Konzepte der OOP: Projekt dynamische Geometriesoftware

Hintergrundinformationen:

01_1_EinführungObjektorientierung.odt

0_TippsZumJavaEditor.odt

In der Schule wird im Mathematikunterricht oft mit einem dynamischen Geometrieprogramm (z.B. Euklid) gearbeitet. Eine vereinfachte Version des Programms wird den Schülern als Ziel für die folgenden Stunden vorgestellt. Anhand dieses Projektes lernen sie alle wichtigen Konzepte der Objektorientierung kennen.

Die erste Klasse – das einfachste Objekt in der Geometriesoftware ist der Punkt – wird gemeinsam entworfen. Die Schüler wiederholen dabei die Begriffe Attribut und Methode. Sie implementieren die Klasse GPoint dann mit Hilfe des Java-Editors. Die einzelnen Schritte sind im Skript (Kopiervorlage: 02_1_projekt_geoobjects.odt) ausführlich erklärt. Mit diesem Skript arbeiten die Schüler ab dieser Stelle weitgehend selbstständig.

Die Aufgabe des Lehrers besteht vor allem darin, die neu erlernten Konzepte zu sichern und an geeigneten Stellen immer wieder zusammenzufassen. Insbesondere beim Übergang zur abstrakten Klasse GeoObject sollte das Skript durch einen Lehrervortrag ergänzt werden (Präsentation 02_3_Vererbung.odp), da das Konzept der abstrakten Klassen und der Nutzen, der daraus gezogen werden kann, schwer verständlich ist. Hinzu kommt, dass zusammen mit den abstrakten Klassen außerdem gleichzeitig der TypeCast-Operator und auch die Polymorphie verstanden werden müssen. Als Ergänzung bietet es sich an dieser Stelle auch an, den zweiten Teil des Übungsblattes (01_4_ÜbungObjektvariablenVerstehen.odt) zu bearbeiten.

Natürlich ist der Lehrer während des gesamten Projekts gefragt, um Hilfestellungen beim Programmieren zu geben. Es erscheint uns undenkbar, dass die Schüler dieses Projekt vollständig ohne Hilfe z.B. als Hausaufgabe erledigen. Als Knackpunkt hat sich vor allem die mousePressed-Methode erwiesen, da dort je nach Shift-Tasten-Zustand und Lage der schon vorhandenen Punkte unterschiedliche Aktionen durchgeführt werden müssen. Im Skript ist daher ein Flussdiagramm enthalten, anhand dessen die Schüler die korrekte Umsetzung dieser Methode überprüfen können.

Die Ergänzung des Projekts um weitere Klassen ist dann nicht mehr so schwierig. Langsame Schüler können ggf. auch auf die Umsetzung der Klassen Kreis und Rechteck verzichten. Die Klasse Polygon sollte aber von allen Schülern umgesetzt werden, da sie das Konzept der Aggregation (eigentlich ist es hier sogar eine Komposition) deutlich macht. Für schnelle Schüler stehen weitere Ergänzungen bereit.

Sollten einzelne Schüler bei der Umsetzung einer Stufe ihr Programm vollständig „ruinieren“, können sie mit den bereitgestellten Lösungen zu jeder Stufe (Verzeichnisse: 02_GeoObjects/GeomObj_A – GeomObj_K) auf einem gesicherten Stand jederzeit neu einsteigen.

Am Ende sollte auf jeden Fall ein gemeinsamer Blick auf alle erstellten Klassen und ihre Beziehungen untereinander folgen (Präsentation 02_4_ÜberblickKlassen.odp).

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