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.
Projekt Funktionsplotter
Unterrichtseinheit
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.
- Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
- Sekundarstufe II
- 5-10 Doppelstunden, je nach angestrebter Komplexität der Lösung
- Arbeitsblatt, Lernkontrolle, Projekt
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
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.
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Download
- projekt_funktionsplotter.zip
Sämtliche Quelltexte (Plotter und Parser) sowie eine ausführliche Dokumentation des Projekts können Sie hier in einem Rutsch herunterladen.
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Vermittelte 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.
Internetadresse
- Entwicklungsumgebung BlueJ
Homepage zur Freeware; alternativ kann jede andere Entwicklungsumgebung für Java zur Programmierung des Plotters genutzt werden.
