Modelle der Informatik, informatische Modellierung – was ist eigentlich Objektorientierung? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Daten und Informationen Modellbegriff Modelle im Informatikunterricht Begriff der informatischen Modellierung Begriff eines Modells der Informatik Beispiele Einordnung der Objektorientierung 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informationen und Daten Repräsentation und Interpretation ursprüngliche Informationen geeignete Darstellung der Informationen (z.B. Sprache, Skizze, Grafik, Folie, ...) neue Informationen 07.-10. Februar 2005 Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Im Abbildungsprozess entstehen Daten als Repräsentanten der ursprünglichen Information Im Interpretationsprozess entstehen aus den Daten neue Information © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Modellbegriff Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 „Modell (Philosophie), in der Alltags- und Wissenschaftssprache ein Objekt, das durch eine Struktur-, Funktions- oder Verhaltensanalogie zu einem Original erlaubt, dieses in schematisierter, auf wesentliche Züge komprimierter Darstellung wiederzugeben.“ Quelle: Microsoft® Encarta® Enzyklopädie 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation. 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Modelle im Informatikunterricht Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Didaktisches Werkzeug ¾ zur Veranschaulichung – z.B. Blockschema ¾ zum Verständnis – z.B. Prinzip der Objektorientierung ¾ ... Ergebnis im Prozess informatischer Modellierung ¾ ... 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Modelle im Abbildungsprozess ursprüngliche Informationen Abbildungsprozess Daten entstehen als Repräsentanten der Information Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 neue Informationen Interpretationsprozess aus Daten entstehen neue Information Darstellung der Informationen als Abbild auf der Maschine in Form von Daten 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Modelle im Abbildungsprozess Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 reale Probleme/ reale Prozesse/ Informationen Abbildung von Informationen in Daten unter Verwendung von Modellen Abbildung Quelle [6] 07.-10. Februar 2005 Abbild auf der Maschine/ Daten © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Begriff der informatischen Modellierung Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Forderungen an ein „informatisches Modell“: ¾ Trennung wesentlicher und unwesentlicher Merkmale des Wirklichkeitsausschnittes entsprechend dem Ziel der Modellbildung ¾ Formulierung des Modells entsprechend der zur Verfügung stehenden Informatiksysteme und somit der Arbeit mit dem Modell ¾ Kenntnis zu den Grenzen des Modells ¾ Das Modell muss einer algorithmischen Behandlung zugänglich sein 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modellierung Modelle der Informatik Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Informatische Modellierung Prozess, der als Ergebnis ein informatisches Modell liefert. Modelle der Informatik Alle Modelle im Sinne des Modellbegriffs, die in der Informatik verwendet werden. Ergebnisse informatischer Modellierung können (müssen jedoch nicht zwangsläufig) ein Modell der Informatik darstellen. 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modelle im Abbildungsprozess reale Probleme/ reale Prozesse/ Informationen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Tabellenkalkulation z.B. Struktur der Tabelle(n), Berechnungen und Grafiken Abbildung Quelle [6] 07.-10. Februar 2005 Abbild auf der Maschine/ Daten © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modelle im Abbildungsprozess reale Probleme/ reale Prozesse/ Informationen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Präsentationen z.B. Struktur der Darstellung der Informationen, Gestaltung und Wechselwirkungen Abbildung Quelle [6] 07.-10. Februar 2005 Abbild auf der Maschine/ Daten © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modelle im Abbildungsprozess reale Probleme/ reale Prozesse/ Informationen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Datenmodellierung für Datenbanken z.B. Objekte, deren Eigenschaften und Beziehungen; relationale Modellierung Abbildung Quelle [6] 07.-10. Februar 2005 Abbild auf der Maschine/ Daten © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modelle im Abbildungsprozess reale Probleme/ reale Prozesse/ Informationen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Programmierung z.B. Konstruktion des Modells (Programms) unter Verwendung von Algorithmen- und Datenstrukturen Abbildung Quelle [6] 07.-10. Februar 2005 Abbild auf der Maschine/ Daten © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modellierung Modell der Informatik Was ist Objektorientierung? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Ein Beispiel ... 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz „Applikationsorientierte“ Betrachtung Textdokumente Dokumente in Tabellenkalkulationen Grafikdokumente „Objektorientierte“ Betrachtung Zitate Fotografien Grafiken ... oder vielleicht besser „klassenorientierte“ Betrachtung? Informatische Modellierung Modell der Informatik Was ist Objektorientierung? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Objektorientierung (zum Beispiel) im Sinne objektorientierter Programmierung (OOP) Ein Programmiermodell – Programm als Zusammenfassung miteinander kommunizierender konkreter Objekte (Sammlung von Datenstrukturen und Routinen) ⇒ Ergebnis ist ein informatisches Modell 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Informatische Modellierung Modell der Informatik Was ist Objektorientierung? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Objektorientierung im Sinne eines didaktischen Modells, eines didaktischen Werkzeugs Übertragung der objektorientierten Betrachtungsweise als Modell zur Beschreibung und Anwendung von Applikationen ⇒ Modell der Informatk 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Beispiele für Lehrplanbezug – Mittelschule Sachsen Klasse 7 Lernbereich 2: Computer nutzen und anwenden: Objekte – Attribute – Operationen Klasse 8 Lernbereich 1: Informationen repräsentieren: Klassen und Objekte Klasse 10 Lernbereich 1: Komplexe Anwendersysteme 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Beispiele für Lehrplanbezug – Gymnasium Sachsen Abschnitt – Didaktische Grundsätze „Objektorientierung als grundlegender Ansatz für Modellbildung und als didaktisches Hilfsmittel zum Verständnis verschiedener Anwendungen“ 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Beispiele für Lehrplanbezug – Gymnasium Sachsen Klasse 7 Lernbereich 2: Computer benutzen – Elemente und Strategien Klasse 8 Lernbereich 1: Informationen repräsentieren Profilbezogene informatische Bildung 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Begriff – Klasse „Mit Klasse bezeichnet man den Bauplan von gleichartigen Objekten. Man sagt auch Objekttyp.“ Zitat Quelle [2] Begriff – Objekt „Objekte sind Dinge, Lebewesen oder Sachverhalte der uns umgebenden Welt. Alle Objekte einer Klasse haben die gleichen Attribute und die gleichen Methoden.“ Zitat Quelle [2] Begriff – Methode Methoden einer Klasse beschreiben das mögliche Verhalten von Objekten. Durch die Anwendung einer Methode kann der Zustand eines Objekts (gelesen oder) verändert werden. 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Klassen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 KLASSENNAME NACHRICHT Attribut 1 Attribut 2 ... Attribut n Absender Empfänger Kopieempfänger Betreff Text Methode 1 () Methode 2 () ... Methode m () Senden() Antworten(Text) Weiterleiten(Empfänger) AnhangEinfügen(Dateiname) 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Objekte Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Objektname : KLASSENNAME E-Mail1 : NACHRICHT Attribut 1 = „Attributwert 1“ Attribut 2 = „Attributwert 2“ ... Attribut n = „Attributwer n“ Absender = „[email protected]“ Empfänger = „[email protected]“ Kopieempfänger = „[email protected]“ Betreff = „Kinobesuch“ Text = „Hallo Nicole ...“ 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Punktnotation Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 E-Mail1 : NACHRICHT E-Mail1. Absender = „[email protected]“ E-Mail1. Empfänger = „[email protected]“ E-Mail1. Kopieempfänger = „[email protected]“ E-Mail1. Betreff = „Kinobesuch“ E-Mail1. Text = „Hallo Nicole ...“ E-Mail1.Senden() E-Mail1.Antworten(Ja) E-Mail2.Senden() 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Beziehungen zwischen Klassen Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 DOKUMENT enthält > Ein Beispiel für ein Klassendiagramm ABSATZ enthält > ZEICHEN 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Beziehungen zwischen Objekten Ein Beispiel für ein Objektdiagramm Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Kurzgeschichte : DOKUMENT Überschrift : ABSATZ Schluss : ABSATZ unvermittelter_Beginn : ABSATZ Zeichen1 : ZEICHEN 07.-10. Februar 2005 Höhepunkt : ABSATZ Zeichen2 : ZEICHEN ... © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Ein Beispiel für das Erschließen „neuer“ Applikationen DOKUMENT ABSATZ t> en th äl FOLIE ZEICHEN äl th en t> 07.-10. Februar 2005 enthält > enthält > enthält > TEXTFELD GRAFIK © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung als didaktisches Modell Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Ein Beispiel für das Erschließen „neuer“ Applikationen und Strukturen DOKUMENT en th äl t> ABSATZ enthält > 07.