Урок для 9 класса по теме Создание и Ведение Базы Данных

Тема: Создание и ведения БД Теоретические аспекты создания и ведения баз данных. Модели данных.

Тип урок:

Цели и задач

1. Образовательная: Теоретическое введение в  аспекты создания и ведения баз данных и применение усвоенного материала; знание о файловых системах и направлениях развития вычислительной техники, понятия о БД и СУБД, моделях построения БД, перспективы развития таблиц БД.

2. Воспитательная: Сформировать понятие о вычислениях в электронных таблицах  и БД и СУБД как о наиболее важных в изучении информатики и широко применяемых на практике; воспитать творческий подход к работе, желание экспериментировать; профессионально ориентировать и готовить учащихся к трудовой деятельности.

3. Развивающая: Развивать навыки индивидуальной и групповой практической работы; способность логически рассуждать, делать эвристические выводы; умение выбрать наиболее оптимальную структуру таблицы, создать ее и оформить; умение применять знания для решения различного рода задач.

Оборудование: компьютеры, проектор.

Оформление в центре доски плакат с Азбука настроения, с моделями данных, слева, экран для проектора

Программное обеспечение Пакет MS Office с MS Access2000 и Эл.учебник.

Задание на дом на этот урок  повторить терминологию и основные формулировки по теме описать последовательность создания запроса в MS Access2000 на отдельных листках.

План урока

1.        Организационный момент. Темы и задачи урока.                                   2 минуты

2.        Определение настроя учащихся                                                                            8 минут

3.        Постановка задач                                                                                  2 минут

4.        Объяснение нового материала                                                                20 минут

5.        Физ.минутка                                                                         3 минуты

6.        Подведение итогов. Оценка знаний и работы, учащихся                        6 минуты

7.        Задание на дом                                                                                      2 минуты.

Ход урока.

1.       Организационный момент. Темы и задачи урока.                  2 минуты

Здравствуйте, ребята, сегодня у нас будет новая тема Теоретические аспекты создания и ведения  БД и СУБД, а конкретно МОДЕЛИ ДАННЫХ.

 2. Определение настроя учащихся и ЗУН в группах      8 минут

Приступая к изучению  темы,  узнаем ваши знания. Прошу вас разбиться на 4 творческие группы, каждой группе предоставляется задание виде карточек. Ваша задача определить ключевые слова нашего сегодняшнего урока. (проверяем обученость учащихся и готовность к работе).  Лидером групп прошу оценить работу каждого участника группы по 10 балльной системы. Передать оценки мне. Оценить работу группы.

Узнаем  ваше настроение по плакату на доске. (Азбука настроения) вам нужно выбрать персонажа и указать на листке его номер на ваших домашних заданиях .

3.    Определение целей урока                                                          2 минуты

Очень хорошо,  на доске запишу ключевые слова, составляющие основную часть определений темы.  Вся новая тема состоит из тех понятий которые вам в принципе знакомы. Прошу план внести в тетрадь, на доске пишем,  тема урока, Вы будете знать состав урока (модель, объекты модели, модели данных, виды моделей данных).

4.  Объяснение нового материала    20 минут+3минуты физ.зарядки.

4.1 И так дадим определение модель – это упрощенное представление о реальном объекте[1] (8 класс). Абстрактное моделирование с помощью компьютеров - вербальное, информационное, математическое - в наши дни стало одной из информационных технологий, в познавательном плане исключительно мощной[2]. В данном случаи нас интересует информационные модели, т.е. рассмотрим  Базу данных (БД) можно определить как унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой автоматизированной информационной системы (ИС).

Теория управления базами данных как самостоятельная дисциплина начала развиваться приблизительно с начала 50-х годов двадцатого столетия. За это время в ней сложилась определенная система фундаментальных понятий. Приведем некоторые из них.

Предметной областью принято называть часть реального мира, подлежащую изучению с целью организации управления в этой сфере и последующей автоматизации процесса управления. Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хранятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью (от англ, entity). Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств

Атрибут - это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется некоторым набором атрибутов.

Ключевым элементом данных называются такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить Значения других элементов-данных. Запись данных (англ, эквивалент record) - это совокупность значений связанных элементов данных.

Первичный ключ - это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным образом идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторяться для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего вторичные ключи используются в операциях поиска записей.

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим принципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

o целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использования данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от структурных искажений и несанкционированного доступа;

o минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необходимости дублирования операций, производимых с ним.

Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, получило название СУБД - система управления базами данных. Очевидно, что его работа должна быть организована таким образом, чтобы выполнялись перечисленные принципы.

Модели организации данных

Набор принципов, определяющих организацию логической структуры хранения данных в базе, получил название модели данных. Модели баз данных определяются тремя компонентами:

- допустимой организацией данных;

- ограничениями целостности;

- множеством допустимых операций.

В теории систем управления базами данных выделяют модели трех основных типов: иерархическую, сетевую и реляционную.[3]

4.2. проведем Физ. Минутку.

Сидя на стульях. Вытяните руки высоко вверх, закрыв глаза, напрягите спину, как бы стараясь достать до потолка при этом пошевелите палацами рук, теперь расслабьтесь, опуская руки вниз по очереди,  сначала кисти рук, локти, плечевые суставы, плечи, спина. Затем напрягите спину и тазобедренный сустав и постарайтесь достать соседа плечом. Расслабьтесь. Повторите  упражнение 2 раза, Будьте осторожно не травмируйте  соседа. Откройте пожалуйста глаза. Вы, готовы продолжать работу. Очень хорошо.

4.3. Для продолжения работы сгруппируйтесь в бригады. Задачей бригады будет самостоятельно изучить суть строения моделей.

Задание для самостоятельного изучения. Бригадиры прошу проконтролировать выполнения заданий вам отводится  5 минут.

Терминологической основой для иерархической и сетевой моделей являются понятия: атрибут, агрегат и запись. Под атрибутом (элементом данных) понимается наименьшая поименованная структурная единица данных.         Поименованное множество атрибутов может образовывать агрегат данных. В некоторых случаях отдельно взятый агрегат может состоять из множества экземпляров однотипных данных, или, как еще говорят, являться множественным элементом. Наконец, записью называют составной агрегат, который не входит в состав других агрегатов. В иерархической модели все записи, агрегаты и атрибуты базы данных образуют иерархически организованный набор, то есть такую структуру, в которой все элементы связаны отношениями подчиненности, и при этом любой элемент может подчиняться только одному какому-нибудь другому элементу. Такую форму зависимости удобно изображать с помощью древовидного графа (схемы, состоящей из точек и стрелок, которая связна и не имеет циклов). Пример иерархической структуры базы данных

Типичным представителем семейства баз данных, основанных на иерархической модели, является Information Management System (IMS) фирмы IBM, первая версия которой появилась в 1968 г.

Концепция сетевой модели данных связана с именем Ч. Бахмана. Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков

Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями, точнее, из набора экземпляров записей заданных типов (из допустимого набора типов) и набора экземпляров из заданного набора типов связи. Примером системы управления данными с сетевой организацией является Integrated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software Inc., разработанная в середине 70-х годов. Она предназначена для использования на "больших" вычислительных машинах. Архитектура системы основана на предложениях Data Base Task Group (DBTG), Conference on Data Systems Languages (CODASYL), организации, ответственной за определение стандартов языка программирования Кобол. Среди достоинств систем управления данными, основанных на иерархической или сетевой моделях, могут быть названы их компактность и, как правило, высокое быстродействие, а среди недостатков - не универсальность, высокая степень зависимости от конкретных данных.

Реляционная модель данных

Концепции реляционной модели впервые были сформулированы в работах американского ученого Э. Ф. Кодда. Откуда происходит ее второе название - модель Кодда.

В реляционной модели объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. Для ее формального определения используется фундаментальное понятие отношения. Собственно говоря, термин "реляционная" происходит от английского relation - отношение. Наряду с понятиями домена и кортежа при работе с реляционными таблицами используются альтернативные им понятия поля и записи.

В реляционной базе данных каждая таблица должна иметь первичный ключ (ключевой элемент) - поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице.

Важным преимуществом реляционной модели является то, что в ее рамках действия над данными могут быть сведены к операциям реляционной алгебры, которые выполняются над отношениями.

Важнейшей проблемой, решаемой при проектировании баз данных, является создание такой их структуры, которая бы обеспечивала минимальное дублирование информации и упрощала Процедуры обработки и обновления данных. Коддом был предложен некоторый набор формальных требований универсального характера к организации данных, которые позволяют эффективно решать перечисленные задачи. Эти требования к состоянию таблиц данных получили название нормальных форм. В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационной структурой, или структурой данных. В нашем примере объектами модели являются музыкальные альбомы. Свойства же этих объектов находятся в столбцах таблицы («Название альбома», «Год выпуска», «Тип альбома», «Фирма»), их называют атрибутами объектов. Таким образом, каждая строка таблицы - есть совокупность атрибутов объекта. Такую строку называют записью, а столбец - полем записи.  

