Определение и назначение СУБД. Основные понятия

Потёмкина Светлана Александровна

Основные понятия

Структурирование уроков по данному разделу

№ занятия	Количество часов	Тема урока	Форма урока	№ лабораторной работы
1	2 часа	Определение и назначение баз данных, СУБД. Основные понятия.	лекция
2	2 часа	Создание и редактирование базы данных.	ЛР*	*Лаб_раб_1* «Создание БД в среде MS Access»; *Лаб_раб_ 2* «Установка связей в базе данных Видеотека»; *Лаб_раб_ 3* «Заполнение БД в среде MS Access»;
4	1 час	Создание формы базы данных.	ЛР*	*Лаб_раб_ 4* «Создание формы БД в среде MS Access»; *Лаб_раб_ 4(1)* «Создание кнопочной формы БД в среде MS Access»;
5	1 час	Извлечение информации из баз данных	ЛР*	*Лаб_раб_ 5* «Сортировка и фильтры в среде MS Access”; *Лаб_раб_ 5(1)* «Извлечение информации из БД в среде MS Access»;
6	1 час	Создание отчетов из баз данных	ЛР*	*Лаб_раб_ 6* «Создание отчетов из БД в среде MS Access»;
7	1 час	Зачет	УКЗ**	Зачетная работа

ЛР* - лабораторная работа

УКЗ** - урок контроля знания

Лабораторные работы представлены в приложениях (приложение 4, приложение 5, приложение 6, приложение 7, приложение 8, приложение 9).

Зачетная работа представлена в приложении 3.

Тип урока: Изучение нового материала

Форма урок: лекция с элементами беседы

Цели и задачи урока:

Обучающие: сформировать представление о понятиях: “база данных”, “система управления базами данных”, раскрыть и показать их назначение. Познакомить с видами моделей баз данных и их основами.
Развивающие: продолжить формирование общеучебных умений и навыков (умение анализировать, составление опорного конспекта), расширение кругозора учащихся, развитие познавательных процессов.
Воспитательные: способствовать у учащихся воспитанию аккуратности, точности, исполнительности, развитие интереса к предмету “информационные технологии”, воспитание информационной культуры учащихся.

Оборудование и ПО:

компьютеры;
презентация, составленная в программе Ms Power Point (приложение);
кроссворд (Приложение 1);
тест (Приложение 2);
проектор;
экран.

План урока:

Организационный момент.
Изложение нового материала. Составление учащимися во время урока краткого конспекта лекции.
Закрепление изученного. Проверочная работа.
Домашнее задание.

I. Объяснение нового материала

В начале занятия я предлагаю вам разгадать кроссворд. Разгадав его, мы узнаем тему урока. (Приложение 1). (На столах учащихся лежат листы с кроссвордом. Этот же кроссворд изображён на экране слайд 1, приложение).

Объект, состоящий из строк и столбцов. (Таблица)
Формат файла. (Расширение)
Чем является информация для человека с точки зрения познания. (Знание)
Единицы измерения информации. (Байт)
Характеристика ячейки, которая задается с помощью номера строки и имени столбца. (Адрес)
Первое устройство для счета. (Абак)
Устройство вывода информации. (Монитор)
Устройство ввода информации. (Сканер)
Предложение, про которое можно сказать истинно оно или ложно. (Высказывание)
Совокупность характеристик компьютера. (Архитектура)

Мы приступаем с Вами к новому разделу – БАЗЫ ДАННЫХ.

Основные вопросы, которые будут разобраны сегодня на уроке (слайд 2, приложение):

Определение и назначение базы данных.
Определение и назначение системы управления базой данных.
Каковы основные функциональные возможности СУБД?
Определение понятий модели и структуры.
Режимы работы СУБД.
Виды моделей баз данных (особенность, элементы БД, пример)
Что такое поле и запись?
Что такое ключевое поле, виды и их назначение?
Типы взаимосвязей в модели.
Основные этапы построения информационной структуры.

В нашей жизни широко используются такие БД, как: информационная система по продаже и резервированию авиа- и железнодорожных билетов; БД, заменяющая привычный библиотечный каталог; БД – электронные энциклопедии со сведениями, например, о музыкальных инструментах, шедеврах Эрмитажа или кулинарных рецептах, химических элементах и соединениях, сотрудниках какого-либо учреждения.

1. Основные определения нашего занятия: (слайд 3, приложение)

База данных (БД) – это взаимосвязанная информация (данные) об объектах, которая организованна специальным образом и хранится во внешней памяти компьютера.

Программное обеспечение, позволяющее создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающее удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска, называется системой управления базой данных (СУБД). Современная СУБД должна также обеспечивать возможность работы с БД в глобальных и локальных сетях.

Совокупность БД и обслуживающих программ называется информационно-поисковой системой (ИПС).

!Пример: ИПС книжного фонда школьной библиотеки, ИПС кадровой информации предприятия и т.п.

Устройства внешней памяти, на которых хранятся БД, должны иметь высокую информационную емкость и малое время доступа к хранимой информации. Сегодня речь пойдет о применении ПК несколько в ином плане – в создании информационных моделей. Со словом “модель” мы знакомы.

Моделью называется некий объект-заменитель, который в определенных условиях может заменить объект-оригинал, воспроизведя интересующие на свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества, удобства (наглядность, доступность испытаний, легко изменяются и т.д.) Т.е.

МОДЕЛЬ – это некоторое упрощенное подобие реального объекта.

Мы с вами работаем с информацией, и, следовательно, нас интересует информационная модель. (слайд 4, приложение)

?Вопрос: Как вы считаете, что такое информационная модель?

Информационная модель – это информация (знания, сведения) о реальном объекте, процессе, явлении.

Информация, отражающая существенные признака объекта, процесса или явления и хранящаяся в памяти ПК, представляет собой компьютерную информационную модель (КИМ). При составлении КИМ приходиться решать следующие две проблемы:

Какие признаки считать существенными;
Как организовать в памяти ПК (какой тип и структура информации).

Появляется новое и в тоже время знакомое понятие СТРУКТУРА – это что-то упорядоченное, организованное определенным образом. (слайд 4, приложение)

?Вопрос: Чем отличается груда кирпича от стены, построенной из того же кирпича? (слайд 5, приложение)

Груда кирпича не имеет никакой структуры. Если кирпичи в ней перемешать, то она все равно останется кучей. Стена же – это структура, построенная из кирпичей. Если ее нарушить, то останутся кирпичи, но не будет стены. Структура несет новое содержание, новое качество, новую информацию. Из этих же кирпичей можно построить гараж, дом и пр. Составляющие – одни и те же, но содержание – разное.

Рассмотрим другой пример с информацией: (слайд 5, приложение)

1, 2, 3; ТУ –154; Воронеж; Москва; 8-40

3, 5; АН-24; Ижевск; 16-20;

Этот список представляет собой набор слов, цифр, мало, о чем говорящих.

?Вопрос: скажите, пожалуйста, о чем может идти речь?

Можно догадаться, что речь идет о рейсах самолетов, но извлечь какую-то полезную информацию из этих данных нельзя.

?Вывод: данные в базе данных должны быть правильно организованны в виде определенной информационной модели, таким образом, чтобы из нее можно было получить полезную и необходимую информацию.

Виды моделей информационных структур: (Слайд 6, приложение)

Иерархическая структура (дерево). В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные – подчиненными. Данные в записи упорядочены в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным “спуском” со ступеньки на ступеньку. Узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

!Пример: Структура школы. (слайд 8, приложение)

Дерево содержит три типа объектов: школа, параллель классов, класс. Каждый объект описывается своими полями. Объекты в дереве разделены на уровни. На первом уровне находится единственный объект, называемый корнем дерева. На втором уровне-уже три объекта, порожденные корнем (ветви). В свою очередь, каждый объект второго уровня порождает несколько объектов третьего уровня. Объекты самого нижнего уровня называются листьями.

Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким как раз из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней. Совокупность элементов, расположенных в порядке подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево называют графом или иерархической структурой. Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. (слайд 9, приложение)

Иерархическую БД образует, например, каталог файлов, хранимых на диске, а дерево каталогов, доступное для просмотра в Windows Commander, – наглядная демонстрация структуры такой БД и поиска в ней нужного элемента (при работе в операционной системе Windows). Такой же БД является родовое генеалогическое дерево. (слайд10, приложение)

Сетевая модель. Сетевая база данных отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать дополнительно к “вертикальным” иерархическим связям связи “горизонтальные”. Это облегчает процесс поиска нужных элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения нескольких иерархических ступеней. Совокупность элементов, которые имеют несколько основных составляющих (узел, уровень, связь) и у которых принята свободная связь между элементами разных уровне, называется сетевой моделью. (слайд 11, приложение)

!Пример: посещение учащимися одной группы спортивных секций (слайд 11, приложение)

!Пример: Сотовый телефон (слайд 12, приложение) (схема строиться в диалоге с учащимися)

?Вопрос: назовите на ваш взгляд достоинства и недостатки этих моделей.

Использование иерархической и сетевой моделей ускоряет доступ к информации в БД, но для них требуются значительные ресурсы как дисковой, так и основной памяти ПК. Также эти модели характеризуются сложностью реализации систем управления БД.

Реляционная БД. Это слово происходит от английского relation – отношение. В этом подходе таблица выступает, как совокупность атрибутов объектов называется отношением. Каждая строка такой таблицы называется запись, каждый столбец в такой таблице называется – полем. Преимущество таких БД – наглядность и понятность организации данных, быстрота поиска нужной информации. (Слайд 13, приложение)

Рассмотрим пример: (слайд 14, приложение)

В этом примере информационная структура представлена в прямоугольной таблице, состоящей из столбцов и строк.

Свойства (признаки) этих объектов выделяются в отдельные столбцы и озаглавлены (“Номер пропуска”, “ФИО” и т.п.), их называют полями с конкретно заданными именами. Каждая строка этой таблицы есть совокупность значений полей, относящихся к конкретному объекту. Такую строку называют записью.

Поле – это признак объекта, выделенный в отдельный столбик и которому задано имя.

Запись – совокупность значений полей, которые относятся к конкретному объекту.

Объектом, отраженным в этой модели, является Номер пропуска.

Объект – это нечто существующее и различимое, т.е. объектом можно назвать то “нечто”, для которого существуют название и способ отличать один подобный объект от другого.

В каждой таблице реляционной модели должен быть столбец (или совокупность столбцов), значение которого однозначно идентифицирует каждую ее строку. Этот столбец (или совокупность столбцов) называется первичным ключом. (Слайд 15, приложение)

?Вопрос: какое поле может быть первичным ключом и почему?

В нашем примере первичным ключом является поле Номер пропуска.

Реляционная модель может содержать одну или более 2 таблиц, которые связаны между собой некоторым отношением. Связи поддерживаются внешними ключами.

Внешний ключ - столбец (или совокупность столбцов), значение которого однозначно характеризует значение первичного ключа другого отношения (таблицы).

(Слайд 16, приложение)

Перед вами представлены две таблицы, в первой отображается информация о сотрудниках, во второй – отделы предприятия.

?Вопрос: какие поля будут первичными ключами в каждой таблице и почему?

?Вопрос: какое поля будет внешним ключом? Через какое поле будет осуществляться связь между таблицами?

?Вопрос: назовите на ваш взгляд достоинства и недостатки реляционной модели.

?Вопрос: назовите на ваш взгляд, какая модель в основном используется при построении БД, свой ответ обоснуйте.

Из рассмотренных примеров мы видим, что важно не только собрать, но и удачно структурировать ее. Самым ярким примером удачной структуры является таблица Менделеева Д.И.

Для того чтобы была связь между таблицами в БД, необходимо правильно определить тип взаимосвязи между ними.

