Grundkenntnisse in der objektorientierten Programmierung sind heutzutage für propädeutische Informatikfächerkombinationen sowie für eine Vielzahl beruflicher Ausbildungen unabkömmlich. Diese Hausarbeit der Fachdidaktik Informatik widmet sich der Erstellung geeigneter Unterrichtmaterlien um eine kompakte Einführung in die wichtigsten Themengebiete der objektorientierten Programmierung zu vermitteln. Als Programmiersprache wurde Java verwendet, die behandelten objektorientierten Funktionalitäten eignen sich auch für den unkomplizierten Transfer auf andere Programmiersprachen. Alle Kurzaufgaben sind darauf ausgerichtet die Teilnehmer auf die Entwicklung eines einfachen Grafikprogramms vorzubereiten.
Inhaltsverzeichnis
1 Objekte und Klassen
1.1 Grundlegender Modellierungsansatz
1.1.1 Praxisszenario
1.2 Elemente einer Klasse
1.2.1 Methoden
1.2.2 Zugriffsmodifikatoren
1.2.3 Eigenschaften
1.2.4 Konstruktoren
1.2.5 Praxisaufgaben
2 Vererbung
2.1 Aufbau einer einfachen Klassenhierarchie
2.1.1 Praxisbezug
2.1.2 Praxisaufgaben
3 Einführung in Collections und Vererbung
3.1 Die Klasse ArrayList
3.2 Überblick zu den wichtigsten Interfaces und Klassen im Collectionsframework
4 Einführung in die GUI Entwicklung mit dem AWT
4.1 Ein Fenster mit Textausgabe
4.2 Layoutmanager
4.2.1 Praxisaufgaben
4.3 Komponenten und Container
4.4 Ereignisbehandlung
4.4.1 Weitere wichtige Ereignisse zur grundlegenden Benutzerinteraktion
4.4.2 Auswahl aus einer Liste
4.4.3 Mausereignisse und Schließen von Fenstern
4.4.4 Praxisaufgaben
4.5 Ein Fenster mit grafischer Ausgabe
4.6 Eine benutzerdefinierte Komponente
4.6.1 Praxisaufgaben
5 Lösungen
5.1 Aufgabe 3
5.2 Aufgabe 4
5.3 Aufgabe 5
5.4 Aufgabe 6
5.5 Aufgabe 7
5.6 Aufgabe 9
5.7 Aufgabe 10
5.8 Aufgabe13
5.9 Aufgabe 14
5.10 Aufgabe 16
5.11 Aufgabe 17
5.12 Aufgabe 22
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung von Unterrichtsmaterialien, die Lernenden den Erwerb grundlegender Kenntnisse in der objektorientierten Programmierung (OOP) unter Verwendung der Sprache Java in der Sekundarstufe II ermöglichen.
- Grundkonzepte der objektorientierten Modellierung (Klassen und Objekte)
- Konzepte der Vererbung und Klassenhierarchien
- Einsatz des Java Collection Frameworks zur Datenverwaltung
- Grundlagen der grafischen Benutzeroberflächenentwicklung (GUI) mit dem Abstract Windowing Toolkit (AWT)
- Praktische Implementierung von Ereignisbehandlung und benutzerdefinierten Komponenten
Auszug aus dem Buch
1.1 Grundlegender Modellierungsansatz
Die Realität die uns Menschen umgibt, lässt sich grundlegend in zwei Bemessungskategorien aufteilen : Raum und Zeit. Wie in vielen Bereichen soll Technik dazu dienlich sein, Vorgänge aus der menschlichen Umwelt, kontrollierbarer und einfacher bzw. rationalisierbarer zu machen, so dass der Alltag leichter bewältigt werden kann und sich gesellschaftlich höhere Standards etablieren können. Betrachtet man die technische Entwicklung eine Vielzahl von Maschinen und Werkzeugen, so kann festgestellt werden, dass eine stetige Erhöhung der Funktionalität und eine Verbesserung des Zusammenspiels stattfindet. Genau das gleiche kann man auch in der Softwaretechnik beobachten und deren Anwendungsmöglichkeiten sind je nach Vielseitigkeit der Ausprägungen in den jeweiligen Subdisziplinen der Bereiche Wissenschaft, Ingenieurwesen, Wirtschaft und Organisation sehr vielseitig. Agiert man nun als Anwender oder Entwickler mit Softwaresystemen, so kann man feststellen, dass Software immer wieder einen Teil der Realität abbildet, der vereinfacht bedient, sicherer oder günstiger gestaltet werden soll.
