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--- curricula:oberstufe:uv_ef-iv [2014/08/14 10:11] – [Vorhabenbezogene Konkretisierung] Sven Biermann
+++ curricula:oberstufe:uv_ef-iv [2016/03/31 19:02] (aktuell) – [2. Vorhabenbezogene Konkretisierung] Sven Biermann
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 ====== Konkretisierung EF-IV ======
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 ====== Grundlagen der objektorientierten Modellierung und Implementation einfacher Algorithmen am Beispiel eines Marsroboters in Greenfoot ======
 ===== Leitfragen =====
-//Wie lassen sich Gegenstandsbereiche informatisch modellieren und in einem Green¬foot-Szenario informatisch realisieren?//
+//Wie lassen sich Gegenstandsbereiche informatisch modellieren und in einem Greenfoot-Szenario informatisch realisieren? Wie lassen sich Aktionen von Objekten flexibel realisieren?//
 ===== Vorhabenbezogene Konkretisierung =====
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 Dazu werden zunächst konkrete Gegenstandsbereiche aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler analysiert und im Sinne des objektorientierten Paradigmas strukturiert. Dabei werden die grundlegenden Begriffe der Objektorientierung und Modellierungswerkzeuge wie Objektdiagramme und Klassendiagramme eingeführt.
-Im Anschluss wird die objektorientierte Analyse für das Greenfoot-Szenario Planetenerkundung durchgeführt. Die vom Szenario vorgegebenen Klassen werden von Schülerinnen und Schülern in Teilen analysiert und entsprechende Objekte anhand einfacher Problemstellungen erprobt. Die Ler-nenden implementieren und testen einfache Programme. Die Greenfoot-Umgebung ermöglicht es, Beziehungen zwischen Klassen zu einem späteren Zeitpunkt zu thematisieren. So kann der Fokus hier auf Grundlagen wie der Unterscheidung zwischen Klasse und Objekt, Attribute, Me-thoden, Objektidentität und Objektzustand gelegt werden.
+Im Anschluss wird die objektorientierte Analyse für das Greenfoot-Szenario Planetenerkundung durchgeführt. Die vom Szenario vorgegebenen Klassen werden von Schülerinnen und Schülern in Teilen analysiert und entsprechende Objekte anhand einfacher Problemstellungen erprobt. Die Ler-nenden implementieren und testen einfache Programme. Die Greenfoot-Umgebung ermöglicht es, Beziehungen zwischen Klassen zu einem späteren Zeitpunkt zu thematisieren. So kann der Fokus hier auf Grundlagen wie der Unterscheidung zwischen Klasse und Objekt, Attribute, Methoden, Objektidentität und Objektzustand gelegt werden.
-Da in diesem Unterrichtsvorhaben zudem zunächst auf die Verwendung von Kontrollstrukturen verzichtet wird und der Quellcode aus einer rein linearen Sequenz besteht, ist auf diese Weise eine Fokussierung auf die Grundlagen der Objektorientierung möglich, ohne dass algorithmische Probleme ablenken. Natürlich kann die Arbeit an diesen Projekten unmittelbar zum nächsten Unterrichtsvorhaben führen. Dort stehen Kontrollstrukturen im Mittelpunkt.
+Damit zunächst eine Fokussierung auf die Grundlagen der Objektorientierung möglich ist, ohne dass algorithmische Probleme ablenken, wird in den ersten drei Sequenzen dieses Unterrichtsvorhabens zunächst auf die Verwendung von Kontrollstrukturen verzichtet, so dass der Quellcode aus einer rein linearen Sequenz besteht.
+Die Möglichkeiten, komplexere Probleme mit einer rein linearen Befehlssequenz zu lösen, sind natürlich begrenzt. Die Arbeit an diesen Projekten kann fließend zur vierten Sequenz führen, bei der Kontrollstrukturen im Mittelpunkt stehen, sobald die grundlegenden Konzepte der Objektorientierung sicher verinnerlicht wurden.
+Das Ziel der vierten Sequenz besteht darin, das Verhalten von Objekten flexibel zu programmieren. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erarbeitung von Kontrollstrukturen. Die Strukturen "bedingte Anweisung" und "Wiederholung" werden an einfachen Beispielen eingeführt und anschließend anhand komplexerer Problemstellungen erprobt. Da die zu entwickelnden Algorithmen zunehmend umfangreicher werden, werden systematische Vorgehensweisen zur Entwicklung von Algorithmen thematisiert.
+Der Schwerpunkt der letzten Sequenz dieses Unterrichtsvorhabens liegt auf dem Einsatz von Variablen. Beginnend mit lokalen Variablen, die in Methoden und Zählschleifen zum Einsatz kommen, über Variablen in Form von Parametern und Rückgabewerten von Methoden, bis hin zu Variablen, die die Attribute einer Klasse realisieren, lernen die Schülerinnen und Schüler die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten des Variablenkonzepts anzuwenden.