Бригадирам распределить роли в бригаде и в конце работы оценить работу каждого участника группы по 10 балльной системы, передать  оценки мне.

4.4. И так приступим заключительному этапу изучения новой темы. Включите проектор, на экране изображены схемы моделей данных. Прошу схемы внести в тетрадь. рисунок № 1. оценить работу бригад.

 Каждая бригада по ответу и дополнения. за ответ +1 балл. Продолжите мою мысль. Опрос учеников ниже среднего.

1.       Записью называют

2.       Сетевой модели данных связана с именем

3.       Примером системы управления данными с сетевой организацией разработанная

4.       В иерархической модели все записи, агрегаты и атрибуты базы данных образуют

5.       В иерархических структурах запись-потомок должна иметь

6.       В сетевой структуре данных потомок может иметь

7.       Концепции реляционной модели впервые были сформулированы в работах

8.       Термин "реляционная" происходит от

9.       Важным преимуществом реляционной модели.

10.    Определите различии моделей данных.

5. Проведем итог нашего урока. И оценим ваши знания. 6 минут

 Взглянуть на доску, где находиться  состав урока (модель, объекты модели, модели данных, виды моделей данных). Справились ли мы с задачей.

Блиц - опрос.

• Дать определение  модели.
• С какой моделью мы сегодня стакнулись.
• Перечислите объекты моделей.
• Модель данных – это…
• Виды моделей данных
• Преимущества реляционной  модели данных.

Проверка обучености учащихся + рефлексия. На столе листки выберите номер человечка, который подходит к вашему состоянию на конец урока и ответе на вопросы. Листочки с домашнем заданием сдать.

Выставить оценки. Группе, бригаде, индивидуально. Группы и бригаду похвалить.

6.            домашнее задание                                                                          2 минуты

Составить модель данных иерархической модели ключевое слово  молочные продукты, использовать   кислые и некислые, объекты сметана, сливки, кефир, айран, творог, сыр и т.д.

Приложения к уроку Карточка – задание 1 группе.

Задание: Ответьте на вопросы, и впишите в сетку. Из выделенных букв сложите ключевое слово сегодняшней темы. Слово впишите в сетку.

1.            ... направление-использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и / или вычислений, представлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. (Второе)

2.            Совместно используемый набор логически связанных данных (и описания этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации (База данных)

3. Одно из устройств внешней памяти.( магнитные ленты)

4.            Одна из программ программного обеспечения. (прикладная)

5.            Набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например, создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими. (Файловые системы)

Ключевое слово карточки. (объект)

ъ

Карточка – задание 2 группе.

Задание: Ответьте на вопросы, и впишите в сетку. Из выделенных букв сложите ключевое слово сегодняшней темы. Слово впишите в сетку.

1.            это именованная область внешней памяти, в которую можно записать и из которой можно считывать данные. (файл)

2.            Набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например, создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими. (Файловые системы)

3.             Одно из устройств внешней памяти.(барабаны)

4.            Одна из программ программного обеспечения компьютера. (прикладная)

5.            Совместно используемый набор логически связанных данных (и описания этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации (База данных)

6.            Одно из ограничений, присущие файловых системам (дублирование данных)

7.                   это  чем полнее база данных, тем вероятнее, что она содержит нужную информацию (однако, не должно быть избыточной информации).( полнота)

Ключевое слово карточки. (атрибут)

Карточка – задание 3 группе.

Задание: Ответьте на вопросы, и впишите в сетку. Из выделенных букв сложите ключевое слово сегодняшней темы. Слово впишите в сетку.

1.            Одна из программ программного обеспечения компьютера. (прикладная)

2.            Одно из устройств внешней памяти.( магнитные ленты)

3.            По этой причине базу данных еще … набором интегрированных записей с самоописанием.  (называют)

4.            …, присущие файловых системам.( Ограничения)

5.            Набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например, создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими. (Файловые системы)

Ключевое слово карточки. (ключи)

Карточка – задание 4 группе.

Задание: Ответьте на вопросы, и впишите в сетку. Из выделенных букв сложите ключевое слово сегодняшней темы. Слово впишите в сетку.