-10. Februar 2005 enthält > enthält > enthält > TABELLE ZELLE GRAFIK ZEICHEN © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Beispiel für Klasse 7 Mittelschule LB 1: Computer verstehen: Daten und Strukturen Lernzielebene: Gestalten von Verzeichnisstrukturen auf dem Computer Gymnasium LB 2: Computer benutzen - Elemente und Strategien Lernzielebene: Kennen der Datenorganisation 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Analysiere die dargestellte Struktur. Welche Objekte kannst du erkennen? Stelle diese in einem Objektdiagramm grafisch dar. Nenne Eigenschaften (Attribute) ausgewählter Objekte. Gib für diese Objekte eine Objektkarte an. 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Quelle [1] Seite 88 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Quelle [1] Seite 89 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Beispiel für ... Mittelschule Klasse 8 LB 1: Informationen repräsentieren: Klassen und Objekte Lernzielebene: Beherrschen der Zuordnung zwischen Objekten und Klassen Gymnasium Klasse 7 LB 2: Computer benutzen - Elemente und Strategien Lernzielebene: Beherrschen typischer Handlungen bei der Nutzung von Anwendungen - Objekte auswählen - Attribute festlegen - Methoden nutzen 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Objektorientierung neue Aufgabenkultur? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Analysiere die Struktur des dargestellten Dokuments. Stelle diese Struktur unter Verwendung eines Objektdiagramms (Klassendiagramms) grafisch dar. Quelle [1] Seite 109 Gestalte ein analoges Dokument unter Verwendung einer dir vertrauten Software, zum Beispiel der Textverarbeitung oder der Tabellenkalkulation. Stelle nun die Struktur des so entstandenen Dokuments auch als Objektdiagramm (Klassendiagramm) dar. Vergleiche beide Diagramme. Was stellst du fest? 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Darstellung – Beziehungen zwischen Objekten Ein Beispiel für ein Objektdiagramm Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Homepage : DOKUMENT Überschrift : ABSATZ Tabelle1 :TABELLE Bild1 : GRAFIK Text2 : ABSATZ Zeichen1 : ZEICHEN 07.-10. Februar 2005 Text1 : ABSATZ Bild2 : GRAFIK Zeichen2 : ZEICHEN ... ... © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 TABELLE t> en th äl äl th en Ein Beispiel für ein Klassendiagramm t> Darstellung – Beziehungen zwischen Objekten ZELLE en th äl < t> ABSATZ enthält > äl th en t DOKUMENT enthält > GRAFIK ZEICHEN 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Quellen und weiterführende Literatur Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 [1] L. Engelmann: Informatische Grundbildung Band 2; PAETEC Verlag 2004; ISBN 3-89818-610-5 [2] L. Engelmann: Informatik 6/7 By G; DUDEN-PAETEC Schulbuchverlag 2005; ISBN 3-89818-608-3 [3] L. Engelmann: Basiswissen Schule Informatik Abitur; PAETEC Verlag 2003; ISBN 3-89818-065-4 [4] E. Frey, P. Hubwieser, F. Wienhard: Informatik 1 – Objekte, Strukturen, Algorithmen, Ernst Klett Verlag 2004; ISBN 3-12-731466-3 [5] P. Brichzin, U. Freiberger, K. Reinhold, A. Wiedemann: Ikarus Natur und Technik Teilabdruck; Oldenbourg Schulbuchverlag 2004; ISBN 4-486-88286-4 [6] R. Buttke: Vortrag – Informatische Modellierung; Hohenstein-Ernstthal 09.10.2003 Vortragsfolien: http://www.sn.schule.de/~buttke/files/modellierung.pdf [7] R. Buttke: Vortrag – Aspekte des neuen Lehrplans - Klassenstufen 7 und 8; Meißen 19./20.04.2004; Chemnitz 27.04.2004; Vortragsfolien: http://www.sn.schule.de/~buttke/files/rtinf_2004_2_vortrag1.pdf 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Quellen und weiterführende Literatur Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 [8] SMK: Lehrplan Informatik Mittelschule/Sachsen Quelle: http://www.sn.schule.de/~ci/download/lp_ms_informatik.pdf [9] SMK: Lehrplan Informatik Gymnasium/Sachsen Quelle: http://www.sn.schule.de/~ci/download/lp_gy_informatik.pdf [10] Handreichung zum Lehrplan Informatik der Mittelschule für die Klassenstufen 7 und 8 Technische Universität Dresden; Fakultät für Informatik; Arbeitsgruppe Didaktik der Informatik/Lehrerbildung Dresden, Juli 2004 [11] Handreichung zum Lehrplan Informatik – Gymnasium - für die Klassenstufen 7 und 8 Technische Universität Dresden; Fakultät für Informatik; Arbeitsgruppe Didaktik der Informatik/Lehrerbildung Dresden, Juli 2004 [12] Microsoft® Encarta® Enzyklopädie 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz Modelle der Informatik, informatische Modellierung – was ist eigentlich Objektorientierung? Tag des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sachsen 2005 Kontakt Robby Buttke Regionalschulamt Chemnitz Annaberger Straße 119 09120 Chemnitz Gymnasium Oelsnitz/Erzg. Badstraße 1 09376 Oelsnitz/Erzgeb. Tel.: (037298) 337 – 0 Fax: (037298) 337 – 18 [email protected] http://www.sn.schule.de/~buttke 07.-10. Februar 2005 © R. Buttke / Fachberater für Informatik / Gymnasien RSA Chemnitz
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