Projekt Funktionsplotter

Ziel des Projekts ist die objektorientierte Programmierung eines einfachen Funktionsplotters in Java. Dieser soll Funktionsterme, die über ein Textfeld eingegeben werden, in einem Koordinatensystem mit skalierbaren Achsen darstellen können.
 

Schülerinnen und Schüler sollen einen Plotter entwickeln, mit dem ganzrationale, gebrochenrationale und Potenzfunktionen dargestellt werden können. Die Aufgabenstellung schließt die Entwicklung eines Termparsers ein. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der engen Korrespondenz der Syntaxdiagramme mit der Implementierung der Klassen. Das hier vorgestellte Material richtet sich an erfahrende Informatiklehrerinnen und -lehrer. Es stellt die Sachanalyse dar und schlägt didaktische Reduktionen und einen Aufbau für die Unterrichtseinheit vor. Die enthaltenen Diagramme und Quelltexte sind auch für den Einsatz im Unterricht konzipiert.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • Syntaxregeln für den Aufbau von Termen finden und formulieren können.
  • rekursiv aufgebaute Syntaxdiagramme lesen und erstellen können.
  • eine kontextfreie Grammatik formulieren und nutzen lernen.
  • die Rekursion als mächtiges Programmierkonzept kennen und nutzen lernen.
  • die Struktur "Stapel" entwickeln, kennen und nutzen lernen.
  • geeignete Klassenstrukturen entwickeln und die entsprechenden Klassen codieren.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaObjektorientierte Programmierung eines Termparsers und Funktionsplotters in Java
AutorKarl Georg Kristin
FachInformatik
ZielgruppeSekundarstufe II; vorauszusetzen sind Erfahrungen im objektorientierten Programmieren
Zeitraum5-10 Doppelstunden, je nach angestrebter Komplexität der Lösung
Technische VoraussetzungenComputer-Arbeitsplätze in ausreichender Zahl (im Idealfall Partnerarbeit)
SoftwareJava Runtime Environment (kostenfreier Download), Entwicklungsumgebung BlueJ (Freeware) oder eine andere Entwicklungsumgebung für Java

Didaktisch-methodischer Kommentar

Realisierung überschaubarer Lösungen in Unterrichtsblöcken
Die Entwicklung eines Interpreters oder Parsers, der auf einer kontextfreien Grammatik basiert, ist ein lohnendes, aber auch schwieriges Unterfangen. Dies gilt umso mehr, wenn man sich zum Ziel setzt, dass die Schülerinnen und Schüler wesentlich Teile selbst erarbeiten können. Der Aufbau soll einem genetischen Weg folgen. Ausgehend von einfachen Problemstellungen sollen kleine überschaubare Lösungen realisiert werden, die in einem Unterrichtsblock umgesetzt werden können. Diese Teillösungen können schrittweise zu immer komplexeren Lösungen erweitert werden.

Vielfältige Differenzierungsmöglichkeiten
Die Vorteile und der Nutzen von algorithmischen Lösungen und objektorientierter Programmierung werden unmittelbar erfahrbar. Durch vielfältige Differenzierungsmöglichkeiten wird auch den weniger leistungsstarken Schülerinnen und Schülern ein Zugang zur Materie ermöglicht. Leistungsstarke Lernende oder Teilgruppen können komplexere Aufgabenstellungen bearbeiten, deren Lösungen in das Projekt integriert werden. Von Vorteil ist hier zweifellos, dass der behandelte Gegenstand allen Schülerinnen und Schülern vertraut ist.

  • Themenübersicht und Materialien
    Die Inhalte der Programmierungsziele werden kurz vorgestellt. Die jeweiligen Quelltexte und eine ausführliche Dokumentation können Sie hier einzeln herunterladen.

Download

projekt_funktionsplotter.zip
 

Internetadresse

Informationen zum Autor

Karl Georg Kristin ist Lehrer für die Fächer Mathematik, Physik und Informatik und Studienleiter an der Abendschule Gießen.

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