ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЛЯЦИОННОГО КОНСТРУКТОРА

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЛЯЦИОННОГО КОНСТРУКТОРА

Овсянникова Анна Алексеевна,

учитель информатики

Муниципального

общеобразовательного учреждения

«Средняя школа №53 г. Макеевки»

Современный мир информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных. Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями долговременного хранения и обработки информации. Фактически информация становится фактором, определяющим эффективность любой сферы деятельности.

В целях систематизации и закрепления знаний по теме «Информационные системы и базы данных» рамках принятой программы по информатике для общеобразовательных организаций [1] на проект по самостоятельной разработке и проектированию многотабличной реляционной базы данных отводится 4 аудиторных часа. Поскольку разделы программы, относящихся к информационным технологиям, ориентированы на приобретение обучающимися новых знаний о возможностях ИКТ и навыков работы с ними с целью их последующего применения в профессиональных областях, рассматриваемые  в процессе реализации проектов задачи должны давать представление о создании реальных производственных информационных систем.

Однако, проектирование баз данных является сложным итерационным, многоэтапным процессом принятия обоснованных решений в процессе анализа информационной модели предметной области, требований к данным со стороны пользователей, синтеза логических и физических структур данных, анализа и обоснования выбора программных и аппаратных средств, иными словами процесс проектирования жизнеспособной базы данных довольно трудоемок и продолжителен[4].  Поэтому целесообразнее формировать проектные задания не в виде перечня отдельных тем, а в виде «реляционного конструктора», включающего семантическое описание предметной области, предполагаемый набор базовых таблиц для хранения атрибутивного описания исследуемых в рамках заданной предметной области объектов, процессов и явлений. Кроме того, на основании предлагаемого атрибутивного описания формируется предполагаемый перечень полей, формирующих структуру таблиц проектируемой учащимися БзД.

Пример индивидуального проектного задания по теме

«Информационные системы и базы данных»

1.     Выполнить анализ предметной области, выделить информационные объекты для представления их в базе данных.

2.     Описать информационные объекты с помощью заданных атрибутов (можно ввести в рассмотрение дополнительные атрибуты).

3.     Представить информационные объекты в виде реляционных таблиц:

-       Определить состав полей базовых таблиц.

-       Определить свойства каждого поля в таблице.

-       В каждой таблице определить ключевое поле.

4.     Определить тип связей между таблицами базы данных.

5.     Выполнить реализацию проекта в СУБД Access.

Описание предметной области	Предлагаемый набор базовых таблиц	Минимальный набор полей базовых таблиц
Фирма  выполняет  ремонт  компьютеров.  Требуется  разработать  базу данных  для  хранения  информации  о  выполнении  ремонтных  работ специалистами фирмы. При оформлении заказа фиксируется дата выполнения заказа, вид выполненной работы, исполнитель работы. Каждый специалист получает фиксированный процент вознаграждения от стоимости выполнения работы. Этот процент устанавливается персонально каждому специалисту при заключении трудового договора между ним и фирмой. Специалист получает вознаграждение, которое вычисляется как Стоимость  выполнения заказа * Фиксированный процент вознаграждения.	1. СПЕЦИАЛИСТЫ 2. ВИД РАБОТЫ 3. ЗАКАЗЫ	1. Фамилия исполнителя работы; 2. Имя исполнителя работы; 3. Отчество исполнителя работы; 4. Процент вознаграждения (может различаться для разных исполнителей); 5. Наименование работы; 6. Стоимость работы (фиксированная для каждого наименования работы); 7. Дата исполнения работы.

Пример выполнения индивидуального проектного задания

Исходя  из  набора  данных,  которые должны  храниться  в  БзД,  можно  выделить  два  информационных  объекта:  СПЕЦИАЛИСТЫ (Фамилия,  Имя, Отчество,  Процент  вознаграждения)  и ВИДЫ РАБОТ (Наименование,  Стоимость работы). Определим соответствующие таблицы СПЕЦИАЛИСТЫ и ВИДЫ РАБОТ (рис. 1) в соответствии с предполагаемой структурой хранящейся в них информации (рис. 2).

 

Рис. 1. Таблицы СПЕЦИАЛИСТЫ и ВИДЫ РАБОТ проектируемой базы данных

В таблице СПЕЦИАЛИСТЫ будут храниться записи вида:

1	Ершов	Павел	Сергеевич
2	Иванов	Игорь	Андреевич

В таблице ВИДЫ РАБОТ будут храниться записи вида:

1	Установка микропроцессора	250 р.
2	Замена термопасты	100 р.

Рис. 2. Образцы записей таблиц СПЕЦИАЛИСТЫ и ВИДЫ РАБОТ

Ни одно из первоначально заданных полей таблицы СПЕЦИАЛИСТЫ не определяет однозначно каждую запись таблицы, поэтому в таблицу введем поле Код специалиста, значения в котором будут уникальными для каждого специалиста компьютерной фирмы. Это поле является первичным ключом таблицы СПЕЦИАЛИСТЫ и будет определено в Microsoft Access как ключевое поле. С этой же целью в

таблицу ВИДЫ РАБОТ введен первичный ключ Код работы.

Один специалист может выполнять различные виды работ. Одна и та же работа  может  быть  выполнена  разными  специалистами компьютерной фирмы.  Между  таблицами СПЕЦИАЛИСТЫ и ВИДЫ РАБОТ должна быть установлена связь типа «многие-ко-многим».

