Методические рекомендации к практическим занятиям по теме "Основы проектирования баз данных"

Разделы: Информатика

Ключевые слова: база данных

Методические рекомендации к лабораторным работам по учебной дисциплине ОП.08 Основы проектирования баз данных

Специальность 09.02.07 «Информационные системы и программирование», квалификация - программист

1.1. Назначение методических указаний

Учебная дисциплина ОП.08 Основы проектирования баз данных является дисциплиной обязательной части общепрофессионального цикла основной образовательной программы в соответствии с ФГОС СПО по специальности 09.02.07 Информационные системы и программирование.

Учебная дисциплина ОП.08 Основы проектирования баз данных обеспечивает формирование общих и профессиональных компетенций по всем видам деятельности ФГОС по специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование (квалификация - программист)».
Основными задачами при выполнении лабораторных работ являются:

  • Углубление теоретической и практической подготовки обучающихся;
  • Отражение в учебном процессе требований научно-технического прогресса, современных достижений науки и техники;
  • Развитие инициативы и самостоятельности обучающихся во время выполнения ими практических задач.

Дидактические цели лабораторной работы сводятся к:

  • К закреплению теоретических знаний;
  • Овладеванию умениями и навыками, предусмотренными целями конкретной темы или раздела программы;
  • Изучению на практике методов исследования, обучению приемам исследовательской работы в лаборатории;
  • Развитие инициативы и самостоятельности в работе, оценки научно-теоретических положений.

Лабораторные работы могут быть:

  • Работами по образцу, цель которых решение типовых задач в строгом соответствии с содержанием методических указаний и рекомендациями преподавателя;
  • Реконструктивными работами, при которых обучающийся получает методические указания лишь в схематическом виде, а для выполнения работы требуется элемент творчества на основе ранее приобретенных умений и навыков;
  • Вариантными работами, в ходе которых изыскиваются новые варианты выполнения работы, не предусмотренные указаниями преподавателя и методическими рекомендациями;
  • Творческими работами, цель которых поиск решения новой задачи; Объем лабораторных работ в часах и по тематике определяется учебным планом.

В сборнике содержатся методические указания по выполнению следующих лабораторных работ:

  • Лабораторная работа №1. Знакомство с MS SQL сервером. Создание проекта БД. Создание БД. Редактирование и модификация таблиц.
  • Лабораторная работа №2. Редактирование, добавление и удаление записей в таблице. Применение логических условий к записям.
  • Лабораторная работа №3. Создание ключевых полей. Задание индексов. Установление и удаление связей между таблицами.
  • Лабораторная работа №4. 3адание ключей. Создание основных объектов БД. Лабораторная работа №5. Сортировка, поиск и фильтрация данных. Лабораторная работа №6. Создание простых запросов на выборку данных на языке SQL из таблицы.
  • Лабораторная работа №7. Создание сложных запросов на языке SQL. Создание запросов на модификацию данных таблицы.
  • Лабораторная работа №8. Установление и удаление связей между таблицами.
  • Лабораторная работа №9. Работа с переменными и табличными файлами. Работа с переменными. Написание программного файла и работа с табличными файлами.
  • Лабораторная работа №10. Работа с массивами данных. Заполнение массива из табличного файла. Заполнение табличного файла из массива. Добавление записей в табличный файл из двумерного массива.
  • Лабораторная работа №11. Работа с командами и функциями ввода-вывода. Использование функций для работы с массивами.
  • Лабораторная работа №12. Создание меню. Создание меню различных видов. Модификация и управление меню.
  • Лабораторная работа №13. Разработка оконного интерфейса приложения. Создание формы. Управление внешним видом формы. Создание рабочих и системных окон. Добавление элементов управления рабочим окном.
  • Лабораторная работа №14. Разработка оконного интерфейса приложения. Создание файла проекта базы данных. Создание интерфейса входной формы. Использование исполняемого файла проекта БД, приемы создания и управления.
  • Лабораторная работа №15. Адаптация компонентов интерфейса под работу с БД. Задание значений и ограничений поля. Проверка введенного в поле значения. Отображение данных числового типа и типа дата.
  • Лабораторная работа №16. Адаптация компонентов интерфейса под работу с БД. Создание и модификация таблиц БД. Выборка данных из БД. Модификация содержимого БД.
  • Лабораторная работа №17. Обработка транзакций. Использование функций защиты для БД.

1.2. Требования к знаниям и умениям при выполнении практических задач

Цели и задачи при выполнении лабораторных работ - требования к результатам освоения дисциплины.

В результате выполнения лабораторных работ по учебной дисциплине ОП.08 Основы проектирования баз данных:

1. уметь:

  • Проектировать реляционную базу данных.
  • Использовать язык запросов для программного извлечения сведений из БД.
  • Нормализировать отношения при проектировании реляционной базы данных.
  • Работать с системами управления базами данных.
  • Строить запросы.

2. знать:

  • Основные понятия теории баз данных, модели данных.
  • Основные принципы и этапы проектирования баз данных.
  • Логическую и физическую структуру баз данных.
  • Средства проектирования структур баз данных.
  • Построение запросов в системах управления базами данных.

3. обладать общими компетенциями:

  • ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
  • ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
  • ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
  • ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
  • ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
  • ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.
  • ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
  • ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

4. обладать профессиональными компетенциями:

  • ПК 1. Уметь проектировать реляционную базу данных.
  • ПК 2. Использовать основные приемы конструирования форм, запросов, отчетов базы данных.
  • ПК 3. Уметь производить модификацию базы данных с использованием языка запросов SQL.
  • ПК 4. Инсталлировать и настраивать СУБД.
  • ПК 5. Выбирать способы технического сопровождения и восстановления базы данных.

2. Правила выполнения и проведения лабораторных работ

В ходе работы обучающиеся должны соблюдать и выполнять следующие правила:

  1. Обучающийся должен подготовить ответы на теоретические вопросы к лабораторной работе;
  2. Перед началом каждой работы проверяется готовность обучающегося к лабораторной работе;
  3. После выполнения лабораторной работы обучающийся должен представить отчет о проделанной работе с обсуждением полученных результатов, выводов и ответов на контрольные вопросы;
  4. Обучающийся, пропустивший выполнение лабораторной работы по уважительной или неуважительной причине обязан выполнить лабораторную работу в дополнительно назначенное время;
  5. Оценка за лабораторную работу обучающемуся выставляется с учетом предварительной подготовки к занятию, самостоятельности при выполнении работы, точности и грамотности оформления отчета о проделанной лабораторной работе и корректности ответов на контрольные вопросы.

3. Критерии оценки лабораторных работ

Выполненные лабораторные работы оцениваются по пятибалльной шкале:

  • Оценка «5» (отлично) выставляется, если лабораторная работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием, с соблюдением последовательности выполнения, необходимые программные алгоритмы изучены, запущены и работают без ошибок; отчет о лабораторной работе оформлен аккуратно; ответы на контрольные вопросы даны развернутые и точные;
  • Оценка «4» (хорошо) ставится, если лабораторная работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием, с соблюдением последовательности выполнения, частично с помощью преподавателя, присутствуют незначительные ошибки при демонстрации работы: отчет о проделанной работе оформлен аккуратно; ответы на контрольные вопросы даны кратко и точно;
  • Оценка «3» (удовлетворительно) ставится если лабораторная работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием, частично с помощью преподавателя, присутствуют ошибки при демонстрации работы; по оформлению работы имеются замечания; ответы на контрольные вопросы не точные;
  • Оценка «2» (неудовлетворительно) ставится если обучающийся не подготовился к лабораторной работе, при демонстрации работы обучающийся допустил грубые ошибки; по оформлению работы имеются множественные замечания; ответы на контрольные вопросы содержат ошибки и неточности.

4. Правила внутреннего распорядка и техника безопасности при проведении и выполнении лабораторных работ

При проведении и выполнении лабораторной работы в лаборатории «Технология разработки программного обеспечения» во избежание несчастных случаев, а также преждевременного выхода из строя персональных компьютеров и оборудования студент должен выполнять следующие правила внутреннего распорядка и техники безопасности:

  • К работе в лаборатории допускаются обучающиеся, знакомые с правилами внутреннего распорядка и техники безопасности, изучившие содержание предстоящей лабораторной работы, предоставившие отчет за предыдущую лабораторную работу;
  • После ознакомления с правилами внутреннего распорядка и инструктажа по технике безопасности каждый обучающийся должен расписаться в специальном журнале;
  • При работе в лаборатории запрещается приносить с собой вещи и предметы, загромождающие рабочие места;
  • В лаборатории запрещается громко разговаривать, покадить рабочие места без разрешения преподавателя и переходить от одного рабочего места к другим;
  • При появлении запаха гари или при обнаружении неисправности оборудования следует немедленно сообщить о неисправности преподавателю и не трогать ничего.

5. Тематика лабораторных работ

Лабораторная работа №1. Знакомство с MS SQL сервером. Созданиепроекта БД. Создание БД. Редактирование и модификация таблиц.

Цель работы: знакомство с системой управления реляционными базами данных MS SQL Server.

Время выполнения: 2 часа.

