Выпускная квалификационная работа «Объектно-ориентированное программирование на уроках информатики (на примере Visual Basic)» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

ГБОУ ДПО «СТАВРОПОЛЬСКИЙ КРАЕВОЙ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ, ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ

РАБОТНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ»

Кафедра математических дисциплин,

информационных технологий

и дистанционного обучения

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

«Объектно-ориентированное программирование на уроках информатики (на примере Visual Basic)»

Выполнил

Подпись__________________________

Научный руководитель

Преподаватель кафедры МД, ИТ и ДО

Оценка______________Дата_________

Подпись__________________________

Ставрополь, 2012

Оглавление

Введение        3

Глава 1. Концепция объектно-ориентированного программирования        5

Глава 2. Возможности объектно-ориентированного программирования в обучении школьников        10

Глава 3. Среда программирования Visual Basic        15

Заключение        24

Список используемой литературы и источников        26

Приложение 1. Разработки заданий по программированию на начальном уровне в среде Visual Basic        27

Приложение 2. Примеры VB-приложений, подготовленных учащимися девятых классов        66

Введение

Обучение школьников основам программирования на уроках информатики остаётся очень важным, но сложным процессом. Итоговая аттестация учащихся девятых и одиннадцатых классов в обязательном порядке содержит задания по программированию (и задания эти, отнесённые к средней и высокой категориям сложности, могут принести большое количество баллов). Олимпиады и конкурсы среди школьников по информатике с содержательной стороны являются чаще всего олимпиадами и конкурсами именно по программированию.

В связи с этим актуален выбор сред и программ, обучающих основам программирования. Опыт работы в школе привёл к выводу, что программирование не в объектно-ориентированных и не визуальных средах не вызывает такого интереса и не мотивирует должным образом учеников на работу с высокой степенью самоотдачи. Напротив, именно визуальные среды заставляют школьников проявлять и развивать творческие начала.

В настоящее время для обучения программированию чаще всего используются следующие среды объектно-ориентированного программирования: Delphi, Lazarus, Visual Basic, Visual , Gambas, C++ Builder, C#, Java.  Вопрос обучения программированию в одной из этих сред – Visual Basic – является актуальным в современном курсе информатики и ИКТ.

Объектом исследования в рамках квалификационной работы является объектно-ориентированное программирование  в школе.

Предмет исследования – обучение учащихся программированию в среде Visual Basic.

Цель данной работы – показать значение объектно-ориентированного программирования на уроках информатики.

Чтобы реализовать поставленную цель, необходимо решить ряд задач, а именно:

- изучить теоретические основы объектно-ориентированного программирования;

- определить роль объектно-ориентированного программирования в школе, сопоставив его возможности с возможностями классического (процедурного) программирования;

- представить среду программирования Visual Basic;

- представить собственный опыт обучения учащихся программированию в среде Visual Basic, в частности разработать и представить практические задания с примерами по программированию в VB; представить работы учеников, созданные в среде программирования Visual Basic.

Квалификационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения и приложений. В первой главе рассмотрены теоретические основы объектно-ориентированного программирования. Во второй – преимущества использования объектно-ориентированных сред программирования при обучении школьников. Третья глава посвящена рассмотрению визуальной среды программирования Visual Basic. В приложениях представлены разработки практических заданий для уроков обучения программированию на VB и примеры работ учеников. Кроме того, на прилагаемом к квалификационной работе диске представлены работы учеников как в виде исполнимых файлов, так и в виде программ-«исходников».

Глава 1. Концепция объектно-ориентированного программирования

Процесс развития языков и сред программирования непрерывен. Ещё в 1950-е гг. XX века появились первые средства автоматизации программирования – языки автокоды. Позднее для языков этого уровня стало применяться название «ассемблеры». Они были сориентированы на конкретное семейство ЭВМ (с учетом структуры команд, памяти и других особенностей). Вместе с тем переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на словесные обозначения.

Появившиеся позднее алгоритмические языки программирования высокого уровня позволили записывать алгоритмы решения задач независимо от структуры конкретной ЭВМ. Их преимущество заключается также в компактности и наглядности записи алгоритма в формульно-словесном виде. Трудоемкость программирования значительно снизилась. Наряду с языками программирования, решавшими только конкретные задачи, появились универсальные языки программирования – Си, Паскаль и другие.

Со временем задачи усложнялись, и программы снова стали слишком громоздкими. Их стали разбивать на процедуры или функции, которые решали свои задачи. Написанные, откомпилированные и отлаженные функции потом собирались воедино. Такое программирование стало процедурным программированием и стало преобладающим на некоторое время. Появились библиотеки процедур и функций.

Рост сложности и размеров программ потребовал развития структурирования данных и появления новых типов данных, которые могут определяться программистом. Идея объединения данных и всех процедур их обработки в единый модуль – основа модульного программирования.

Сначала такой модуль был более или менее случайным набором данных и подпрограмм. В такие модули собирали подпрограммы, которые, как казалось, скорее всего будут изменяться совместно. Программы составлялись из отдельных модулей. Эффективность таких программ тем выше, чем меньше модули зависят друг от друга.

Необходимостью стало отделить процедуры, которые вызываются другими модулями (открытые процедуры) от вспомогательных, которые обрабатывают данные, заключенные в модуль. Данные, занесенные в модуль также делятся на открытые и закрытые. Идея модулей преобразовалась в идею совокупности взаимодействующих объектов. Так возникло объектно-ориентированное программирование.

В основе концепции объектно-ориентированного программирования лежит понятие объекта, который объединяет в себе поля (данные) и методы (выполняемые объектом действия). Объектно-ориентированное программирование предполагает, что основой управления процессом реализации программы является передача сообщений объектам. Поэтому объекты должны определяться совместно с сообщениями, на которые они должны реагировать при выполнении программы. В этом и заключается основное отличие объектно-ориентированного от процедурного программирования. Разработанная таким образом программа состоит из объектов – отдельных фрагментов кода, обрабатывающего данные, которые взаимодействуют друг с другом через определённые интерфейсы.

Главные особенности объектно-ориентированного программирования:

1. Инкапсуляция – объединение данных и черт поведения объекта в одном пакете и сокрытие подробностей их реализации от пользователя. Пользователь может изменять только переменные значения экземпляра класса - цвет, размер и другие, которые определяют текущее состояние объекта, но от него скрыт сам механизм реализации этих данных. Применение инкапсуляции защищает данные, принадлежащие объекту от возможных ошибок. Сокрытие данных - условие для многократного использования объекта и надежности приложения;

2. Наследование – процесс, посредством которого один объект может наследовать свойства другого и добавлять к ним черты, характерные только для него. Создается иерархия объектов, где свойства и методы "предков" автоматически передаются "потомкам", но у них могут быть и свои индивидуальные данные. Смысл и универсальность наследования в том, что не надо каждый раз описывать новый объект, достаточно указать "родителя" (базовый класс) и описать отличительные особенности;

3. Полиморфизм – означает, что метод с одним именем может применяться к родственным объектам, то есть "потомки" знают, какие методы они должны использовать. Преимущество полиморфизма в том, что он позволяет использовать один и тот же интерфейс к родственным объектам. При этом пользователь не обязан знать, к какому классу принадлежит объект, объект сам распознает метод;

4. Абстрагирование – метод решения сложных задач. Описывая поведение сложного объекта, мы выделяем только те стороны, которые нас интересуют с точки зрения решаемых задач, то есть строим его приближенную модель. Модель не может описать реальный объект полностью. Мы выделяем только те характеристики, которые важны для задачи. Нужно абстрагироваться от несущественных деталей объекта. Абстрагирование – это взгляд на объект ни как он есть на самом деле, а с точки зрения наблюдателя и интересующих его характеристик данного объекта. Характеристики – свойства объекта, то, что касается его состояния или определяет его поведение, – выделяются в единую программную единицу или некий абстрактный класс. Объектно-ориентированное проектирование основано на абстрактном объединении объектов в классы. В виде класса можно представить любую общепринятую абстракцию данных.

Объектно-ориентированные системы, под которыми понимаются все языки программирования, инструментарии и методологии, поддерживающие технологию объектно-ориентированного программирования, очень распространены и популярны. Они имеют ряд преимуществ, обусловленных их особенностями: 

Во-первых, сравнительная простота и наглядность. Важное преимущество объектно-ориентированных систем вытекает из их связи с реальным миром. Разработчик может спроектировать физическую систему в программную, первоначально задав все важные физические объекты и соответствующие им программные объекты. Группы взаимосвязанных физических объектов отображаются в классы, которые можно организовать в иерархию, начиная с общих классов и добавляя к ним специализированные подклассы. Процедуры, общие для нескольких классов, находятся в их общем суперклассе и наследуются ими. Объектно-ориентированный подход уменьшает концептуальный разрыв между реальным миром и компьютерной моделью. Он позволяет ясно понимать структуру системы. Поэтому объектно-ориентированные системы в наше время используются для моделирования сложных физических систем на производстве, в телекоммуникациях, и даже в военном и оборонном комплексах.