Для организации такой связи потребуется новая таблица, в которую ключевые поля связываемых таблиц (СПЕЦИАЛИСТЫ и ВИДЫ РАБОТ) войдут как внешние ключи. Такой таблицей в нашем случае может быть таблица ЗАКАЗЫ. Данные в эту таблицу будут заноситься  при  оформлении  заказа  на  выполнение  конкретной  работы конкретным  специалистом.  Из  первоначального  перечня  атрибутов  в  данную таблицу войдет атрибут Дата исполнения работы. В таблице ЗАКАЗЫ также определим ключевое поле Код заказа (используется для идентификации заказов, в связях не используется).

Установим связи между таблицами посредством совпадающих полей в связываемых таблицах (рис. 3). Тип связи между таблицами СПЕЦИАЛИСТЫ и ЗАКАЗЫ –  «один-ко-многим». Здесь таблица СПЕЦИАЛИСТЫ находится на стороне отношения «один», она является главной таблицей. Таблица ЗАКАЗЫ находится на стороне отношения «многие» и является подчиненной таблицей.

Таблица ВИДЫ РАБОТ является главной для связи между таблицами ВИДЫ РАБОТЫ и ЗАКАЗЫ (связь «один-ко-многим»). А связь между таблицами СПЕЦИАЛИСТЫ и РАБОТЫ относится к типу «многие-ко-многим».

 

Рис. 3. Связи между таблицами проектируемой базы данных (схема данных)

Определим свойства полей в каждой из таблиц (СПЕЦИАЛИСТЫ, ВИДЫ РАБОТ, ЗАКАЗЫ). При выборе имен полей рекомендуется выбирать краткие (мнемонические) имена. Типы и размеры полей выбираются исходя из характера информации, которую предполагается хранить в поле (табл. 1-3). 

Таблица 1. Свойства полей таблицы СПЕЦИАЛИСТЫ проектируемой БзД

Имя поля в схеме данных	Имя поля в компьютерной БзД	Тип поля	Размер поля
Код специалиста	КодСпец	счетчик	устанавливается автоматически
Фамилия	Фамилия	текстовый	30
Имя	Имя	текстовый	20
Отчество	Отчество	текстовый	30
Процент вознаграждения	Процент	числовой	целое

Таблица 2. Свойства полей таблицы ВИДЫ РАБОТ проектируемой БзД

Имя поля в схеме данных	Имя поля в компьютерной БзД	Тип поля	Размер поля
Код работы	КодРаботы	счетчик	устанавливается автоматически
Наименование	НаимРаботы	текстовый	30
Стоимость работы	Стоимость	денежный	устанавливается автоматически

Таблица 3. Свойства полей таблицы ЗАКАЗЫ проектируемой БзД

Имя поля в схеме данных	Имя поля в компьютерной БзД	Тип поля	Размер поля
Код заказа	КодЗаказа	счетчик	устанавливается автоматически
Код специалиста	КодСпец	числовой	длинное целое
Код работы	КодРаботы	числовой	длинное целое
Дата выполнения работы	Дата	дата/время	краткий формат даты

         Использования предлагаемого «реляционного конструктора» обеспечивает существенную экономию времени на разработку проекта, высвобождая его тем самым для создания компьютерной БзД и эффективного использования СУБД  непосредственно на уроке, реализацию запросов различной степени сложности для решения задач пользователя в соответствии с вариантом проекта.

         Таким образом, развиваемыми компетенциями при применении «реляционного конструктора» являются:

-       знания об основных моделях данных (в том числе инфологической модели «сущность-связь», даталогической реляционной модели);

-       способности проектирования концептуальных моделей данных на основе объектно-ориентированного подхода и модели «сущность-связь»;

-       знания о языке управления реляционными данными SQL;

-       понимание основных принципов абстракции данных и знаний;

-       знания о способах реализации СУБД;

-       усвоение методов оценки качества проектных решений при создании БзД;

-       навыки построения инфологических и даталогических моделей данных;

-       способность аргументировано выбирать СУБД и создавать однопользовательские реляционные БзД.

Список использованной литературы и информационных источников:

1.     Информатика и ИКТ: 10–11 кл.: программа для общеобразоват. организаций: базовый уровень / сост. Семенова О. И., Глухова М. В., Тюканько С. В., Рыбалко Т. В., Коротких В. В. – 2-е издание, доработанное. – Донецк: Истоки, 2017. – 30 с.

2.     Дейт, К. Дж. Введение в системы баз данных / К. Дж. Дейт. – М. : Изд. дом «Вильямс», 2010.– 1072 с.

3.     Карпова  Т.С.  Базы  данных.  Модели, разработка, реализация. – С- Пб.: Питер, 2009. – 304 с.

4.     Конолли Т., Бегг К., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2- е издание. – М: Вильямс, 2000. – 1120 с.

5.     Крайкина, М. В. Обучение базам данных и СУБД с использованием SQL-ориентированных заданий в профильных классах/ М.В. Крайкина. – Электрон. текстовые дан. – Режим доступа: http://festival.1september.ru/articles/570229/. – Загл. с экрана.

6.     Хансен Г., Хансен Дж. Базы данных: разработка и управление. – М.: Бином , 1999. – 504 с.