1.            Набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например, создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими. (Файловые системы)

это именованная область внешней памяти, в которую можно записать и из которой можно считывать данные. (файл)

2.            это  чем полнее база данных, тем вероятнее, что она содержит нужную информацию (однако, не должно быть избыточной информации).( полнота)

3.            Совместно используемый набор логически связанных данных (и описания этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации (База данных)

4.            Одно из ограничений, присущие файловых системам (дублирование данных)

5.            любая база данных может быть точной и полной, если она постоянно обновляется, т.е. необходимо, чтобы база данных в каждый момент времени полностью соответствовала состоянию отображаемого ею объекта (актуальность)

Ключевое слово карточки. (модель)

Задание на бригады.

Терминологической основой для иерархической и сетевой моделей являются понятия: атрибут, агрегат и запись. Под атрибутом (элементом данных) понимается наименьшая поименованная структурная единица данных. Поименованное множество атрибутов может образовывать агрегат данных. В некоторых случаях отдельно взятый агрегат может состоять из множества экземпляров однотипных данных, или, как еще говорят, являться множественным элементом. Наконец, записью называют составной агрегат, который не входит в состав других агрегатов. В иерархической модели все записи, агрегаты и атрибуты базы данных образуют иерархически организованный набор, то есть такую структуру, в которой все элементы связаны отношениями подчиненности, и при этом любой элемент может подчиняться только одному какому-нибудь другому элементу. Такую форму зависимости удобно изображать с помощью древовидного графа (схемы, состоящей из точек и стрелок, которая связна и не имеет циклов). Пример иерархической структуры базы

Типичным представителем семейства баз данных, основанных на иерархической модели, является Information Management System (IMS) фирмы IBM, первая версия которой появилась в 1968 г.

Концепция сетевой модели данных связана с именем Ч. Бахмана. Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков

Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями, точнее, из набора экземпляров записей заданных типов (из допустимого набора типов) и набора экземпляров из заданного набора типов связи. Примером системы управления данными с сетевой организацией является Integrated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software Inc., разработанная в середине 70-х годов. Она предназначена для использования на "больших" вычислительных машинах. Архитектура системы основана на предложениях Data Base Task Group (DBTG), Conference on Data Systems Languages (CODASYL), организации, ответственной за определение стандартов языка программирования Кобол. Среди достоинств систем управления данными, основанных на иерархической или сетевой моделях, могут быть названы их компактность и, как правило, высокое быстродействие, а среди недостатков - не универсальность, высокая степень зависимости от конкретных данных.

Реляционная модель данных

Концепции реляционной модели впервые были сформулированы в работах американского ученого Э. Ф. Кодда. Откуда происходит ее второе название - модель Кодда.

В реляционной модели объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц (рис. 3). Для ее формального определения используется фундаментальное понятие отношения. Собственно говоря, термин "реляционная" происходит от английского relation - отношение. Наряду с понятиями домена и кортежа при работе с реляционными таблицами используются альтернативные им понятия поля и записи.

В реляционной базе данных каждая таблица должна иметь первичный ключ (ключевой элемент) - поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице.

Важным преимуществом реляционной модели является то, что в ее рамках действия над данными могут быть сведены к операциям реляционной алгебры, которые выполняются над отношениями.

Важнейшей проблемой, решаемой при проектировании баз данных, является создание такой их структуры, которая бы обеспечивала минимальное дублирование информации и упрощала Процедуры обработки и обновления данных. Коддом был предложен некоторый набор формальных требований универсального характера к организации данных, которые позволяют эффективно решать перечисленные задачи. Эти требования к состоянию таблиц данных получили название нормальных форм. В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационной структурой, или структурой данных. В нашем примере объектами модели являются музыкальные альбомы. Свойства же этих объектов находятся в столбцах таблицы («Название альбома», «Год выпуска», «Тип альбома», «Фирма»), их называют атрибутами объектов. Таким образом, каждая строка таблицы - есть совокупность атрибутов объекта. Такую строку называют записью, а столбец - полем записи.

Рис. 1. Схема иерархической модели данных

Рис. 2. Схема сетевой модели данных

Рис. 3 Схема реляционной модели данных

---

[1] Н.В.Макарова Информатика 7-8 класс. ПИТЕР. Санкт-Петербург 2001год. Стр 356

[2] Агапова О.И., Швец ВМ., Вербицкий А.А. Реализуется системно-контекстный подход // Вести, высш. школы. 1987. N 12

[3] Экономическая информатика Под ред. П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова