Главная Коллекция "Otherreferats" Педагогика Методические особенности изучения баз данных в процессе обучения информатики

Методические особенности изучения баз данных в процессе обучения информатики

Анализ необходимости изучения вопросов применения баз данных в системе школьного образовательного курса по информатике. Разработка методики обучения курсу "Базы данных" на основе применения задач, обеспечивающих закрепление теоретических основ курса.

Рубрика Педагогика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 02.04.2012
Размер файла 189,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: «Методические особенности изучения баз данных в процессе обучения информатики»

Содержание

Введение

Глава 1. История развития баз данных

1.1 История развития баз данных

1.2 Обзор программных систем для разработки реляционных БД

Глава 2. Методика изучения темы в школьном курсе информатики

2.1 Место темы в школьном курсе информатики

2.2 Различные подходы к изучению темы в ШКИ

Глава.3. Выявление методических особенностей использования методической разработки по теме «База данных»

3.1 Характеристика организационно - деятельностного этапа исследования

3.2 Характеристика диагностического этапа исследования

3.3 Характеристика аналитического этапа исследования

Заключение

Список литературы

Введение

Современное общество живет в период, характеризующийся небывалым ростом объема информационных потоков. Как отмечает А. И. Ракитов, конец XX века ознаменовался началом третьей социо-технологической революции -- информационной. Результатом этой революции явился переход к информационному обществу, означающий, что важнейшим продуктом социальной деятельности становится производство, эксплуатация и использование услуг и знании, причем удельный вес знании непрерывно возрастает. К известным видам ресурсов - материальным, трудовым, энергетическим, финансовым -- прибавился новый, ранее не учитываемый -- информационный. Только на основе своевременного пополнения, накопления, переработки этого ресурса возможно рациональное управление в любой сфере человеческой деятельности, принятие правильных решений. По утверждению В. А. Звягинцева, информация становится «стратегическим ресурсом общества, во многом обусловливающим его способность к успешному развитию».

В информационном обществе знания главным товаром и главным продуктом производства. По мнению И. В. Роберта, «информатизация общества -- это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена».

Многие исследователи (С. А. Бешенков, С. Г. Григорьев, С. А. Жданов, А. А. Кузнецов, И. В. Роберт и др.) отмечают, что составной частью и необходимым условием информатизации общества является информатизация образования. Современное образование должно вооружать знаниями, формировать потребность в непрерывном самостоятельном овладении ими, развивать умения и навыки самообразования. Ведущим становится принцип:

«образование через всю жизнь». Основным элементом учебного процесса становится создание знаний и извлечение их из получаемой информации. Данные тенденции приводят к следующему выводу: знания, умения и навыки в работе с информацией следует формировать и развивать целенаправленно. обучение база данные информатика

В современных условиях общество ставит перед образованием новые задачи и выдвигает новые требования к подготовке выпускников школы. Способность ориентироваться в огромном потоке информации, осуществлять поиск и оперативно получать необходимые данные, с максимальным эффектом использовать сведения, полученные из различных источников и т. д., -- именно такие требования к подготовке подрастающего поколения предъявляет сегодня формирующееся информационное общество.

Эти умения приобретаются и развиваются в процессе освоения технологий хранения и поиска информации и информационных систем, использующих эти технологии. Для реализации такой задачи в базовом курсе информатики предусмотрен раздел «Базы данных и системы управления базами данных (СУБД)», в процессе изучения которого у учащихся формируются представления об основных понятиях баз данных и основных методах решения типовых задач в этой области. Однако базовый курс информатики в силу ограниченности своего объема недостаточно освещает вопросы технологий систематизации, хранения и поиска информации, применения баз данных к решению практических задач из различных предметных областей, в том числе связанных с будущей профессиональной деятельностью школьников.

Повсеместное распространение баз данных, порождающее необходимость в формировании умений и навыков работы с ними у широкого круга пользователей, стало основанием для большого числа исследований, посвященных проблемам преподавания технологий хранения и поиска информации.

Проблема исследования: выявление методических особенностей изучения баз данных в процессе обучения информатики.

Цель исследования: выявить эффективные методы обучения учащихся при изучении раздела «Базы данных и системы управления базами данных (СУБД)» в школьном курсе информатики.

Объект исследования: методика обучения информатике.

Предмет исследования: методические пособия как эффективное средство обучения учащихся при изучении раздела «Базы данных и системы управления базами данных».

Гипотеза исследования: если в процессе изучения раздела «Базы данных и системы управления базами данных» использовать методическое пособие, то возможно уровень усвоения учебного материала учащимися будет выше.

Задачи исследования:

1. Проанализировать необходимость изучения в системе школьного образования информатике вопросов применения технологий баз данных для решения практических задач из разнообразных сфер человеческой деятельности.

2. Разработать методику обучения курсу «Базы данных» на основе применения системы задач, обеспечивающей получение и закрепление теоретических основ курса, а также формирование основных компонентов умственного опыта учащихся.

Для решения задач и проверки гипотезы использовались следующие методы исследования:

- сравнение;

- обобщение;

- конспектирование;

- эмпирические - наблюдение.

Глава 1. История развития баз данных

1.1 История развития баз данных

История развития СУБД насчитывает более 30 лет. В 1968 году была введена в эксплуатацию первая промышленная СУБД система IMS фирмы IBM. В 1975 году появился первый стандарт ассоциации по языкам систем обработки данных -- Conference of Data System Languages (CODASYL), который определил ряд фундаментальных понятий в теории систем баз данных, которые и до сих пор являются основополагающими для сетевой модели данных.

