9. Объектно-ориентированное программирование. Статическая структура системы: объекты; классы; свойства объектов (инкапсуляция, наследование и полиморфизм). Методика.

Объе́ктно-ориенти́рованное программи́рование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования.

В языках программирования понятие объекта реализовано как совокупность свойств (структур данных, характерных для данного объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения их свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и, которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта.

Класс - это шаблон, на основе которого может быть создан конкретный программный объект, он описывает свойства и методы, определяющие поведение объектов этого класса. Каждый конкретный объект, имеющий структуру этого класса, называется экземпляром класса.

Важнейшими принципами ООП являются инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Объединение данных и свойственных им процедур обработки в одном объекте, называется инкапсуляцией и является одним из важнейших принципов ООП.

Наследование - такая организация классов, которая предусматривает создание новых классов на базе существующих и позволяет классу потомку иметь (наследовать) все свойства класса – родителя.

Полиморфизм - означает, что рожденные объекты обладают информацией о том, какие методы они должны использовать в зависимости от того, в каком месте цепочки (дерева классов) они находятся, иными словами это концепция, реализующая "множество методов в одном интерфейсе".

Событие в объектно-ориентированном программировании - это сообщение, которое возникает в различных точках исполняемого кода при выполнении определённых условий. События предназначены для того, чтобы иметь возможность предусмотреть реакцию программного обеспечения. Для решения поставленной задачи создаются обработчики событий: как только программа попадает в заданное состояние, происходит событие, посылается сообщение, а обработчик перехватывает это сообщение. Событие - это переход объекта из одного состояния в другое. Взаимодействие объектов также осуществляется при помощи событий: изменение состояния одного объекта приводит к изменению состояния другого объекта, а событие оказывается средством связи между объектами. Событие - это <абстракция инцидента или сигнала в реальном мире, который сообщает нам о перемещении чего- либо в новое состояние>.

Методика обучения данной теме в школьном курсе информатики

1) Сравнение планируемых результатов обучения теме в основной школе: стандарт 2004 г.

Учащиеся должны знать:- логическую символику;- основные конструкции языка программирования;

- свойства алгоритмов и основные алгоритмические конструкции; тезис о полноте формализации понятия алгоритма;

Уметь:

- строить информационные модели объектов, систем и процессов, используя для этого типовые средства (язык программирования, таблицы, графики, диаграммы, формулы и т.п.);

- приобретения практического опыта деятельности, предшествующей профессиональной, в основе которой лежит данный учебный предмет.

Предметные результаты изучения предметной области «Математика и информатика» по ФГОС по теме «Основы объектно-ориентированного программирования» должны отражать:

- формирование информационной и алгоритмической культуры;

- развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе;

- развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя;

- формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях;

- знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами — линейной, условной и циклической;

Анализ учебно-методических комплектов и практикумов для преподавания «Информатики и информационных технологий» показал, что преподавание объектно-ориентированного программирования представлено только у одного автора учебного пособия — Н. Д. Угриновича. В нем представлен достаточный объем материала для изучения информатики по данной теме.

УМК И. Д. Угриновича «Информатика и ИКТ» для 9 класса рассчитан на изучение алгоритмизации и программирования в объеме 22 часов.

В ходе изучения данного раздела, учащиеся должны знать/понимать:

- понятие алгоритма, свойства алгоритмов, примеры алгоритмов

- понятия исполнителя алгоритма, системы команд исполнителя, программы

- процесс исполнения алгоритма компьютером

- понятия транслятора, компилятора

- классификацию и названия языков программирования

- особенности объектно-ориентированного программирования по сравнению с алгоритмическими языками программирования

- основные понятия проекта, формы, объекта, свойств и методов, событийной процедуры

- этапы разработки и способ загрузки проектов

- понятия переменной, основные типы переменных, объявление переменных

- основные алгоритмические структуры

- структуру функции и типы функций, синтаксис функций ввода-вывода данных

- правила описания основных геометрических объектов, графические методы для рисования геометрических фигур

Уметь:

- обосновывать свойства алгоритмов, приводить примеры из собственного жизненного опыта

- представлять алгоритм в виде блок-схемы

- изменять свойства объектов, графического интерфейса проекта и редактировать программный код, создавать свои событийные процедуры

- применять оператор присваивания

- описывать переменные, присваивать им значения и выводить на экран

- выполнять арифметические операции над переменными

- организовать диалоговые окна сообщений

- применять функции ввода-вывода при создании собственных проектов

- создавать простые графические редакторы

- определять результат программы по ее описанию

Курс направлен на изучение основных понятий, графического интерфейса, особенностей работы на форме, простейших операторов, основы языка Visual Basic, массивов, решения логических задач и т.д. Данный УМК направлен на приобретение учениками навыков программирования. Основным языком программирования определен Visual Basic, что является несомненным достоинством УМК в условиях исследования проблемы преподавания объектно-ориентированного программирования.

На основе анализа научно-педагогической и учебно-методической литературы в аспекте структуры и содержания уроков, ориентированных на преподавание объектно-ориентированного программирования, можно прийти к выводу, что, несмотря на ряд учебных ресурсов, разработанных ведущими специалистами для обучения объектно-ориентированному программированию в рамках школьного курса информатики, методические подходы к преподаванию освещены недостаточно. В качестве дополнительных ресурсов для учителя выступает вариативная часть базисного учебного плана, что позволяет проведение элективных курсов, в том числе и по объектно-ориентированному программированию. Для старшей школы существуют разработки элективного курса таких авторов, как: Угринович Н.Д., Кузнецов А.Б., Половина И.П и т.д.