«Реляционные базы данных»

Конспект урока по информатике в 11 классе

«Реляционные базы данных»

Пояснительная записка

Тема урока:  «Реляционные базы данных» 11 класс

Цели урока:

- познакомить учащихся с понятиями: информационно-поисковая система, база данных, СУБД,  с основными типами (моделями) БД;

- развивать мировоззрение, то есть способствовать формированию взглядов на окружающий мир, на вклад человека в структурирование информации;

- воспитывать устойчивый познавательный интерес к предмету информатика.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Формы работы:

Объяснение нового материала – фронтальная работа

Практическая работа – индивидуальная работа.

УМК (учебно-методический комплект) по информатике и ИКТ под редакцией профессора Н. В. Макаровой. «Информатика и ИКТ». Учебник 11 класс /Под редакцией проф. Н.В. Макаровой – СПб.: Питер, 2009.

I. Организационный момент. Приветствие учащихся

Вступительное слово учителя.

Картонных папок стеллажи – былого века залежи.

Цель базы данных — помочь людям и организациям вести учет определенных вещей. На первый взгляд, эта цель кажется скромной, и вы, возможно, удивитесь, зачем нам нужна такая сложная технология и целая тема, посвященная этому вопросу.

На самом деле до 80 % людей использующих компьютер в своей профессиональной деятельности имеют дело именно с базами данных. Простейшей базой данных можно считать телефонный справочник или классный журнал.

Представьте себе, что вы руководитель или бухгалтер большого предприятия, где работают сотни сотрудников…

Кто из вас знает, а как раньше хранились данные о сотрудниках некоторого коллектива? (В картотеках: в виде выдвижных ящиков, где в алфавитном порядке стояли личные дела сотрудников.). С появлением компьютеров люди стали задумываться, а как бы занести в память компьютера данные и потом с ними работать (осуществлять поиск, дополнять и изменять сведения). И были созданы специальные программы, которые позволяли осуществить все эти операции. Они получили название – информационно-поисковые системы.

Сейчас они применяются во всех отраслях человеческой деятельности: в банках, магазинах, аптеках, библиотеках и так далее.

В крупном магазине, продавец не отправляется на склад за заказом, а подходит к компьютеру и проверяет его наличие в базе данных. Мы не представляем себе современные  авиа и железнодорожных кассы без компьютерных баз данных, которые работают в режиме реального времени.

1.  Продолжите фразы:

БД – это…

– это совокупность взаимосвязанных данных, которые обладают свойствами структурированности, хранятся во внешней памяти компьютера, и организованы по правилам, предполагающим общие принципы описания, хранения и обработки данных.

БД могут быть использованы для создания …

- фонда учебной литературы школьной библиотеки,

- кадрового состава предприятия,

- единого реестра препаратов аптеки,

- нормативных актов гражданского права,

- каталога фильмов кинотеатра…

Типы БД - …

- фактографические и документальные.

Фактографические БД содержат краткие сведения об объектах, представленные в определенном формате, например, Марка машины, завод-изготовитель, год выпуска …

В документальных БД содержится информация разного типа: текстовая, звуковая, графическая, мультимедийная

СУБД – это …

- программное обеспечение, которое позволяет создавать БД, обновлять и дополнять информацию, обеспечивать гибкий доступ к информации.

2. Ответьте на вопросы:

- Перечислите основные свойства баз данных (структурированность, взаимосвязанность, независимость от прикладных программ)

- Каким требованиям должны удовлетворять СУБД? (возможность манипулирования данными, возможность поиска и формирования запросов, обеспечение целостности данных, обеспечение защиты и секретности)

II. Объяснение нового материала

Современные базы данных оперируют информацией, представленной в самом разном формате, - от обычных чисел и текста до графических и видеоданных.

База данных  - большая, специально организованная совокупность данных;

База данных помогает систематизировать и хранить информацию из определенной предметной области, облегчает доступ к данным, поиск и предоставление необходимых сведений.  

Информационно-поисковая система – это система, где хранится информация, из которой по требованию пользователя выдается нужная информация, поиск которой осуществляется либо вручную, либо автоматически (определение записать в тетрадь).

Информационно-поисковая система состоит из двух частей:

База данных  - большая, специально организованная совокупность данных ;

СУБД - программа, позволяющая оперировать этими данными  (записать в тетрадь).

Сама по себе БД содержит только информацию – «Информационный склад» –и не может обслуживать запросы пользователя на поиск и обработку информации. Обслуживание пользователя осуществляет СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ

. СУБД – Это ПО, которое позволяет создавать БД, обновлять и дополнять информацию, обеспечивать гибкий доступ к информации.

СУБД создает на экране компьютера определенную среду для работы пользователя (интерфейс), и имеет определенные режимы работы и систему команд. Именно на основе СУБД создаются и функционируют информационно-поисковые системы(WWW).

БД классифицируются: по характеру хранимой информации, по способу хранения данных, по структуре организации данных

1.      по характеру хранимой информации

а)      фактографические (краткая информация в одном формате: картотека)

б)      документальная (всевозможные документы – тексты, графика, видео, звук и т. д.: архив)

2.      по способу хранения данных

а)      централизованные (вся информация хранится на одном компьютере – на сервере)

б)      распределенные (информация хранится в локальной или глобальной сети)

3.      по структуре организации данных

а)       реляционная – табличная (используется наиболее часто и является универсальным)

б)       иерархическая

в)       сетевая.

1. Иерархические. Существует строгая подчиненность элементов: один главный, остальные подчиненные. Например, система каталогов на диске.

2. Сетевая БД более гибкая: нет явно выраженного главного элемента и в ней существует возможность установления горизонтальных связей. Например, организация информации в Интернете (WWW).

3.  Реляционная СУБД.  Реляционной (от английского “relation”- отношение) называется БД, которая содержит информацию, организованную в виде прямоугольной таблицы.

Задание. На доске приведена некоторая совокупность данных. Какую полезную для вас информацию вы можете извлечь из нее?

1, 3, 5; ТУ-154; Тюмень; 4, 7; Москва; 8-40; АН-24; Ижевск; 16-20; ТУ-134;320; 308; 3107; 17-35; 1, 3, 5, 7.

– В этой совокупности данных, конечно, можно понять, что речь идет о вылетах самолетов, но в какой день, в какое время и т. д. узнать невозможно. Если же эти данные структурировать, то получим полную информацию о вылетах самолетов.

Рассматриваем таблицу №1

Таблица №1.

Итак, целью информационной системы является обработка данных об объектах реального мира, с учетом связей между объектами. В теории БД данные часто называют атрибутами, а объекты — сущностями. Объект, атрибут и связь — фундаментальные понятия И.С.

Объект (или сущность) — это нечто существующее и различимое, то есть объектом можно назвать то «нечто», для которого существуют название и спо­соб отличать один подобный объект от другого. Например, каждая школа — это объект. Объектами являются также человек, класс в школе, фирма, сплав, хи­мическое соединение и т. д. Объектами могут быть не только материальные пред­меты, но и более абстрактные понятия, отражающие реальный мир. Например, события, регионы, произведения искусства; книги (не как полиграфическая про­дукция, а как произведения), театральные постановки, кинофильмы; правовые нормы, философские теории и проч.

Атрибут (или данное) — это некоторый показатель, который характеризует некий объект и принимает для конкретного экземпляра объекта некоторое чис­ловое, текстовое или иное значение. Информационная система оперирует на­борами объектов, спроектированными применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов (данных) тех или иных объектах. Например, возьмем в качестве набора объектов классы в школе. Число учеников в классе — это данное, которое принимает числовое значение (у одного класса 28, у другого— 32). Название класса — это данное, принимающее текстовое значение (у одного — 10А, у другого — 9Б и т. д.).

Развитие реляционных баз данных началось в конце 60-х годов, когда по­явились первые работы, в которых обсуждались^; возможности использования при проектировании баз данных привычных и естественных способов представле­ния данных — так называемых табличных даталогических моделей.

Основоположником теории реляционных баз данных считается сотрудник фирмы IBM доктор Э. Кодд, опубликовавший 6 ₍июня 1970 г. статью A Relational Model of Data for Large-Shared Data Banks (Реляционная модель данных для больших коллективных банков данных). В этой статье впервые был использован термин «реляционная модель данных. Теория реляционных баз данных, разработанная в 70-х годах в США докто­ром Э. Коддом, имеет под собой мощную математическую основу, описывающую правила эффективной организации данных. Разработанная Э. Коддом теорети­ческая база стала основой для разработки теории проектирования баз данных.

Э. Кодд, будучи математиком по образованию, предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, раз­ность, декартово произведение). Он доказал, что любой набор данных можно представить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в математике как «отношения».

Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представле­ны для пользователя в виде прямоугольных таблиц значений данных, и все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами.

Таблица состоит из столбцов (полей) и строк (записей); имеет имя, уникаль­ное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущ­ность), а каждая ее строка— конкретный объект. Каждый столбец таблицы — это совокупность значений конк­ретного атрибута объекта.

Реляционная база данных — это совокупность отношений, содержащих всю ин­формацию, которая должна храниться в базе данных. То есть база данных пред­ставляет набор таблиц, необходимых для хранения всех данных. Таблицы реля­ционной базы данных логически связаны между собой. Требования к проектированию реляционной базы данных в общем виде можно свести к нескольким правилам.

• Каждая таблица имеет уникальное в базе данных имя и состоит из однотипных строк.

• Каждая таблица состоит из фиксированного числа столбцов и значений. В одном столбце строки не может быть сохранено более одного значения. Например, если есть таблица с информацией об авторе, дате издания, тираже и т. д., то в столбце с именем автора не может храниться более одной фамилии. Если книга написана двумя и более авторами, придется использовать дополнительные таблицы.

• Ни в какой момент времени в таблице не найдется двух строк, дублирующих друг друга. Строки должны отличаться хотя бы одним значением, чтобы была возможность однозначно идентифицировать любую строку таблицы.

• Каждому столбцу присваивается уникальное в пределах таблицы имя; для него устанавливается конкретный тип данных, чтобы в этом столбце размещались однородные значения (даты, фамилии, телефоны, денежные суммы и т. д.).

• Полное информационное содержание базы данных представляется в виде яв­ных значений самих данных, и такой метод представления является единствен­ным. Например, связь между таблицами осуществляется на основе хранимых в соответствующих столбцах данных, а не на основе каких-либо указателей, искусственно определяющих связи.

• При обработке данных можно свободно обращаться к любой строке или лю­бому столбцу таблицы. Значения, хранимые в таблице, не накладывают ни­каких ограничений на очередность обращения к данным. 

III. Практическая работа № 1 «Построение структуры данных»

– Строить мы будем в следующей последовательности (на партах разложены листы с последовательностью построения)

Приложение 1.

Построение структуры данных по следующей последовательности:

1. Определяются объекты описания;

2. Определяются признаки этих объектов;

3. Выбирается тип структуры, отображающий связи между объектами (таблицы, деревья, сети);

4. Записывается тип структуры;

5. строится конкретный экземпляр структуры.

Ученики создают структуры данных.

IV. Подведение итогов.

На доске выписаны все новые понятия, изученные на уроке, и повторение материала с учениками ведется по ним.

• Информационно-поисковая система.

• База данных,

• Система управления базой данных.

• Реляционная база данных.

• Иерархическая база данных.

• Сетевая база данных.