В дальнейшее развитие теории баз данных большой вклад был сделан американским математиком Э. Ф. Коддом, который является создателем реляционной модели данных. В 1981 году Э. Ф. Кодд получил за создание реляционной модели и реляционной алгебры престижную премию Тьюринга Американской ассоциации по вычислительной технике.

Появление мощных рабочих станций и сетей ЭВМ повлияло также и на развитие технологии баз данных. Можно выделить четыре этапа в развитии данного направления в обработке данных. Однако необходимо заметить, что все же нет жестких временных ограничений в этих этапах: они плавно переходят один в другой и даже сосуществуют параллельно, но тем не менее выделение этих этапов позволит более четко охарактеризовать отдельные стадии развития технологии баз данных, подчеркнуть особенности, специфичные для конкретного этапа.

Первый этап развития СУБД связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и мини-ЭВМ типа PDP11 (фирмы Digital Equipment Corporation -- DEC), разных моделях HP (фирмы Hewlett Packard).

Базы данных хранились во внешней памяти центральной ЭВМ, пользователями этих баз данных были задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках и запускались как обычные числовые программы. Мощные операционные системы обеспечивали возможность условно параллельного выполнения всего множества задач. Эти системы можно было отнести к системам распределенного доступа, потому что база данных была централизованной, хранилась на устройствах внешней памяти одной центральной ЭВМ, а доступ к ней поддерживался от многих пользователей-задач.

Эпоха персональных компьютеров. Персональные компьютеры стремительно ворвались в нашу жизнь и буквально перевернули наше представление о месте и роли вычислительной техники в жизни общества. Теперь компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Исчез благоговейный страх рядовых пользователей перед непонятными и сложными языками программирования. Появилось множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Эти программы были просты в использовании и интуитивно понятны: это, прежде всего различные редакторы текстов, электронные таблицы и другие. Простыми и понятными стали операции копирования файлов и перенос информации с одного компьютера на другой, распечатка текстов, таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Каждый пользователь мог себя почувствовать полным хозяином этого мощного и удобного устройства, Позволяющего автоматизировать многие аспекты деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Появились программы, которые назывались системами управления базами данных и позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало их доступными не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития баз данных. Кажущаяся простота и доступность персональных компьютеров, и их программного обеспечения породила множество дилетантов. Эти разработчики, считая себя знатоками, стали проектировать недолговечные базы данных, которые не учитывали многих особенностей объектов реального мира. Много было создано систем-однодневок, которые не отвечали законам развития и взаимосвязи реальных объектов. Однако доступность персональных компьютеров заставила пользователей из многих областей знаний, которые ранее не применяли вычислительную технику в своей деятельности, обратиться к ним. И спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными (desktop) СУБД. Значительная конкуренция среди поставщиков заставляла совершенствовать эти системы, предлагая новые возможности, улучшая интерфейс и быстродействие систем, снижая их стоимость. Наличие на рынке большого -числа СУБД, выполняющих сходные функции, потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов хранения данных.

Но и в этот период появлялись любители, которые вопреки здравому смыслу разрабатывали собственные СУБД, используя стандартные языки программирования. Это был тупиковый вариант, потому что дальнейшее развитие показало, что перенести данные из нестандартных форматов в новые СУБД было гораздо труднее, а в некоторых случаях требовало таких трудозатрат, что легче было бы все разработать заново, но данные все равно надо было переносить на новую более перспективную СУБД. И это тоже было результатом недооценки тех функций, которые должна была выполнять СУБД.

Распределенные базы данных. Хорошо известно, что история развивается по спирали, поэтому после процесса «персонализации» начался обратный процесс -- интеграция. Множится количество локальных сетей, все больше информации передается между компьютерами, остро встает задача согласованности данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически друг с другом связанных, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций -- последовательностей операций над БД, переводящих ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. Успешное решение этих задач приводит к появлению распределенных баз данных, сохраняющих все преимущества настольных СУБД и в то же время позволяющих организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности БД.

Перспективы развития систем управления базами данных. Этот этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным -- интернета. Основное отличие этого подхода от технологии клиент-сервер состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный броузер Интернета, например Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator, и для конечного пользователя процесс обращения к данным происходит аналогично скольжению по Всемирной Паутине. При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML-страницы код, написанный обычно на языке Java, Java-script, Perl и других, отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL-запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии клиент-сервер занимается клиентская программа. Удобство данного подхода привело к тому, что он стал использоваться не только для удаленного доступа к базам данных, но и для пользователей локальной сети предприятия. Простые задачи обработки данных, не связанные со сложными алгоритмами, требующими согласованного изменения данных во многих взаимосвязанных объектах, достаточно просто и эффективно могут быть построены по данной архитектуре. В этом случае для подключения нового пользователя к возможности использовать данную задачу не требуется установка дополнительного клиентского программного обеспечения. Однако алгоритмически сложные задачи рекомендуется реализовывать в архитектуре «клиент-сервер» с разработкой специального клиентского программного обеспечения.

Виды баз данных. Недостатки, присущие традиционным файлам, сдерживали дальнейшее развитие информационных систем. Возникла потребность в инструментальных средствах, более адекватных решаемым задачам. Такими средствами явились СУБД.

В создании СУБД участвовало много фирм, известных и не очень. Каждый производитель имел собственную точку зрения на то, каким должен быть идеальный продукт. В результате возникло множество СУБД, ничего общего не имевших друг с другом. По мере использования СУБД одни идеи получали развитие, заимствовались друг у друга, другие, наоборот, отмирали.

Довольно быстро оказалось, что, несмотря на внешние различия между системами, подавляющее большинство из них можно отнести к трем видам: иерархическим, сетевым и реляционным СУБД. Рассмотрим вкратце особенности каждого из видов.

Иерархические СУБД. В основе иерархических СУБД лежит довольно простая модель данных, которую можно представить себе в виде дерева ациклического ориентированного графа особого вида.

Дерево состоит из вершин, каждая из которых, кроме одной, имеет единственную родительскую вершину и несколько (в том числе ни одной) дочерних.

Вершина, не имеющая родительской, называется корнем дерева. Вершины, не имеющие дочерних, называются листьями. Остальные вершины являются ветвями.

Иерархические базы данных наиболее пригодны для моделирования структур, по своей природе являющихся иерархическими. В качестве примеров можно привести воинские подразделения или сложные механизмы, состоящие из более простых узлов, которые в свою очередь тоже можно подвергнуть декомпозиции. Тем не менее, существует значительное количество структур, не сводящихся к простой иерархии. Например, всем известное генеалогическое дерево, которое на самом деле не является деревом в строгом смысле, поскольку у большинства людей по два родителя. О более сложных структурах и говорить не приходится. Иерархические СУБД быстро прошли пик популярности, которая обусловливалась их простотой в использовании и ранним появлением на рынке, когда основные конкуренты еще не дозрели для коммерческого использования. Затем их многочисленные недостатки сделали их неконкурентоспособными, и в настоящее время иерархическая модель представляет исключительно исторический интерес.

Сетевые БД. Подобно иерархической, сетевую модель также можно представить себе в виде ориентированного графа. Но в этом случае граф может содержать циклы, т.е. вершина может иметь несколько родительских.

Такая структура намного гибче и выразительнее предыдущей и пригодна для моделирования гораздо более широкого класса задач. В этой модели вершины представляют собой сущности, а соединяющие их ребра отношения между ними. Сетевые БД имели гораздо больший успех и долго господствовали на рынке СУБД. В немалой степени их успеху способствовала энергичная деятельность Data Base Task Group (DBTG) Комитета по языкам программирования Conference on Data Systems Languages (CODASYL). Эта организация тщательно проработала спецификации сетевой модели и ее архитектуру, что позволило создать ряд успешных коммерческих продуктов, не последнее место среди которых занимал некогда весьма популярный COBOL. 70-е годы XX века фактически стали эпохой расцвета сетевой модели. Сетевые БД весьма прочно укрепились на рынке, и реляционной модели пришлось с боем завоевывать свое место под солнцем. В истории информатики навечно останется Великий Спор, который на самом деле явился решающим сражением сетевой и реляционной моделей. В рядах сторонников сетевой архитектуры был сам великий Чарльз Бахман, и только гений Эдгара Кодда позволил реляционной модели одержать победу.

Реляционные БД. Реляционные БД являются в настоящий момент самыми распространенными. Их реализации существуют на всех мало-мальски пригодных для этого платформах (от персональных компьютеров до мэйнфреймов), для всех операционных систем и для всех применений от простейших продуктов, предназначенных для ведения картотек индивидуального пользования, до сложнейших распределенных многопользовательских систем. Несмотря на такое пестрое разнообразие, все эти БД имеют в основе общую основу реляционную модель данных, разработанную Коддом в 70-х годах XX столетия. С виду эта модель довольно проста: база данных выглядит как простой набор взаимосвязанных таблиц. Но за внешней простотой кроется мощный и вместе с тем изящный математический аппарат реляционной алгебры, которая в свою очередь базируется на целом ряде математических дисциплин, среди которых логика, исчисление предикатов, теория множеств. Немалую роль в успехе реляционных БД играет также язык SQL, разработанный специально для запросов к реляционным БД. Это достаточно простой и в то же время выразительный язык, при помощи которого можно выполнять достаточно изощренные запросы к базе.

Разумеется, предшествующие БД также имели языки описания данных (ЯОД) и языки манипулирования данными (ЯМД). SQL объединил в себе обе эти функции. Но самой привлекательной его особенностью, особенно для пользователей-непрофессионалов в программировании, является то, что можно строить запросы на основе непроцедурного подмножества SQL. Это означает, что в формулировке запроса указывается, что должно содержаться в результате, а не как его получить. Имеются, правда, и процедурные элементы языка, например, операторы организации ветвления и циклов, но их применения зачастую удается избежать. При работе же с сетевыми БД программист был вынужден использовать навигационные процедуры, отвлекаясь при этом от решения самой задачи.

Наибольшее распространение получили реляционные базы данных, за их простоту и удобный интерфейс. В школьном курсе информатики учащиеся изучают именно реляционные БД.

1.2 Обзор программных систем для разработки реляционных БД

При работе над конкретными приложениями обычно пользуются некоторой моделью данных. Общеизвестны иерархическая, сетевая, реляционная и семантическая модели. В настоящее время наиболее широко используется реляционная модель.

