Теоретические основы изучения специфики баз данных

Общие подходы по изучению темы: базы данных

Обучение школьников работе с базами данных напрямую связано с решением задачи подготовки к труду, продолжению образования, а именно формируются представления о роли и месте компьютерной техники в современном и будущем обществе, об основных закономерностях обработки информации с помощью компьютера (поиск, хранение и предъявление), названий и содержания основных этапов решения задач автоматизированного поиска информации.

Положительных результатов в работе по развитию познавательной активности учащихся можно добиться в случае, если: [2].

• — активная познавательная деятельность школьников была организована при условии создания благоприятного эмоционального фона, что возможно благодаря изменениям в оценочной деятельности учителя, введению самоконтроля и самооценки учащихся, согласуемой с учителем;
• — на учебных занятиях был обеспечен постепенный и последовательный переход на субъект-субъектные отношения, которые можно создать в совместной деятельности, основанной на внутренней мотивации;
• — при новом способе организации учебного процесса был изменен поведенческий стиль учителя, выполнения им функций мотиватора в учебном труде, координатора учебных действий школьников.

Для решения задачи развития познавательной активности учащихся важно применять активные методы обучения, адекватные содержанию материала. В этом случае возможно научить учащихся применять свои знания в новых и необычных ситуациях, т. е. развивать элементы творческого мышления.

Таким образом, для решения задачи развития познавательной активности учащихся важно, чтобы они не столько получали готовые знания, сколько открывали их заново. При этом задача учителя — возбудить внимание учащихся, их интерес к учебной теме, усилить на этой основе познавательную активность. Желательно, чтобы через посредство широкого применения самостоятельных работ учитель стремился к тому, чтобы проблему ставили сами учащиеся. Важно и то, чтобы учитель сумел определить и реализовать оптимальную степень трудности проблемной ситуации (её трудность и, вместе с тем, посильность).

Таким образом, предлагаемая разработка по теме «Базы данных» способствует развитию: [4].

• — интеллектуальных и практических умений в области технологий хранения и поиска информации и их приложений к решению задач из различных сфер деятельности;
• — интереса к изучению информатики и математики, а также интереса к решению учебных, практических и исследовательских задач;
• — умения самостоятельно приобретать и применять знания;
• — творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

Данная тема «Базы данных» является преемственной по отношению к теме базового курса информатики, обеспечивающей требования к ее изучению в основной школе. При планировании и создании темы учитывалось то, что раздел «Базы данных и СУБД» становится одним из ведущих в изучении информатики на старшей ступени школы. 6].

В ходе изучения темы будут расширены знания учащихся в тех предметных областях, на которых базируются изучаемые базы данных, что позволит максимально реализовать межпредметные связи, послужит средством профессиональной ориентации и будет служить целям профилизации обучения на старшей ступени школы.

Целью изучения темы «Базы данных» является развитие информационных умений учащихся, проявляющихся в знании функциональных особенностей технологий хранения и поиска информации и умении активно использовать их в практической деятельности. 7].

Задачи обучения теме:[7].

• · обеспечить прочное и сознательное овладение учащимися основами знаний о методах и средствах хранения и переработки информации современном обществе;
• · научить использовать технологии баз данных для решения практических задач из различных предметных областей;
• · закрепить и углубить знания по информатике через рассмотрение алгоритмических проблем, лежащих в основе методов поиска и обработки информации;
• · более эффективно подготовить учащихся к освоению программ высшего профессионального образования, обеспечить преемственность между общим и профессиональным образованием;
• · привить практические навыки использования ЭВМ как инструмента учебной и практической деятельности;
• · способствовать воспитанию у учащихся устойчивого познавательного интереса и творческой активности.

Таким образом, предлагаемая тема концентрирует в себе достаточно большой теоретический материал и методы информатики, применяемые для эффективного решения задач баз данных и их приложений. Она несет в себе огромный образовательный потенциал, поскольку разработанная система задач позволит повысить математическую и алгоритмическую культуру, привить интерес, т. е. повысить мотивацию к изучению информатики через показ, как принципов работы СУБД, так и эффективных решений с помощью компьютера задач реальных баз данных.

В процессе изучения темы учащиеся должны овладеть основами технологий хранения и поиска информации, а именно должны знать:[7].

• · современные методы сбора, накопления, хранения и обработки информации, роль компьютера в этих процессах;
• · определение и назначения информационных систем;
• · роль информационных систем в повышении эффективности деятельности специалистов различных профилей;
• · способы организации и представления данных;
• · функциональные особенности и возможности технологий хранения и поиска информации;
• · основные понятия и баз данных и СУБД.