Задание:

  • Законспектировать теоретические сведения, при наличии.
  • Выполнить лабораторную работу.
  • Выполнить индивидуальный вариант задания, при наличии.

Лабораторная работа. Утилита SQL Server Management Studio

Подавляющую массу задач администрирования SQL Server можно выполнить в графической утилите SQL Server Management Studio. В ней можно создавать базы данных и все ассоциированные с ними объекты (таблицы, представления, хранимые процедуры и др.). Здесь вы можете выполнить последовательности инструкций Transact-SQL(запросы). В этой утилите можно выполнить типовые задачи обслуживания баз данных, такие как резервирование и восстановление. Здесь можно настраивать систему безопасности базы данных и сервера, просматривать журнал ошибок и многое другое.

Для запуска Management Studio в меню «Пуск» операционной системы выберите пункт «Microsoft SQL Server Tools 18 / Microsoft SQL Server Management Studio». Когда откроется окно программы, вас попросят подключиться к какому либо серверу баз данных SQL Server.

Подключение к серверу

В окне «Соединение с сервером» необходимо указать следующую информацию:

  • Тип сервера. Здесь следует выбрать, к какой именно службе необходимо подключится. Оставьте вариант «Компонент Database Engine».
  • Имя сервера. Позволяет указать, к какому серверу будет осуществляться подключение. По умолчанию имя SQL Server совпадает с именем компьютера. Выберите ваш локальный компьютер.
  • Проверка подлинности. Способ аутентификации, можно выбрать «Проверка подлинности Windows» или «Проверка подлинности SQL Server». Первый способ использует учетную запись, под которой текущий пользователь осуществил вход в Windows. Вариант SQL Server использует свою собственную систему безопасности. Оставьте вариант проверки подлинности Windows.

После подключения экземпляр сервера будет отображаться на панели «Обозреватель объектов».

Окно Management Studio имеет следующую структуру:

  • Оконное меню - содержит полный набор команд для управления сервером и выполнения различных операций.
  • Панель инструментов - содержит кнопки для выполнения наиболее часто производимых операций. Внешний вид данной панели зависит от выполняемой операции.
  • Панель «Обозреватель объектов». Это панель с древовидной структурой, отображающая все объекты сервера, а также позволяющая производить различные операции, как с самим сервером, так и с его базами данных и их объектами. Обозреватель объектов является основным инструментом для разработки.
  • Рабочая область. В рабочей области производятся все действия с базой данных, а также отображается её содержимое.

Прежде чем перейти к созданию своих собственных рабочих баз данных рассмотрим служебные базы данных SQL Server, которые создаются автоматически в процессе его установки. Если мы раскроем узел «Базы данных - Системные базы данных» в обозревателе объектов, то увидим следующий набор служебных баз данных:

  • master. Главная служебная база данных всего сервера. В ней хранится общая служебная информация сервера: настройки его работы, список баз данных на сервере с информацией о настройках каждой базы данных и ее файлах, информация об учетных записях пользователей, серверных ролях и т.п.
  • msdb. Эта база данных в основном используется для хранения информации службы SQL Server Agent(пакетных заданий, предупреждений и т.п.), но в нее записывается и другая служебная информация (например, история резервного копирования).
  • model. Эта база данных является шаблоном для создания новых баз данных в SQL Server. Если внести в нее изменения, например, создать набор таблиц, то эти таблицы будут присутствовать во всех создаваемых базах данных.
  • tempdb. Эта база данных предназначена для временных таблиц и хранимых процедур, создаваемых пользователями и самим SQL Server. Эта база данных создается заново при каждом запуске SQL Server.

1. СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ В SQL SERVER MANAGEMENT STUDIO

Использование данной утилиты является самым простым способом создания базы данных.

Создадим базу данных ShopDB (интернет-магазин), которую позже заполним таблицами, представлениями и другими объектами, предназначенными для отдела продаж.

  • В окне «Обозреватель объектов» найдите и раскройте папку «Базы данных». Щелкните на ней правой кнопкой мыши и выберите команду «Создать базу данных…».
  • В открывшемся диалоговом окне «Создание базы данных» на странице «Общие» введите следующую информацию:

Имя базы данных: ShopDB

Владелец: по умолчанию.

В таблице «Файлы базы данных» измените путь к файлам данных и журнала на ваш каталог.

Для всех остальных параметров оставьте значения по умолчанию.

3. Для создания базы данных щелкните «OK». Вы должны увидеть свою новую базу данных в окне «Обозреватель объектов».

2. Создание таблиц

Создадим в базе данных ShopDB пять таблиц.