Схема 1. Модель данных

Все языки манипулирования данными (ЯМД) -- языки запросов, созданные до появления реляционных баз данных и разработанные для многих БД, были ориентированы на операции с данными, представленными в виде иерархически связанных файлов, и имели соответствующие алгоритмы поиска информации.

Появление реляционных баз данных определило предпосылки для создания других, более быстрых алгоритмов поиска информации. Рассмотрим принципиальные отличия между иерархической и реляционной организациями информационной системы на при мере почтовой связи.

В соответствии с иерархической организацией информационной системы (рис.) для того чтобы узнать, где проживает Ива нов И. И., необходимо указать адреса всех вершин поискового графа. Алгоритм такого поиска можно описать следующими действиями (обозначено пунктирными стрелками):

- найти требуемое значение поля ФИО;

- найти и запомнить номер квартиры:

- найти и запомнить номер дома;

- найти и запомнить номер (наименование) улицы;

- найти и запомнить номер (наименование) города (если система разработана для конкретного города, этот пункт можно исключить);

- вывести результат поиска.

Таким образом, для нахождения адреса в данной иерархической схеме необходимо выполнить пять шагов.

Рассмотрим алгоритм поиска адреса для аналогичной системы, структурированной в виде таблицы -- реляционной схемы организации системы (рис.).

Алгоритм поиска адреса в такой системе определяется следующими шагами:

1) найти номер строки, для которой значение поля ФИО равно заданному (Иванов И.И.);

2) вывести значения полей в столбцах 1... 3 строки 2.

Таблица. 1. Табличная (реляционная) схема организации информационной системы города 1

Номер строки

Hoмер и наименование столбца

1

2

3

4

Номер улицы

Номер дома

Номер квартиры

ФИО

1

1

1

1

Сидоров С.С.

2

1

1

2

Иванов И.И.

Таким образом, нужное число шагов поиска адреса при реляционной организации информационной системы оказалось практически в три раза меньше, чем в иерархической.

Для обработки информации, структурированной в виде таблиц. -- двухмерных массивов в конце 70-гг. XX в. фирмой IBM был разработан соответствующий язык, который в дальнейшем получил название SQL. Язык SQL является ядром всех программных продуктов для разработки СУБД.

Набольшее распространение среди пользователей и разработчиков СУБД получили следующие программные продукты:

- специальные языки программирования dBASE, Clipper, Paradox, FoxPro и др.;

- прикладные программные системы Ciarion, Oracle, Delphi, Microsoft Access и др.

Таблица. 2. Характеристики программных систем (СУБД)

Система

Характеристика

Access

Для применения различными специалистами (не программистами) при разработке информационных систем в пределах предприятия

SQL-Server

Для профессиональных программистов, обеспечивает возможность высокой степени защиты данных

Visual Basic

Для программистов; обеспечивает возможность разработки несложных информационных систем и создание программ для автоматизации работы с компонентами Access

Visual С ++

Для профессиональных программистов; имеет неограниченные возможности

FoxPro

Для программистов; обеспечивает создание информационных систем в пределах одного предприятия: данные не защищены

Глава 2. Методика изучения темы в школьном курсе информатики

2.1 Место темы в школьном курсе информатики

Основной целью обучения по разделу «Базы данных» в школьном курсе информатики, на наш взгляд, должно быть формирование технологических знаний, умений и навыков создания баз данных с помощью компьютера.

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); J жимы 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 большой объем данных о какой-то реально системе объектов или событий. Например, о книгах в библиотеке, работниках предприятия, товарах на складе, дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и 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 компьютера. Основным средством хранения данных была бумага. Данные хранились в виде списков в толстых журналах, папках, на картонных уточках. Последний способ используется, например, в библиотечных каталогах. Большинству учеников он хорошо знаком: в каждой карточке записаны сведения об отдельной книге. В алфавитном каталоге карточки систематизированы по фамилиям авторов в алфавитном порядке, в предметном каталоге -- по тематике книг. Подобные систематизированные картотеки используются в отделах кадров предприятий. Они удобны тем, что легко можно извлечь нужную карточку, заменить, добавить новые карточки, сохраняя установленный порядок. Тем не менее, если такая картотека содержит тысячи карточек, то, как бы совершенна ни была ее организация, обработка данных в ней -- дело длительное и трудоемкое.

Другой пример -- архивы различных документов. Например, существуют исторические архивы, архивы судебных дел, архивы патентов на изобретения и многие другие. Порой такие архивы занимают целые здания. Поиск в них нужных документов требует значительных усилий. Кроме того, существуют киноархивы, фотоархивы, архивы звуковых записей.

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 примеры таких информационных систем. Например, система продажи железнодорожных и авиационных билетов. Другой знакомый ученикам пример: во время телерепортажей с крупных международных соревнований, олимпийских игр на экран мгновенно вы водится досье любого спортсмена, о котором говорит комментатор -- это работает компьютерная информационная система.

Основой всякой информационной системы является база данных -- организованная совокупность данных на магнитных дисках. Ученики уже хорошо знают, что информация на дисках хранится в виде файлов. Поэтому первый вывод, который можно сделать относительно организации больших баз данных -- это то, что они требуют больших объемов дисковой памяти.

Теоретические основы. Тема «Базы данных и информационные системы» насыщена теоретическими понятиями. Эти понятия пересекаются с другими содержательными линиями базового курса: информационное моделирование, представление ин формации (в частности, логической информации). Активное Развитие теории баз данных началось в 1970-х гг. Особое место в ней занимает теория реляционных баз данных (РБД), разработанная Е. Коддом.

К теоретическим вопросам, рассматриваемым в рамках данного курса, относятся вопросы классификации БД, однотабличной РБД.

Классификация баз данных. Базы данных классифицируются по разным признакам. По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные.

Фактографические БД -- это картотеки, а документальные -- архивы. В фактографических БД хранится краткая информация строго определенном формате. В документальных БД -- все возможные 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 или глобальных компьютерных сетях. В таком случае разные части БД: хранятся на разных компьютерах.

Третий признак классификации БД -- по структуре организации данных. В разделе «Формализация и моделирование» говори лось о трех способах организации данных: табличном, иерархическом и сетевом. Базы данных, использующие соответствующим способ организации информации, называются реляционными, 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 и является универсальным. Теоретически доказано, что любая система данных может быть отражена с помощью таблиц. Простейшая реляционная БД содержит одну таблицу, более сложная может состоять из множества взаимосвязанных таблиц.

На практических занятиях учитель должен "играть" три роли и соответственно выполнять три вида деятельности: роль ученика - для наилучшего понимания учебно-методического материала "изнутри" (с позиции ученика), роль учителя - разработка материалов для учеников (инструкций, задач, вопросов входного и итогового контроля), управление с рабочего места преподавателя работой класса ПЭВМ; роль методиста-предметника - разработка методических материалов прежде всего для себя как учителя, а фактически и для другого учителя информатики.

2.2 Различные подходы к изучению темы в ШКИ

Т. Б. Захаровой разработан курс «Использование баз данных». Он также рассчитан на гуманитарную школу. Основное внимание в курсе уделено двум проблемам -- Интернет и баз данных. Согласно автору, «курс «Использование баз данных» для учащихся профильных классов гуманитарного направления рассматривается как прикладной, «пользовательский» и рассчитан на учеников, имеющих базовую подготовку по информатике». Как отмечает автор, тематическое планирование является точно условным и может варьироваться в зависимости конкретных условий, в которых происходит обучение.

Курс «Использование баз данных» Т. Б. Захаровой:

1. Введение

1.1 Информатизация общества как неизбежный результат развития. Социальные последствия информатизации.

1.2 Информация и данные.

1.3 Понятие информационной системы. База данных как

основной компонент информационной системы.

1.4 Роль и место информационных систем в деятельно специалистов гуманитарного профиля.

2. Знакомство с готовыми базами данных

2.1 Использование специалистами гуманитарного профиля. уже существующих баз данных, хранящихся на гибких, жестких и CD-ROM дисках.

2.1.1 Содержание конкретной базы данных и ее назначение. Запрос к базе данных.

2.1.2 Основные операции над данными (поиск, сортировка и пр.).

2.1.3 Технологическая цепочка решения практической задачи.

2.1.4 Обзор некоторых существующих баз данных.

2.2 Работа с базами данных, хранящимися на серверах локальной сети.

2.2.1 Удаленные базы данных и локальные сети

2.2.2 Модель клиент/сервер.

2.2.3 Решение задач с использованием хранимой на сервере локальной сети.

2.3 Доступ к информационным ресурсов Интернета

2.3.1 Глобальные сети.

2.3.2 Возможности ресурсам Интернет.

2.3.3 Электронная почта.

2.3.4 Телеконференции в Интернет.

2.3.5 Различные информационные службы *

2.3.6 Поисковые системы в Интернет

2.3.7 Решение информационных задач с помощью баз данных, используемых в Интернете

3. 1 Модели данных (иерархическая, реляционная, сетевая, реляционная модель данных).

3.2 База данных и система управления базой данных (СУБД).

3.3 Структура базы данных. Описание структуры базы данных.

3.4 Заполнение и редактирование базы данных.

3.5 Модификация структуры базы данных.

3.6 Реализация простейших запросов к базе данных в интерактивном режиме (поиск по ключу, сортировка, простейшая статистическая обработка).

3.7 Основные стандартные функции (арифметические, строковые, обработки даты и др.).

3.8 Генератор отчетов СУБД.

3.9 Программный режим обработки запросов.

3.10 Использование СУБД при решении задач.

4. Самостоятельное выполнение учебно-исследовательских проектов.

5. Обобщающее заключение.

По окончании изучения данной темы учащиеся должны вы полнить простейшие учебно-исследовательские проекты, выполняемые специалистами гуманитарного профиля.

Автором курса сформулированы приведенные ниже требования к знаниям и умениям учащихся.

Тема «Введение»

Учащиеся должны:

- иметь представление о роли информатизации в развитии общества;

- знать сущность понятий «информация» и «данные»; иметь представление о назначении информационных систем;

- знать определение базы данных;

- понимать роль информационных систем в повышении эффективности деятельности специалистов гуманитарного про филя.

