XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Повсеместное распространение баз данных, порождающее необходимость в формировании умений и навыков работы с ними у широкого круга пользователей, стало основанием для большого числа исследований, посвященных проблемам преподавания, технологий хранения и поиска информации. «Базы данных» всегда вызывает многочисленные вопросы и трудности. В первую очередь – ввиду глобальности понятия «Базы данных», как вида информационных систем, проблема выбора оптимального объёма учебного материала. Во вторую очередь - это меньшее практическое применение программных продуктов для создания баз данных.

Актуальность исследования: в связи с широким практическим применением информационных систем, основанных на базах данных, появляется необходимость формирования у учащихся знаний, умений и навыков работы с данными. Эта тема становится одной из ключевых, требующих особенного внимания при изучении. Для реализации такой задачи в базовом курсе информатики предусмотрен раздел «Базы данных», в процессе изучения которого у учащихся формируются представления об основных понятиях баз данных и основных методах решения типовых задач в этой области.

История развития и становления систем управления базами данных насчитывает более 50 лет. В 1968 году была введена в использование первая промышленная система управления базой данных – иерархическая система Information Management System, разработанная и введенная в действие фирмой International Business Machines.

Базы данных выполняют функцию систематизации знаний. На основе этой систематизации могут создаваться новые знания. Базы данных могут применяться как вспомогательное средство, позволяющее реализовать какую-то полезную функцию. Например, хранение настроек программы, Internet-адресов для рассылки рекламы и т.д. По характеру организации данных базы данных могут быть разделены на неструктурированные, частично структурированные, структурированные. К неструктурированным базам данным можно отнести базы данных, которые организованы в виде семантических сетей. Частично структурированные можно считать базы данных, представленные в виде обычного текста или гипертекстовые системы. Структурированные базы данных требуют заблаговременного проектирования, писания и разработки структуры базы данных, только после данных процедур в базы данных данного типа могут быть занесены данные, необходимые для работы с базой данных.

В большинстве современных систем управления базами данных база данных представляется в виде совокупности различных таблиц. Система управления базой данных предоставляет пользователю возможность манипулировать данными, то есть производить выборку необходимой информации, выполнять различные вычисления, разрабатывать интерфейс ввода и вывода, визуализировать информацию.

Данные функции в системе управления базами данных реализуются с помощью использования специализированных языков манипулирования данными, которые входят в состав данной системы управления, либо с помощью графического интерфейса пользователя. Обеспечение независимости прикладных программ и данных (логическая и физическая независимость).

Важным свойством системы управления базами данных является возможность обеспечивать два независимых друг от друга взгляда на базу данных – «взгляд пользователя», который представляется в логическом представлении данных, и его отражение в прикладном программном обеспечении, и «взгляд системы» – физическое представление данных в памяти компьютера.

БД преподаватель выбирает самостоятельно, исходя из собственных предпочтений и уровня аудитории. Как правило, этой БД - MS Access как самая распространенная и довольно простая система. Такой подход позволяет дать общее представление о возможностях баз данных и методах работы с ними, но только в качестве конечного пользователя, а не разработчика или администратора, поэтому он совершенно не подходит для ИТ-специалистов, но вполне достаточен, чтобы в рамках общего курса информатики познакомить с базами данных школьников.

При планировании курса ставятся следующие три цели:

1. Познакомить обучающихся с теоретическими основами баз данных.

2. Обучить учащихся методам проектирования баз данных и создания приложений для них

3. Познакомить учащихся с примерами работы конкретных БД.

Начинается обучение с общих принципов реляционной модели. После довольно детального знакомства с SQL переходят на второй виток спирали и возвращаются к реляционной модели: теперь уже учащиеся хорошо понимают, о чем будет идти речь, и это позволит компенсировать некоторую нехватку математической базы. Завершающим этапом становится изучение методологий проектирования баз данных с описанием всевозможных нормальных форм, которые накладывают ограничения на процесс проектирования.

Вероятно, оптимальным вариантом в настоящий момент будет связка PHP и MySQL, но тут могут возникнуть свои нюансы в зависимости от уровня группы и предпочтения преподавателя. Главное – реализация идеи, что учащиеся должны получить начальные навыки создания приложений для работы с базами данных. Помимо этого, также в рамках практических занятий дается представление об инструментах проектирования баз данных, в частности, с использованием методологии IDEF1X.

Стандарт третьего поколения предписывает, что занятия лекционного типа не могут составлять более 40 процентов аудиторных занятий, из чего следует, что необходимо активно использовать в учебном процессе активные и интерактивные формы. Согласно стандарту, таковыми считаются «компьютерные симуляции деловые и ролевые игры, разбор конкретных ситуаций, психологические тренинги, проведение форумов и выполнение групповых семестровых занятий и курсовых работ в Интернет-среде, электронное тестирование знаний, умений и навыков».

Разбор конкретных ситуаций – это любой пример, иллюстрирующий проектирование или работу с базой данных. Обучение делится на следующие этапы:

Разъяснение понятие предметной области данных ученикам.

Технология анализа учениками предметной области баз данных.

Анализ концептуальных требований и информационных потребностей.

Построение концептуальной модели предметной области.

Разработка базы данных начинается с построения информационно-логической модели данных. Следующим этапом разработки базы данных является анализ объектов и выявление документов – источников данных. Создание таблиц и формирование их связей осуществляется, используя справочную систему MS Access. Кроме описанных выше элементов, в базе данных «Школьный учебный процесс» используется также кнопочная форма для управления работой с базой данных.

Широкое применение и использование информационных технологий является глобальной тенденцией мирового развития и научно-технической революции последних десятилетий. На сегодняшний день современные организации, предоставляемые какие-либо услуги, уже невозможно представить без применения информационных технологий. Автоматизация процесса управления и контроля стала закономерным этапом развития управленческих структур. Создание и внедрение информационных технологий, а именно баз данных ориентировано, прежде всего, на автоматизацию процесса обработки информации, следовательно, на повышение эффективности работы сотрудников организации.

Основные направления современных информационных технологий базируются на концепции, согласно которой информация и большой объем данных должны быть организованы в базы данных для эффективного отображения изменяющегося реального мира и удовлетворения информационных потребностей пользователя. Базы данных разрабатываются и функционируют под управлением специальных программных комплексов, называемых системами управления базами данных. Одним из ключевых направлений в области автоматизации деятельности учебного заведения с использованием информационных технологий является разработка реляционных баз данных, которые позволяют решить проблему хранения и систематизации информации согласно индивидуальным требованиям учебного заведения.