Методика изучения темы «Хранение информации»

Цели изучения темы:Дать ученикам представление о назначении информационных систем и баз данных. Познакомить детей с основами реляционных баз данных. Обучить их основным приемам работы с одной из реляционных баз СУБД. Обучить учеников организации поиска, сортировки, редактирования данных.

Изучаемые вопросы:

♦;Области применения информационных систем и баз данных (БД).

♦ Классификация БД.

♦ Структура реляционной базы данных (РБД).

♦ Элементы РБД: главный ключ; имя, значение и тип поля.

♦ Назначение системы управления базами данных (СУБД); режимы работы СУБД.

♦ Запросы на поиск данных.

♦ Запросы на удаление данных.

♦ Запросы на сортировку.

♦ Области применения.

Изучение темы следует начать с описания области применения компьютерных информационных систем, с обоснования актуальности данного приложения компьютерной техники. Задачу можно сформулировать следующим образом: имеется больше объем данных о какой-то реальной системе объектов или событий. Например, о книгах в библиотеке, работниках предприятия, товарах на складе, дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и т.п. необходимо организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке. Такой работой людям приходилось заниматься и задолго до появления компьютеров. Основным средством хранения данных была бумага. Данные хранились в виде списков в толстых журналах, папках, на картонных карточках.

Другой пример — архивы различных документов. Например, существуй исторические архивы, архивы судебных дел, архивы патентов на изобретения и многие другие. Порой такие архивы занимают целые здания. Поиск в них нужных документе требует значительных усилий.

В наше время решению описанных проблем помогают компьютеры. Компьютерные информационные системы позволяют хранить большие объемы данных осуществлять в них быстрый поиск, вносить изменения, выполнять всевозможные манипуляции с данными (группировать, сортировать и пр.). Следует привести пример таких информационных систем. Например, система продажи железнодорожных, авиационных полетов, во время телерепортажей с крупных международных соревнований, олимпийских игр на экран мгновенно выводится досье любого спортсмена, о которое говорит комментатор.

Основой всякой информационной системы является база данных - организованная совокупность данных на магнитных дисках.

Вывод, который можно сделать относительно организации больших баз данных - это то, что они требуют больших объемов дисковой памяти.

Тема «Хранение информации» насыщена теоретическими понятиями. Эти понятия пересекаются с другими содержательными линиями базового курса: информационное моделирование, представление информации. Активное развитие теории баз данных началось в 1970-х гг. Особое место занимает теория реляционных баз данных (РБД), разработанная Е. Коддом.

К теоретическим вопросам, рассматриваемым в рамках базового курса, относят вопросы классификации БД, структуры однотабличной РБД.

Базы данных классифицируются по разным признака

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные (фактографические БД -это картотеки, а документальные - архивы), в фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате, в документальных БД - всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

Классификация по способу хранения данных делит БД на централизованные и распределенные. Вся информация в централизованной БД хранится на одном компьютере. Это может быть автономный ПК или сервер сети, к которому имеют доступ пользователи-клиенты. Распределенные БД используются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В таком случае разные части базы хранятся на разных компьютерах.

Третий признак классификации БД - по структуре организации данных табличная, иерархическая и сетевая. Базы данных, использующие соответствующий способ организаций информации, называются реляционными (табличными-иерархическими и сетевыми) БД.

В базовом курсе информатики рассматриваются лишь фактографические реляционные базы данных. Это связано не только с ограниченностью школьного курса но и с тем фактом, что реляционный тип БД используется сегодня наиболее часто является универсальным.

Таблица содержит информацию о некоторой системе объектов или событии, в разных строчках содержится информация о разных объектах описываемой системы, столбцы соответствуют различным атрибутам этих объектов. В терминологии реляционных баз данных строки таблицы называются записями, столбцы - полями. Само название «реляционная БД» происходит от английского слова «relation» переводится как «отношение». Термин «отношение» понимается как взаимосвязь между полями таблицы. В реляционном подходе таблица называется отношением.

Объяснение данного материала следует проводить на конкретных примерах, в качестве примера используются разнообразные таблицы: «Домашняя библиотека «Погода», «Успеваемость», «Факультативы».

Основные представления, которые должны быть закреплены учениками:

- всякая таблица содержит в себе информацию о некоторой реальной системе (процессе) и, следовательно, является ее информационной моделью;

- всякая запись в таблице - информация о конкретном объекте (событии) данной системы;

- значение поля в каждой записи - это определенная характеристика (свойство, атрибут) объекта.

Вопросы, задаваемые ученикам для закрепления этих понятий, должны быть следующего характера:

Вопрос 1: Информация о какой системе содержится в таблице «Успеваемость»?

Ответ: Об определенном классе школы.

Вопрос 2: Информация о каком объекте содержится в каждой записи этой таблицы?

Ответ: О конкретном ученике.

Вопрос 3: Что обозначают значения полей в записи?

Ответ: Оценки, полученные данным учеником по школьным предметам.

Основные понятия, связанные с записями и полями: главный ключ записи, имя поля, значение поля, тип поля.

Учителю важно понимать, что тема «Базы данных» содержит в себе ряд узловых вопросов, имеющих фундаментальное значение для курса информатики в целом. В этой теме ученики впервые встречаются с понятием величины. Величина - это отдельный информационный объект, имеющий собственное имя и занимающий место в памяти компьютера. С этой точки зрения поля являются величинами. Каждое поле в таблице имеет имя, для каждого поля определен тип.

Понятие типа величины связано с тремя ее свойствами:

• множеством значений, которые может принимать величина;

• множеством операций, которые можно выполнять с этой и величиной;

• формой внутреннего представления в памяти ЭВМ.

В большинстве случаев в базах данных используются четыре основных типа: символьный, числовой, дата и логический.

В данном разделе впервые в курсе информатики ученики встречаются с логическим типом данных, с логическими величинами. Первое понятие о логической величине можно дать, как ответ на альтернативный вопрос. Например: «Имеется ли данная книга в библиотеке?», или «Поступил ли абитуриент в университет», или «На улице идет дождь?» и т.п. Ответами на такие вопросы могут быть только «да» или «нет». Если поле таблицы будет принимать только такие значения, то ему назначается логический тип.

Необходимо закрепить понятия «главный ключ», «имя поля», «тип поля» на серии заданий.

Существует два способа работы пользователя с базой данных работа с помощью прикладных программ, заранее составленных программистом в среде СУБД, и работа путем непосредственного взаимодействия с СУБД.

В разных школах используется разная техника и программное обеспечение. Варианты доступных СУБД могут быть самыми разнообразными: от учебной РБД для УКНЦ до профессиональной MS Access для IBM PC. В различных системах различается способ взаимодействия пользователя с СУБД — пользовательский интерфейс. Есть два принципиально различных такого взаимодействия: посимвольный ввод команд и работа с диалоговой оболочкой.

Изучение конкретной СУБД следует проводить по стандартной методической схеме: «среда — режимы работы — система команд — данные».