Тема «Знакомство с готовыми базами данных»

Учащиеся должны:

- уметь запустить информационную систему;

- уметь определять, какие данные отражены в базе;

- уметь оценить основные функциональные возможности информационной системы;

- уметь формулировать простейшие запросы по одному-двум знакам;

- уметь обращаться с запросами к базе данных (осуществлять сортировку данных);

- иметь представление о способах сохранения полученных данных (в виде файла или жесткой копии);

- уметь осуществлять выбор нужной базы данных для решения конкретной задачи;

- познакомиться с перечнем существующих баз данных;

- знать особенности программы-клиент и программы-сервер;

- уметь выполнять операции обращения к базе данных, хранящейся на сервере локальной сети;

- иметь представление о роли Интернет в решении информационных задач;

- уметь составить и отправить письмо, используя электронную почту;

- уметь работать с приходящей электронной почтой;

- уметь сохранять письма в файле;

- уметь ответить на пришедшее письмо;

- иметь представление об иерархии конференций в Интернет;

- уметь заказать статью по интересующей тематике;

- иметь представление о различных информационных службах в Интернет;

- знать особенности некоторых поисковых систем в Интернет;

- уметь осуществлять поиск по ключевым словам;

- уметь осуществлять поиск, основанный на понятиях;

- уметь решать простейшие информационные задачи с применением баз данных, используемых в Интернет.

Тема «Проектирование и поддержание базы данных»

По окончании изучения дайной темы учащиеся должны:

- иметь представление об иерархической и сетевой моделях данных;

- знать определение реляционной модели данных, понятие «поле», «запись», «файл»;

- знать определение СУБД, назначение СУБД;

- иметь представление о функциональном наполнении СУБД;

- знать сущность понятия «структуры данных»;

- уметь определять структуру базы данных в соответствии с поставленными информационными задачами;

- уметь описывать структуру базы данных в среде СУБД, просматривать ее;

- уметь выполнять основные операции по поддержке базы данных (заполнять, редактировать, удалять записи и пр.);

- иметь представление о возможностях СУБД по редактированию структуры базы данных;

- знать интерактивные возможности СУБД по обработке простейших запросов;

- уметь задавать простейшие условия поиска;

- уметь сортировать данные и использовать основные функции групповой обработки полей (поиск суммы, среднего значения и т.д.);

- иметь представление о возможностях генератора отчетов;

- иметь представление о программном режиме обработки данных;

- уметь решать простейшие информационные задачи с использованием СУБД.

Другой курс, также практически целиком посвященный базам данных, разработан А.В. Горячевым и Ю.А. Шафриным. Ниже -- его тематическое планирование.

Курс «Введение в базы данных и СУБД» (на основе пособий А.В.Горячева и Ю.А. Шафрина)

1. Введение в базы данных

1.1 Базы данных.

1.2 Текстовые документы и базы данных.

1.3 Объекты, атрибуты и связи.

1.3.1 Основные определения.

1.3.2 Как составлять наборы объектов.

1.3.3 Как структурировать данные.

1.3.4 Как устанавливать связи.

1.4 Простая двумерная структура.

1.5 Основные типы данных.

1.6 Опыт проектирования таблиц -- шахматная база данных.

1.7 Иерархическая структура.

1.8 Что такое реляционный подход.

1.9 Кодирование информации.

1.10 Первичный ключ таблицы.

1.11 Проблемы реляционного подхода.

1.11.1 Что такое нормализация.

1.11.2 Повторяющиеся группы.

1.11.3 Достоверность информации.

1.12 Связь таблиц: главная и подчиненная таблицы.

1.13 Основы автоматизированного поиска и отбора информации.

1.13.1 Постановка задачи.

1.13.2 Алгебра логики.

1.13.3 Просмотр информации и индексы.

1.14 Локальные сети ПК.

1.15 Что такое технология «клиент-сервер».

1.16 Краткий рассказ о некоторых СУБД.

1.17 Краткий рассказ о некоторых ИС.

2. СУБД MS ACCESS

2.1 Общие сведения об MS Access.

2.1.1 Что такое Microsoft Access 2.O.

2.1.2 Принципиальная схема работы с MS Access

2.1.3 Основные понятия MS Access.

2.1.4 Как создавать объекты в MS Access.

2.2 Работа с таблицами в MS Access.

2.2.1 Создание и модификация макета таблицы

2.2.2 Работа с таблицей.

2.2.3 Форма.

2.2.4 Таблица и форма.

2.3 Связь между таблицами и целостность данных.

2.3.1 Общие положения.

2.3.2 Техника создания связей между таблицами.

2.4 Запрос-выборка в MS Access.

2.4.1 Что такое запрос.

2.4.2 Как создать запрос-выборку.

2.4.3 Запрос с параметрами.

2.5 Отчеты.

Итоговое задание по реляционным БД. Продолжительность такого курса -- от 34 до 68 часов.

Профильные курсы по информатике «Базы данных». Многие исследователи (С. А. Бешенков, С. Г. Григорьев, С. А. Жданов и др.) рассматривают различные аспекты методики изучения СУБД в рамках школьной информатики. В то же время, несмотря на широкое использование баз данных в различных сферах жизни, вопросы их применения к конкретным областям профессиональной деятельности в содержании школьного курса информатики раскрыты недостаточно. Вместе с тем именно такая задача ставится сейчас в старших классах школы в связи с введением профильного обучения.

На старшей ступени школьного образования должна быть усилена профессиональная направленность информационной подготовки учащихся в области технологий поиска и хранения информации, в содержание обучения этому предмету должно быть введено освоение умений и видов деятельности, характерных для избранной старшеклассниками будущей профессиональной деятельности.