Genauso wie wir unsere Sprache zur Beschreibung von beliebigen Sachverhalten nutzen können, ist das auch zu einem sehr hohen Grad mit Software möglich. Untersuchen wir einfache Sätze, stellen wir fest, dass wir einen großen Anteil von Aussagen mit Nomen, Verben und Adjektive beschreiben können. Während Nomen oftmals konkrete vorstellbare Objekte definieren (z.B. Haus, Auto, etc.) beschreiben Verben häufig Vorgänge (z.B. öffnen, fahren, etc.). Vorgänge sind oftmals in der Realität durch die Einhaltung bestimmter Reihenfolgen von Aktivitäten gekennzeichnet und benötigen immer eine bestimmte Zeit. Eigenschaften, in der Grammatik auch als Adjektive bekannt, beschreiben wiederum Details zu Objekten oder Vorgängen/Prozessen z.B. « Das Haus ist grün » oder « Das Auto fährt langsam ».
Zusammenfassung der Kapitel
1 Objekte und Klassen: Einführung in die grundlegende Modellierung von Objekten und deren Eigenschaften sowie Methoden in Java.
2 Vererbung: Erläuterung der Bildung von Klassenhierarchien zur logischen Strukturierung und Wiederverwendung von Code.
3 Einführung in Collections und Vererbung: Darstellung der Verwaltung von Objektsammlungen mittels ArrayList und ein Überblick über das Java Collection Framework.
4 Einführung in die GUI Entwicklung mit dem AWT: Anleitung zur Erstellung grafischer Benutzeroberflächen, einschließlich Layoutmanagement und Ereignisbehandlung.
5 Lösungen: Detaillierte Programmbeispiele und Quellcode-Lösungen zu den in den Kapiteln gestellten Praxisaufgaben.
Schlüsselwörter
Objektorientierte Programmierung, Java, Klassen, Objekte, Vererbung, Datenmodellierung, Collection Framework, ArrayList, GUI-Entwicklung, AWT, Layoutmanager, Ereignisbehandlung, ActionListener, Softwaretechnik, Programmierung Lernen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit bietet eine fundierte Einführung in die objektorientierte Programmierung mit Java, speziell konzipiert als Unterrichtsmaterial für die Sekundarstufe II.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die Objektmodellierung, Vererbungsmechanismen, Datenstrukturen innerhalb des Collection Frameworks sowie die Entwicklung grafischer Benutzeroberflächen mit dem AWT.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Vermittlung von praktischen Programmierkenntnissen und das Verständnis für das Paradigma der objektorientierten Softwareentwicklung anhand von nachvollziehbaren Beispielen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein praxisorientierter didaktischer Ansatz gewählt, der Theorieblöcke mit konkreten Code-Beispielen und instruktiven Praxisaufgaben kombiniert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die schrittweise Einführung von Klassen und Objekten, deren Erweiterung durch Vererbung, die Nutzung von Java-Listen und die Implementierung von interaktiven Fensteranwendungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Objektorientierung, Java, Vererbung, Collection Framework, AWT, GUI-Entwicklung und Ereignisbehandlung.
Wie wird die GUI-Entwicklung vermittelt?
Die GUI-Entwicklung wird anhand des AWT-Frameworks erklärt, wobei der Fokus auf dem Layoutmanagement und der Reaktion auf Benutzerereignisse wie Mausklicks liegt.
Welche Rolle spielen die Praxisaufgaben?
Die Praxisaufgaben dienen der aktiven Anwendung des Gelernten, wobei die Lösungen am Ende des Buches zur Selbstkontrolle bereitgestellt werden.
- Quote paper
- Daniel Krüger (Author), 2016, Unterrichtsmaterial zum Erwerb von Kenntnissen in der objektorientierten Programmierung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/354790