В результате освоения практической части темы учащиеся должны уметь:

• · пользоваться рациональными приемами поиска, отбора, обработки и систематизации информации;
• · применять технологии хранения и поиска информации для решения учебных и познавательных задач;
• · проводить вычислительный эксперимент;
• · анализировать результаты работы программы;
• · выдвигать гипотезы;
• · находить оптимальные пути решения задачи;
• · обосновывать правильность алгоритма решения задачи.

Формирование у учащихся навыков рациональной обработки информации и навыков целенаправленного использования компьютера для решения учебных, творческих и исследовательских задач осуществляется постепенно на протяжении всей темы.

Изучение данной темы предполагает работу школьников с одной из наиболее распространенных систем управления базами данных — Microsoft Access.

Соответственно в содержании темы можно выделить следующие блоки, по которым будет сформирована система задач, способствующая формированию познавательной активности школьников:[8].

I. Изучение основных принципов работы баз данных средствами программирования.

1. Повторение общих принципов структурного программирования на языке Pascal: основные этапы и принципы построения программы; управляющие конструкции языка; процедуры и функции; структуры данных; массив, одномерные и двумерные массивы; методы сортировки и поиска данных в массиве.

II. Изучение СУБД Microsoft Access.

• 1. Работа с готовой базой данных: содержание конкретной базы данных и ее назначение; основные операции над данными (поиск, сортировка и пр.); создание запросов к базе данных.
• 2. Проектирование и поддержание базы данных: модели данных (иерархическая, реляционная, сетевая), реляционная модель данных; база данных и система управления базами данных (СУБД); структура базы данных, описание структуры базы данных; заполнение и редактирование базы данных (исправление, удаление, добавление записей); модификация структуры базы данных; реализация запросов к базе данных в интерактивном режиме (поиск по ключу, сортировка, статобработка); основные стандартные функции (арифметические, строковые, обработки даты и др.); генератор отчетов СУБД; программный режим обработки запросов; использование СУБД при решении задач. 8]

II. Итоговая проектная работа по теме Предполагает разработку учащимися собственной базы данных. Учащиеся должны дать описание структуры базы данных, построить алгоритмы реляционных операций, заполнить базу данными, а также составить и реализовать серию запросов по созданной базе данных. При этом деятельность учащихся может быть организована как в форме индивидуальной работы учащегося с компьютером, так и в форме групповой работы. Завершающим этапом проекта становится его защита и публичное обсуждение всем классом.

В результате изучения предполагаемой темы по базам данных у учащихся должны сформироваться достаточно четкие представления об основных понятиях информационных систем и баз данных. В частности, учащиеся должны знать следующие теоретические вопросы:

• · понятие информационной системы. Роль и место информационных систем в деятельности специалистов различных профилей. Классификация информационных систем;
• · база данных как основной компонент информационной системы. Основные понятия баз данных. Назначение и функции СУБД;
• · модель данных. Классификация модели данных;
• · реляционные модели данных. Реляционные объекты данных (домены, отношения). Целостность реляционных данных;
• · реляционная алгебра (основные операторы реляционной алгебры, дополнительные операторы реляционной алгебры, операции обновления);
• · проектирование реляционных БД. Связь таблиц (функциональные зависимости), нормализация отношений (первая, вторая и третья нормальные формы). Схема процедуры нормализации.

Предлагаемая организация изучения СУБД, при которой освоение фундаментальных понятий происходит за счет специально разработанной системы задач, будет способствовать более эффективному овладению учащимися основными знаниями в области технологий хранения и поиска информации, а также необходимыми навыками работы в базах данных.

При таком обучении деятельность учащихся становится активной, меняется роль ученика: из пользователя он превращается в активного исследователя, думающего, планирующего, ищущего. По мере решения задач, сводящихся к программной реализации работы той или иной операции, у ученика появляется не только четкое представление о сути этой операции (что она делает), но и осознание того, как она работает, поэтому в дальнейшем при работе с конкретной программой СУБД (Microsoft: Access) ученик будет понимать принципы работы с базами данных.

И поскольку фундаментальные основы баз данных учащиеся осваивают на этапе решения задач в среде программирования, то они в состоянии самостоятельно изучить конкретные, пользовательские программы по организации и управлению базами данных. В частности, нами предполагается, что второй содержательный блок (Изучение СУБД MicrosoftAccess) школьники осваивают самостоятельно. В результате проведенной подготовительной работы по изучению основ баз данных средствами программирования учащимся потребуется меньше времени на изучение MicrosoftAccess. Кроме того, освоив фундаментальные принципы работы баз данных, ученики не будут зависеть от какой-либо определенной программы по СУБД и смогут свободно ориентироваться в рамках одной из наиболее востребованных на сегодняшнем рынке труда областей деятельности — работе с разнообразными базами данных.