Одним из возможных путей решения поставленной задачи может стать изучение аспектов СУБД в рамках одного из элективных курсов по информатике, которые связаны с профессиональными интересами и намерениями школьников и введение которых предусматривается при организации профильного обучения учащихся на старшей ступени школы.

Переход к профильному обучению продиктован необходимостью создания условий для реализации обучающимися своих познавательных интересов, склонностей, способностей, для подготовки старшеклассников к продолжению образования и будущей профессиональной деятельности.

Согласно одобренной Министерством образования РФ «Концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования» дифференциация содержания обучения в старших классах осуществляется на основе различных сочетаний курсов трех типов: базовых, профильных, элективных. Каждый из курсов этих трех типов вносит свой вклад в решение задач профильного обучения. Так, базовые общеобразовательные курсы отражают обязательную для всех школьников инвариативную часть образования и направлены на завершение общеобразовательной подготовки обучающихся. Профильные курсы обеспечивают углубленное изучение отдельных предметов и ориентированы, в первую очередь, на подготовку выпускников школы к последующему профессиональному образованию

Особое место отводится элективным курсам, которые связаны с удовлетворением индивидуальных образовательных интересов, потребностей и склонностей каждого школьника. Их введение направлено на реализацию личностно-ориентированного учебного процесса, при котором существенно расширяются возможности построения учащимися индивидуальных образовательных программ, поскольку элективные курсы в наибольшей степени связаны с выбором каждым школьником содержания образования в зависимости от его интересов, способностей, последующих жизненных планов. Как известно, успешное освоение курса во многом зависит от методов и форм его организации. Анализ существующих методов изучения СУБД показывает, что традиционные методики не могут быть с достаточной степенью эффективности перенесены на элективные курсы в силу особенностей целей и задач последних. Следовательно, одной из актуальных задач методики обучения СУБД в элективном курсе информатики становится задача ее модернизации в соответствии со спецификой профильного обучения.

Таким образом, проблема исследования обусловлена противоречием между целями, задачами элективных курсов информатики, направленных на формирование умений использования технологий баз данных при решении практических задач из различных сфер человеческой деятельности, и существующей методикой обучения базам данных, во многом неадекватной назначению элективных курсов информатики.

В настоящее время предлагаются различные подходы к построению образовательного процесса в условиях введения профильного обучения, например, личностно-ориентированный, деятельностный, культурологический, компетентностный и др.

Помимо традиционной формы обучения работе с базами данных, в последнее время стала применятся МЕТОДИКА УГЛУБЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ. Сегодня наиболее массовое применение компьютеров заключается не в вычислении, а в обработке больших объемов информации. Ознакомление с основными принципами и механизмами такой обработки, несомненно, очень важно для формирования информационной культуры школьников. При изучении баз данных в различных курсах традиционно используется пользовательский подход. Такой подход, на наш взгляд не очень хорош при использовании в общеобразовательном курсе. Несмотря на то что все системы управления базами данных имеют между собой много общего, наличие большого числа технических деталей (особенно в СУБД работающих под управлением DOS) сильно осложняет процесс изучения данной темы.

В. А. Звягинцев и И. В. Роберт попытались интегрировать традиционный подход рассмотрения основных принципов обработки информации и новые технологии, предоставляемые современными офисными программами. Данный курс строится на базе пакета MS Access и рассчитан на формирование у учащихся устойчивых навыков по вводу, обработки и представлению информации в реляционных СУБД. Курс рассчитан на 64 часа (одно или двухгодичное обучение) . Программа курса может быть использована как в основном так и в дополнительном образовании школьного курса информатики. Целью данного курса является не только изучение конкретной СУБД, но и освоении идеологии информационной модели, баз данных, их типов, функций, способов связи, информационных систем и приобретения профессиональных навыков проектирования и ведения баз данных.

Особенности методики. Методическим ядром курса является метод индивидуальных проектов. Каждому учащемуся или группе учащихся из 2-3 человек предлагается индивидуальная задача - разработка собственного приложения на весь курс изучения СУБД. Такой способ позволяет актуализировать полученные знания в реализации конкретной прикладной задачи, дает возможность учащимся самим пройти все этапы от проектирования и ведения БД до создания законченного приложения, а также способствует развитию их индивидуальных качеств. Все индивидуальные задачи (и задания к ним) подбираются таким образом, чтобы работа с ними охватывала все основные понятия баз данных и позволяла бы максимально использовать возможности СУБД для создания собственного приложения.

Для большей наглядности представления материала на теоретических занятиях используется компьютерная презентация, созданная в Microsoft PowerPoint, которая при отсутствии демонстрационного компьютера может быть показана на диапроекторе. Для успешного проведения практических занятий используется созданная авторами демонстрационная база данных <Музыкальная энциклопедия> и разработанный в Power Point презентационный справочник. Причем практические занятия строятся следующим образом: сначала идет закрепление теоретических знаний на примере демонстрационной БД, а затем учащиеся переходят к самостоятельной работе над индивидуальным проектом (при необходимости обращаясь к справочной презентации).

Специфические особенности приобретает организация контроля знаний учащихся. После изучения раздела или темы курса проводится мини-зачет, который включает в себя тематическое тестирование по основным понятиям и определениям данного раздел или курса. Кроме того учащиеся должны отчитаться по индивидуальному проекту. По окончании курса проводится итоговое тестирование, охватывающее все разделы курса для проверки уровня усвоения учащимися теоретических основ курса СУБД. Проверка практических навыков разработки информационных систем осуществляется в ходе защиты индивидуальных проектов.

