Теория и методика изучения основ объектно-ориентированного программирования в школьном курсе информатики

В данной работе объектно-ориентированное программирование будет рассматриваться с использованием среды Delphi. В его основе лежит язык Object Pascal. Язык программирования Pascal является базовым в большинстве университетов страны, в том числе и педагогических. Вследствие этого, практически все учителя информатики владеют основами программирования на языке Pascal. Поэтому, именно Delphi, долж

ен стать базовым языком в школах для изучения объектно-ориентированного программирования.

Выбор Pascal в качестве языка для обучения сделан неслучайно:

во-первых, Pascal признан сам лучшим языком для обучения основам программирования;

во-вторых, принципы программирования, заложенные в Pascal, находят свое отражение во всех других языках, значит, изучив Pascal, можно легко перейти к любому другому языку программирования;

в-третьих, Pascal изучается в большинстве высших учебных заведений страны.

Естественно, с появлением объектно-ориентированной версии Object Pascal, встал вопрос об изучении основ объектно-ориентированного программирования в школьном курсе. Изучение Delphi в школьном курсе является логическим продолжением непрерывного курса информатики в школе. Овладение основами программирования на Delphi позволит учащимся реализовать свои творческие проекты в соответствии с современными требованиями.

Delphi – идеальный продукт для школьного курса информатики. Изучение данного языка программирования в школьном курсе имеет ряд преимуществ:

Delphi – современный язык программирования, отражающий все мировые тенденции в информационных технологий;

концепция языка проста и понятна уже начинающему программисту;

в основе Delphi лежит язык программирования Pascal, который изучается в большинстве школ;

изучение Delphi связано с изучением вспомогательных разделов курса информатики таких, как: операционные системы, создание и редактирование текста, создание и редактирование графических объектов, мультимедиа, базы данных, компьютерные сети.

Целью исследования является проработка проблемы изучения основ объектно-ориентированного программирования в школьном курсе информатики.

Из определения целей вытекают задачи исследования: изучить теорию объектно-ориентированного программирования, показать использование визуальной среды программирования при разработке программ, рассмотреть методику обучения основам объектно-ориентированного программирования.

Предметом исследования является теория и методика обучения информатике, а объектом является обучение объектно-ориентированному программированию.

Основные понятия ООП

В основе объектно-ориентированного программирования лежит идея объединения данных и действий, которые производятся над этими данными, в одной структуре.

Каждая используемая в программе переменная имеет смысл только тогда, когда может принимать какие-либо значения. Множество значений, которые может принимать переменная, является определяющей характеристикой переменной и называется ее типом. Тип переменной, в свою очередь, определяет набор операций, которые можно к ней применять.

В объектно-ориентированном программировании базовыми единицами программ и данных являются классы.

1. Объект и класс

Класс – это структура данных, которая может содержать в своем составе переменные, функции и процедуры. Переменные, в зависимости от назначения, называются полями (field) или свойствами. Процедуры и функции, входящие в состав класса, называются методами (классы также называются объектными типами).

В Object Pascal определен структурный тип class. Объявление типа class похоже на объявление типа record, однако в нем могут содержаться не только поля-переменные, но и методы. Кроме того, в объявлении класса используется ряд специальных зарезервированных слов, определяющих область видимости полей и методов. В отличие от всех остальных типов, тип class обязательно должен быть описан как пользовательский тип в разделе type.

Затем в разделе var может быть объявлена переменная объектного типа.

Имена типов в Delphi принято начинать с большой буквы Т. Желательно следовать этому правилу для удобочитаемости программы.

При объявлении класса вначале описываются поля, а затем – методы. Поля класса являются переменными, входящими в состав его структуры. Они предназначены для использования внутри класса. В описании объектного типа присутствуют только заголовки методов. Сами методы описываются в разделе реализации того модуля, в котором объявляется новый объектный тип.

Объектом, или экземпляром класса, называется переменная объектного типа.

Чтобы объект мог обмениваться данными с другими объектами, используются свойства. Свойства объекта определяют его состояние. Технология ООП запрещает работать с объектом иначе, чем через методы, то есть изменение состояния объекта производится только через вызов методов этого объекта. Этим существенно ограничивается возможность приведения объекта в недопустимое состояние и/или несанкционированного разрушения объекта.

Объект можно интерпретировать как модель некоторого реального объекта или процесса, которая обладает следующими свойствами:

поддается хранению и обработке;

способна взаимодействовать с другими объектами и вычислительной средой, посылая сообщения и реагируя на принимаемые сообщения.

В ООП состояние вычислительной среды разделяется на состояния объектов, что в принципе отличает объектно-ориентированные вычисления от вычислений, заданных в процедурных языках. Процедуры выполняются в общей памяти, в то время как объекты выполняют свои операции с учетом данных, получаемых из сообщений, и собственного состояния.

2. Поля, свойства и методы

Класс является сложной структурой данных, объединяющей переменные, функции и процедуры в одном типе данных. Переменные, входящие в состав класса, называются полями. Процедуры и функции класса обычно называются методами. Свойства класса представляют собой поля, обращение к которым производится через специальные методы. Свойства позволяют реализовать важный принцип объектно-ориентированного программирования, называемый скрытием данных.

Поля

Поля класса представляют собой переменные, объявленные внутри класса. Фактически, поля класса аналогичны полям записи. Объявление полей класса должно предшествовать объявлению методов и свойств (приложение 3).

Свойства

Прямое обращение к полям, определяющим состояние объекта, противоречит принципам объектно-ориентированного программирования. Поэтому для обмена данными с другими объектами используются свойства, обращение к которым может выполняться не напрямую, а только через соответствующие методы. В этом и заключается отличие свойств от полей, к которым можно обращаться непосредственно.

Для объявления свойств используется служебное слово property. Так как свойство может обмениваться данными только через соответствующие методы, то при объявлении свойства обычно указываются три элемента: свойство и два метода, обеспечивающие обращение к нему (чтение и запись).

В объявлении свойства после служебного слова read указывается имя метода, обеспечивающего чтение значения свойства, а после директивы write – имя метода, изменяющего значение свойства. Чтение и запись значения свойства могут производиться только через некоторое промежуточное поле.