 ===== Zeitbedarf =====
  Stunden
 ===== Sequenzierung des Unterrichtsvorhabens =====
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 ^Unterrichtssequenzen ^zu entwickelnde Kompetenzen ^Beispiele, Medien, Materialien ^
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-**1. Information, deren Kodierung und Speicherung**
+**1. Identifikation von Objekten und Klassen**
-(a) Informatik als Wissenschaft der Verarbeitung von Informationen
+(a) An einem lebensweltnahen Beispiel werden Objekte und Klassen im Sinne der objektorientierten Modellierung eingeführt.
-(b) Darstellung von Informationen
+(b) Objekte werden durch Objektdiagramme, Klassen durch Klassendiagramme dargestellt.
+%%(c)%% Die Modellierungen werden einem konkreten Anwendungsfall entsprechend angepasst.
 </WRAP>|<WRAP center column 100%>
 Die Schülerinnen und Schüler
-  * beschreiben und erläutern
+  * ermitteln bei der Analyse einfacher Problemstellungen Objekte, ihre Eigenschaften und ihre Operationen (M),
-  * nutzen
+  * stellen den Zustand eines Objekts dar (D),
+  * modellieren Klassen mit ihren Attributen und ihren Methoden (M),
+  * implementieren einfache Algorithmen unter Beachtung der Syntax und Semantik einer Programmiersprache (I),
+  * implementieren Klassen in einer Programmiersprache, auch unter Nutzung dokumentierter Klassenbibliotheken (I).
+  * analysieren und erläutern einfache Algorithmen und Programme (A),
+  * entwerfen einfache Algorithmen und stellen sie umgangssprachlich und grafisch dar (M),
+  * ordnen Attributen, Parametern und Rückgaben von Methoden einfache Datentypen zu (M),
+  * implementieren Algorithmen unter Verwendung von Variablen und Wertzuweisungen, Kontrollstrukturen sowie Methodenaufrufen (I),
+  * testen Programme schrittweise anhand von Beispielen (I),
+  * interpretieren Fehlermeldungen und korrigieren den Quellcode (I).
 </WRAP>|<WRAP center column 100%>
-//Beispiel//: Textcodierung
+//Beispiel//: Beispiele aus dem Alltag
-Kodierung und Dekodierung
 </WRAP> |
 |<WRAP center column 100%>
-**1. Information, deren Kodierung und Speicherung**
+**2. Analyse von Objekten und Klassen im Greenfoot-Szenario**
-(a) Informatik als Wissenschaft der Verarbeitung von Informationen
+(a) Schritte der objektorientierten Analyse, Modellierung und Implementation
-(b) Darstellung von Informationen
+(b) Analyse und Erprobung der Objekte im Greenfoot-Szenario
 </WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
-//Beispiel//: Textcodierung
+//Beispiel//: Das Greenfoot-Szenario „Planetenerkundung“
-Kodierung und Dekodierung
+Von der Realität zu Objekten\\
+Von den Objekten zu Klassen, Klassendokumentation\\
+Objekte inspizieren\\
+Methoden aufrufen\\
+Objektidentität und Objektzustand
 </WRAP> |
+|<WRAP center column 100%>
+**3. Implementierung einfacher Aktionen in Greenfoot**
+(a) Quelltext einer Java-Klasse
+(b) Implementation eigener Methoden, Dokumentation mit JavaDoc
+%%(c)%% Programme übersetzen (Aufgabe des Compilers) und testen
+</WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
+//Beispiel//: Programmierung einfacher Aktionen in Greenfoot
+Das Szenario "Planetenerkundung" wird gezielt um eigene Methoden zur Lösung einfacher Aufgaben ergänzt, das Programm übersetzt und schrittweise getestet.
+</WRAP> |
+|<WRAP center column 100%>
+**4. Algorithmische Grundstrukturen in Java**
+(a) Bedingte Anweisungen (if)
+(b) Verknüpfungen von Bedingungen durch die logischen Funktionen UND, ODER und NICHT
+%%(c)%% Wiederholungen (Schleifen mit while und for)
+(d) Systematisierung des Vorgehens zur Entwicklung von Algorithmen zur Lösung komplexerer Probleme
+</WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
+//Beispiel//: Programmierung komplexerer Aktionen in Greenfoot
+Für das Szenario "Planetenerkundung" werden gezielt Lösungen implementiert, so dass vorgegebene, einfache Probleme gelöst werden, die bedingte Anweisungen und Schleifen benötigen.
+</WRAP> |
+|<WRAP center column 100%>
+**5. Variablen und Methoden**
+(a) Implementierung eigener Methoden mit lokalen Variablen, auch zur Realisierung einer Zählschleife
+(b) Implementierung eigener Methoden mit Parameterübergabe und/oder Rückgabewert
+%%(c)%% Implementierung von Konstruktoren
+(d) Realisierung von Attributen
+</WRAP>|:::|<WRAP center column 100%>
+//Beispiel//: Erweiterung des Marsrovers um weitere Eigenschaften und Fähigkeiten
+Für das Szenario "Planetenerkundung" werden die Eigenschaften und Fähigkeiten des Marsrovers erweitert, z.B. um eine zusätzliche Energieverwaltung.
+</WRAP> |