Типы взаимосвязей в модели:

!Пример: Пред вами представлены примеры совокупности информационных объектов. (Слайд 18, приложение)

СТУДЕНТ (Номер студента, ФИО, Дата рождения, Номер группы);
СТИПЕНДИЯ (Номер студента, размер стипендии);
ГРУППА (Номер группы, Специальность);
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, ФИО, Должность).

?Вопрос: Определите первичный ключ в каждой модели.

В 1-й, 2-й модели: Номер студента; в 3-й – Номер группы; в 4-й – Код преподавателя.

?Вопрос: Определите внешний ключ между 1-й и 2-й моделями, между 3-й и 1-й.

Внешний ключ между 1-й и 2-й моделями - Номер студента, между 3-й и 1-й - Номер группы.

На практике часто используют связи, устанавливающие различные виды соответствия между объектами “связанных типов”. Основными типами взаимосвязей в модели: один к одному (1:1), один ко многим (1:М), многие ко многим (М:М).

*Связь один к одному (1:1)* означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует только один экземпляр второго объекта (В) и, наоборот каждому экземпляру второго объекта(В) соответствует только один экземпляр первого объекта (А). (Слайд 19, приложение)	Пример: в информационных объектах СТУДЕНТ и СТИПЕНДИЯ связь 1:1, так как каждый студент имеет свою стипендию, и каждая стипендия может быть назначена только одному студенту.
*Связь один ко многим (1:М)* означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует несколько экземпляров второго объекта (В) и, наоборот каждому экземпляру второго объекта (В) соответствует только один экземпляр первого объекта (А). (Слайд 20, приложение)	Пример: в информационных объектах ГРУППА и СТУДЕНТ связь 1:М, так как одна группа может включать в себя много студентов, в то время как каждый студент может обучаться только в одной группе.
*Связь многие ко многим (М: М)* означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует несколько экземпляров второго объекта (В) и, наоборот каждому экземпляру второго объекта(В) соответствует тоже несколько экземпляров первого объекта (А). (Слайд 21, приложение)	Пример: в информационных объектах СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ связь М:М, так как один студент может обучаться у многих преподавателей и один преподаватель может обучать многих студентов.

Всякая информационная структура создается для дальнейшей извлечения из нее нужной информации. Поэтому построение структуры данных производиться в следующей последовательности.

План построения информационной структуры (слайд 22, приложение)

Определяем объекты описания.
Определяем поля (признаки) этих объектов.
Выбираем тип структуры, отображающей связи между объектами (таблица, дерево, сеть).
Строим конкретный экземпляр информационной структуры.

В работе с СУБД возможны следующие режимы: (слайд 23, приложение)

создание – описание данных, их структур, первичный ввод, пополнении;
редактирование – удаление устаревшей информации, корректировка данных для поддержания их актуальности,
поиск – информации по некоторому признаку;
подготовка и генерация отчетов;
манипулирование - действия с БД как с целым: просмотр; копирование ее файлов, например на бумажный носитель; сортировка данных по заданному признаку и т. д.

Для работы с БД СУБД должна обеспечивать возможность внесения и чтения информации, работу с большим объемом данных, быстроту поиска, целостность данных (т. е. их непротиворечивость), защиту от разрушения, уничтожения (не только при случайных ошибках пользователя), от несанкционированного доступа, систему “дружественных” подсказок (в расчете на пользователя без специальной подготовки).

II. Проверочная работа Закрепление изученного.

Для определения уровня усвоения материала каждому учащемуся предлагается работа, состоящая из двух частей.

1) Тестирование (Приложение 2)

2) Практическая часть:

Чем отличается информационная модель от компьютерной информационной модели?
Назовите достоинства и недостатки информационных моделей.
Составьте реляционную модель записной книжки, в которой хранятся сведения о ваших друзьях и знакомых.
Создайте иерархическую модель административного устройства какого-либо предприятия или фирмы.

III. Постановка домашнего задания.

Выучить конспект и ответить на вопрос: Назовите основные характеристики и возможности СУБД Access.

12.06.2011