Методика обучения технологии хранения, поиска и сортировки

Методика обучения технологии хранения, поиска и сортировки информации
в базах данных.
Основные цели: дать представление о назначении информационных систем и баз
данных. Познакомить с основами реляционных баз данных. Обучить основным приемам
работы с одной из реляционных СУБД. Обучить организации поиска, сортировки,
редактирования данных.
Изучаемые вопросы

Назначение информационных систем и баз данных (БД);

Классификация БД;

Структура реляционной базы данных (РБД);

Элементы РБД: главный ключ; имя, значение и тип поля;

Назначение СУБД; режимы работы СУБД;

Поиск информации в базе данных;

Логические выражения в условиях поиска и удаления записей;

Сортировка; ключи сортировки;

Элементы проектирования РБД; нормализация данных.
Изучение баз данных следует начинать с обоснования актуальности данного
приложения компьютерной техники. Задачу можно сформулировать следующим образом:
имеется большой объем данных о какой-то реальной системе объектов или событий.
Например, о книгах в библиотеке, о работниках предприятия, о товарах на складе, о
дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и т.п. Необходимо
организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно
просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки,
осуществлять сортировку в любом порядке.
В наше время решению описанных
проблем помогают компьютеры. Компьютерные информационные системы позволяют
хранить большие объемы данных, осуществлять в них быстрый поиск, вносить
изменения, выполнять всевозможные манипуляции с данными (группировать,
сортировать и пр.). Следует привести примеры таких информационных систем.
Например, система продажи железнодорожных и авиационных билетов. Другой знакомый
ученикам пример: во время телерепортажей с крупных международных соревнований,
олимпийских игр на экран мгновенно выводится досье любого спортсмена, о котором
говорит комментатор, - это работает компьютерная информационная система.
Основой всякой информационной системы является база данных – организованная
совокупность данных на магнитных дисках. Ученики уже хорошо знают, что информация
на дисках хранится в виде файлов. Поэтому первый вывод, который можно сделать
относительно организации больших баз данных, - это то, что они требуют больших
объемов дисковой памяти.
Следующий вопрос – классификация данных. Базы данных классифицируются по
разным признакам. По характеру хранимой информации БД делятся на
фактографические и документальные. Классификация по способу хранения данных
делит БД на централизованные и распределенные. Вся информация в централизованной
БД хранится на одном компьютере. Это может быть автономный ПК или сервер сети, к
которому имеют доступ пользователи-клиенты. Распределенные БД используются в
локальных и глобальных компьютерных сетях. В таком случае разные части базы
хранятся на разных компьютерах. Третий признак квалификации – по структуре
организации данных.
В базовом курсе информатики рассматриваются лишь фактографические
реляционные базы данных. Это связано не только с ограниченностью школьного курса, но
и с тем фактом, что реляционный тип БД используется сегодня наиболее часто и является
универсальным. Простейшая реляционная БД содержит одну таблицу, более сложная
может состоять из множества взаимосвязанных таблиц.
Структура таблицы обсуждалась в предыдущей теме и поэтому ученикам уже
знакома: в разных строчках содержится информация о разных объектах описываемой
системы, а столбцы соответствуют различным атрибутам этих объектов. В терминологии
реляционных баз данных строки таблицы называются записями, столбцы – полями.
Само название «реляционная БД» происходит от английского слова relation, что
переводится как «отношение». Здесь термин «отношение» понимается как взаимосвязь
между полями таблицы. В реляционном подходе таблица называется отношением.
Объяснение данного материала следует проводить на конкретных примерах.
Основные представления, которые должны быть закреплены учениками:
-
всякая таблица содержит в себе информацию о некоторой реальной системе
(процессе) и, следовательно, является ее информационной моделью;
-
всякая запись в таблице – информация о конкретном объекте (событии)
данной системы;
-
значение поля в каждой записи – это определенная характеристика (свойство,
атрибут) объекта.
Необходимо закрепить понятия «главный ключ», «имя поля», «тип поля» на серии
заданий.
После знакомства с основными понятиями, относящимися к организации
информации в реляционных БД, следует перейти к изучению программного обеспечения,
предназначенного для работы с базами данных. Такое программное обеспечение
называется СУБД – система управления базами данных.
Для персональных компьютеров существует целый ряд СУБД реляционного типа.
В состав пакета Microsoft Office входит реляционная СУБД Access, все чаще используемая
в школе.
Работа с СУБД начинается с запуска соответствующей программы, поэтому
ученикам необходимо показывать, где хранится программа и как ее запустить на
исполнение.
Первое понятие, которое должны усвоить ученики: база данных хранится в файле;
чтобы начать с ней работать, необходимо открыть файл с БД. Затем учитель должен
показать, как можно просмотреть на экране запись таблицы. Для этого должна быть
заранее подготовлена демонстрационная база данных.
Представляя ученикам демонстрационную базу данных, необходимо обратить
внимание на то, что наряду с самой таблицей в памяти компьютера хранится описание ее
структуры, откуда пользователь может узнать параметры полей: имя, тип, формат и др. В
СУБД Access это делается в режиме « Таблица – Конструктор».
Основная задача любой информационной системы – поиск информации в базе
данных. Основная проблема – научить учеников формальному представлению условий
поиска в виде логических выражений. Например, от фразы “найти все книги, лежащие
выше пятой полки”, нужно перейти к логическому выражению: полка>5; или условие
«выбрать всех неуспевающих по физике» представить в виде: физика < 3; или «выбрать
все дни, когда шел дождь»: осадки = дождь.
Сложные логические выражения содержат в себе логические операции. Рассматриваются
три основные операции математической логики: конъюнкция (И), дизъюнкция (ИЛИ),
отрицание (НЕ).
При переходе к составлению условий поиска в базах данных ученики нередко
попадают в “ловушки естественного смысла”. Например, задача формулируется так: из БД
“Библиотека” получить сведения обо всех книгах Толстого и Тургенева. Абсолютное
большинство учеников записывают это условие следующим образом:
АВТОР = Толстой и АВТОР = Тургенев
Прозвучавший в задании союз “и” машинально переносится в логическое
выражение. После этого учителю приходится обьяснять, что авторм книги не могут быть
одновременно Толстой и Тургенев (как известно, соавторами они никогда не были).
Поэтому в библиотеке нет ни одной книги, удовлетворяещейтакому условию. Здесь
следует применить логическую операцию ИЛИ:
АВТОР = Толстой или АВТОР = Тургенев
Тогда будет получена искомая выборка книг обоих авторов.