Глава.3. Выявление методических особенностей использования методической разработки по теме «База данных»

Целью практического исследования стало изучение опыта работы учителей информатики с базами данных и выявление методических особенностей изучения темы в школьном курсе информатики.

Исследование проходило в условиях преддипломной практики на базе школы МОБУ СОШ с. Новоаптиково Ишимбайского района.

В ходе исследования была реализована программа, состоящая из следующих этапов:

I. Организационно - деятельностный этап.

А) Изучение педагогического опыта работы учителя информатики в рассматриваемой области.

Б) Наблюдение уроков информатики с целью определения методических особенностей изучения темы в школьном курсе информатики.

II. Диагностический этап.

Разработка и апробирование цикла уроков.

III. Аналитический этап.

Сравнительно - сопоставительный анализ результатов исследования.

3.1 Характеристика организационно - деятельностного этапа исследования

а) Изучение педагогического опыта работы учителя информатики в рассматриваемой области.

Практическая часть исследования была реализована во время преддипломной практики в МОБУ СОШ с. Новоаптиково Ишимбайского района под руководством опытных педагогов.

Обобщив опыт работы педагогов, мы выявили значимость изучения баз данных в школьном курсе информатики, которая заключается в следующем: базы данных позволяют организовать хранение большого объема данных таким образом, чтобы её было удобно просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке. Для организации информации и разработки базы данных нужна система управления базами данных, а MS Access обладает интуитивным интерфейсом и его легко освоить. Кроме того, MS Access поддерживает единый системный протокол между офисными приложениями, следовательно, после его изучения будет удобно изучать и другие составляющие пакета Microsoft Office.

Для более успешного изучения темы советуется посветить первое занятие описанию области применения баз данных, с обоснования актуальности данного приложения. В свою очередь необходимо объяснить учащимся основные понятия изучаемые в течении курса.

б) Наблюдение уроков информатики с целью определения методических особенностей изучения темы в школьном курсе информатики.

Объектом исследования стали учащиеся 11-х классов.

Протокол наблюдения урока информатики.

Класс: 11 А

Тема урока: Знакомство с Microsoft Access.

Цель урока: Познакомить учащихся с базой данных, её основными понятиями

Задачи урока:

Образовательные:

1.практическое применение изученного материала

2.приобретение навыков в составлении таблиц разного типа, особенно имеющих профессиональную направленность.

3.развитие умения выбирать наиболее оптимальную структуру таблицы.

4.формирование представлений о вычислениях в электронной таблице как наиболее важных в изучении информатики и широко применяемых на практике.

Развивающие:

1. развитие познавательного интереса, речи и внимания учащихся.

2. развитие навыков индивидуальной и групповой практической деятельности.

3. развитие коммуникационной компетентности учащихся

4. развитие способности логически рассуждать, делать эвристические выводы.

5. формирование информационной культуры и потребности приобретения знаний.

6. развитие умения применять полученные знания для решения задач различного рода.

Воспитательные:

1. воспитание творческого подхода к работе, желания экспериментировать.

2. воспитание трудолюбия, чувства уважения к науке.

3. профессиональная ориентация и подготовка к трудовой деятельности.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: программа Microsoft Access, компьютерная презентация, дидактический раздаточный материал, мультимедийный проектор.

Протокол оценки эффективности урока

1. Задачи урока обозначены.

2

2. Организованы действия учащихся по принятию задач деятельности в рамках учебной презентации.

1

3. Соответствие содержания учебной презентации задачам урока.

2

4. Использование учебной презентации обеспечило:

а) Мотивацию деятельности учащихся.

б) Развитие психических процессов.

в) Контроль и самоконтроль.

г) Технологический аспект

2

2

1

1

5.Соответствие темы возможностям учащихся.

1

6. Способы развития психических процессов учащихся на уроке.

а) Анализ учащихся результатов своей учебной деятельности.

1

7. Способы организации познавательной деятельности учащихся в соответствии с содержанием, задачами учебной презентации, задачами урока.

2

8. Уровень достижения цели урока:

а) Образовательный аспект.

б) Воспитательный аспект.

в) Развивающий аспект.

г) Технологический аспект.

2

2

1

1

Вывод:

2- оптимальное применение; 1- частичное проявление; 0- не выражено. Количественный показатель равен сумме баллов 13 показателей, деленный на 25 и умноженный на 100%

Э=

Удовлетворительный урок от 45% до 64%;

Хороший урок от 65% до 84%;

Отличный урок от 84%.

Общий вывод: содержание учебного материала соответствует требованиям программы, общеобразовательному типу обучения. Материал урока достаточно содержателен. Структура урока соответствует уроку изложения нового материала. Методы обучения адекватны поставленной цели.

Эффективность проведенного учителем предметником урока по базам данных можно считать на 88 %.

3.2 Характеристика диагностического этапа исследования

Разработка и апробирование цикла уроков.

На данном этапе разрабатывались и проводились уроки в 11-х классах двумя способами:

А) Без опоры на методические разработки по базам данных.

Б) С использованием методических разработок по базам данных.

А) Тема урока: Знакомство с Microsoft Access.

Цель урока: Познакомить учащихся с базой данных, её основными понятиями.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены