektStruktur erstellt haben.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Schüler losgelöst von jeglicher Programmierung, mit Objekten und deren Eigenschaften vertraut zu machen und Analogien im Alltag zu finden, in denen ähnliche Strukturen wie in der Objektorientierung zu erkennen sind.

Interessanterweise fällt das Verständnis von Objektorientierung häufig denen leichter, die noch nie etwas mit Imperativer Programmierung zu tun hatten, im Gegensatz zu denen, die bereits Erfahrung im imperativen Programmieren haben. Das Problem besteht darin, die traditionelle Denkweise des Kontrollbe- sitzes aufzugeben, wie sie in prozeduralen Programmen existiert. Statt dessen müssen die begrenzten Kenntnisse eines Objekts verlässlich ausreichen um eine entsprechende Aufgabe zu lösen[3]. Menschen, die es nicht gewohnt sind, imperativ zu programmieren (vermutlich noch nie programmiert haben), fällt es in der Regel leichter, sich auf die Struktur von Klassen und Objekten mit Eigenschaften einzulassen.

2.1 Das Geheimnis der Einführungsbeispiele

Didaktische Forschungen haben gezeigt, dass sich Sachverhalte am besten einprägen, wenn man sogenannte Mind Maps kreiert, d.h. wenn man möglichst viele thematische Verknüpfungen im Gehirn zum Sachverhalt schafft. Diese Verknüpfungen machen nur dann Sinn, wenn sie sich auf bekanntes Wissen beziehen, auf Dinge, die die Schüler ganz sicher kennen, mit denen sie im täglichen Leben konfrontiert werden.

Bei dem Thema Objektorientierung liegt der Grundzusammenhang, nämlich der der Klassen und Objekte, die bestimmte Eigenschaften haben, ausserhalb der Computerwelt. Dieser Zusammenhang ist ein ganz natürlicher, der sich sogar noch viel häufiger im Alltag finden lässt als in Computerprogrammen. Deshalb bietet sich für die Einführung in die OOP ein solches Eingangsbeispiel aus der Lebenswelt des Schülers sehr gut an.

Wenn dann die Struktur ersichtlich und verständlich ist, dann lässt sich das im jeweiligen Beispiel gezeigte System auch schematisch programmieren und die auf Objekte bezogene Struktur ergibt Sinn. Das ganze kann ohne Programmierkenntnisse geschehen, denn das Elementare ist die Struktur, die dem jeweiligen Beispielsystem zu Grunde liegt.

2.2 Beispiel 1 - Flaschendrehen

Das Spiel Flaschendrehen kennen die meisten Schüler. Es ist sehr einfach gehalten und wir betrachten es in f]olgender Variante:

Es können beliebig viele Spieler teilnehmen, mindestens jedoch 2. Jeder Spie- ler hat ein Startkapital von Chips, Coins, EUR-Cent oder sonstigen Einheiten, um die gespielt wird. Wir werden fiktive Coins benutzen. Jeder Spieler setzt zu Beginn einer Runde einen bestimmten Betrag verdeckt aufs Spiel. Die übrigen Spieler wissen nichts vom konkreten Einsatz eines jeden anderen. Die Spieler sitzen vorzugsweise im Kreis und eine Flasche in der Mitte wird gedreht und bleibt auf einen Spieler zeigend still liegen. Dieser Spieler gewinnt seinen Ein- satz mit 2 multipliziert zurück und bekommt die fiktiven Coins aus der Bank (nicht von seinem Einsatz-Feld!). Sämtliche Einsätze, die gesetzt wurden (auch der Einsatz des Gewinners) sind verloren und gehen an die Bank. Eine neue Runde beginnt.

Bei weniger Spielern empfiehlt es sich, vor dem Spielen etwas in die Bank einzuzahlen, bei mehr Spielern deckt sich Gewinn und Verlust dann besser.

Es gibt die Klasse der SPIELER. Jeder Spieler verfügt über folgende Eigen- schaften: Sein Kapital und seinen konkreten Einsatz in der aktuellen Runde des Spiels. Die Klasse SPIELER ist fertig konstruiert und sieht so aus:

SPIELER

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]


[1] Schwill, 1994

[2] Boustedt, Eckerdal, McCartney, Moström, Ratcliffe, Sanders und Zander: Threshold Concepts in Computer Science: a multi-national empirical investigation, 2006

[3] Kent Beck: A Laboratory For Teaching Object-Oriented Thinking, 1989

Ende der Leseprobe aus 18 Seiten

Details

Titel
Gegenüberstellung von 3 Eingangsbeispielen zur Objektorientierten Programmierung in der Schule
Hochschule
Freie Universität Berlin  (Institut für Informatik)
Autor
Jahr
2007
Seiten
18
Katalognummer
V177055
ISBN (eBook)
9783640986873
ISBN (Buch)
9783640986927
Dateigröße
458 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
OOP, objektoriente, programmierung, schule
Arbeit zitieren
Bertram Becker (Autor), 2007, Gegenüberstellung von 3 Eingangsbeispielen zur Objektorientierten Programmierung in der Schule, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/177055

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