Product

Основная информация о товарах

Customer

Информация о клиентах

Order

Подробная информация о заказах

OrdItem

Информация о составе заказа (перечень товаров входящих в заказ)

City

Справочник городов

Ниже представлены все поля этих таблиц и их основные свойства.

Имя столбца

Тип данных

Разрешить
null

Описание

Customer

IdCust

int, identity

нет

Уникальный идентификационный номер клиента, на который можно ссылаться в других таблицах

FName

nvarchar(20)

нет

Имя клиента

LName

nvarchar(20)

нет

Фамилия клиента

IdCity

int

нет

Ссылка на номер города

Address

nvarchar(50)

нет

Адрес клиента

Zip

nchar(5)

нет

Почтовый индекс клиента

City

IdCity

int, identity

нет

Уникальный идентификационный номер города

CityName

nvarchar(20)

нет

Название города

Product

IdProd

int, identity

нет

Уникальный идентификационный номер для каждого товара

Description

nvarchar(100)

нет

Короткое текстовое описание товара

InStock

int

нет

Количество единиц продукта на складе

Order

IdOrd

int, identity

нет

Уникальный идентификационный номер заказа

IdCust

int

нет

Ссылка на номер клиента

OrdDate

smalldatetime

нет

Дата и время размещения заказа

OrdItem

IdOrd

int

нет

Ссылка на номер заказа

IdProd

int

нет

Ссылка на номер товара

Qty

int

нет

Количество единиц товара в заказе

Price

money

нет

Цена товара

Таблицы можно создавать как в графическом интерфейсе (в утилите Management Studio), так и с помощью кода T-SQL. Воспользуемся самым простым, графическим способом. Сначала создадим таблицу Customer:

  1. В дереве обозревателя объектов в базе данных ShopDB в контекстном меню узла «Таблицы» выберите команду «Создать таблицу…». В рабочей области должна появиться вкладка с конструктором таблиц.
  2. В первую строку в столбце «Имя столбца» введите IdCust, в столбце «Тип данных» выберите int. Убедитесь что параметр «Разрешить значения null» отключен.
  3. В нижней половине экрана в разделе «Свойства столбцов» введите описание поля и измените значение параметра «Спецификация идентификатора / (Идентификатор)» на «Да» для того чтобы значения номера клиента формировались автоматически. Свойство «Идентифицирующий столбец» (Identity), обычно используемое совместно с типом данных int, предназначено для автоматического приращения значения на единицу при добавлении каждой новой записи. К примеру, клиент, добавленный в таблицу первым, будет иметь значение идентификатора 1, вторым - 2, третьим - 3, и т.д.
  4. Аналогичным образом введите описания всех остальных полей и закройте окно конструктора таблиц. Введите в качестве имени таблицы Customer. Вновь созданная таблица должна появиться в дереве обозревателя объектов в папке «Таблицы».

Задание для самостоятельной работы: В соответствие с вышеприведенным описанием создайте оставшиеся четыре таблицы: City, Product, Order и OrdItem.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основные источники

  1. Кузин А.В., Кузин В.М. «Разработка баз данных в системе Microsoft Access»: учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.- 224 с.: ил. - (Профессиональное образование)
  2. Семакин И.Г. «Основы программирования и баз данных»: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования /И.Г.Семакин. - М.: Издательский центр «Академия», 2014.-224 с.
  3. Стружкин, Н.П. Базы данных: проектирование. Практикум: учеб. пособие для СПО / Н.П.Стружкин, В.В.Годин. - М.: Издательство Юрайт, 2018 - 291 с. (Серия: Профессиональное образование). ISBN 978-5-534-08140-4
  4. Илюшечкин, В.М. Основы использования и проектирования баз данных : учебник для среднего профессионального образования / В.М.Илюшечкин. - испр. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2020 - 213 с. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-01283-5.

Дополнительные источники:

  1. Малыхина М.П. «Базы данных: основы, проектирование, использование» - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.: ил.
  2. Сьоре, Э. Проектирование и реализация систем управления базами данных: учебное пособие: [16+] / Э.Сьоре; науч. ред. Е.В.Рогов; пер. с англ. А.Н.Киселева. Москва: ДМКПресс, 2021467 с.: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&i d=607381. - ISBN 978-5-97060-488-5. - Текст: электронный
  3. Федорова Г.Н. Основы проектирования баз данных. - М.: ОИЦ «Академия» 2015.

Интернет-ресурсы:

  1. https://нэб.рф/ - Национальная электронная библиотека РФ.
  2. http://www.acm.org/ - Association for Computing Machinery - Ассоциация вычислительной техники.
  3. http://fcior.edu.ru/ - Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов.
  4. https://cloudblogs.microsoft.com/sqlserver/ - Разработчик MS SQL Server.