Муниципальное общеобразовательное учреждение

лицей № 23

ИНФОРМАТИКА

Базы данных.

Типы моделей баз данных.

8 класс

Инструкция учителю
к флипчарту Mimio в картинках

Калининград

2012

Спиридонова Н.М. Инструкция учителю к флипчарту в картинках. 2012

Настоящая инструкция составлена в помощь учителю, использующему флипчарт к уроку 1-2 по теме «Базы данных. Типы моделей баз данных»

Флипчарт к уроку содержит достаточно много скрытых элементов экрана, которые показаны в Инструкции.

Пронумерованные картинки-кадры соответствуют определенным этапам урока. В плане урока имеются ссылки-указатели на тот или иной кадр флипчарта.

1

3

4

5

7

9

11

Рабочая карта урока

ВИДЫ МОДЕЛЕЙ БАЗ ДАННЫХ

По материалу учебника
«ИНФОРМАТИКА. 10-11 класс» Учебник под редакцией Н.В.Макаровой. – С-Пб. Питер. 2001

Изучив эту тему, вы узнаете:

• виды баз данных;

• модели баз данных.

Решение практических задач из любой области деятельности человека требует большого количества данных. И базы знаний, и базы данных служат для получения различных сведений, которые затем используются для принятия решений в управлении, при постановке диагнозов, в обучении и в других видах человеческой деятельности.

Но одно какое-либо данное не представляет особого интереса. Например, если называется чья-то фамилия и больше ничего об этом человеке не говорится, то такая информация бессмысленна. Другое дело, если эта фамилия появляется в списке с заголовком «Отличники нашей школы». Тогда, даже если человек лично не известен, он отмечается определенным свойством – хорошей учебой. Или представьте себе напечатанный список ставок заработной платы, содержащий одни числа. Пока каждое число не будет стоять рядом с названием должности или фамилией работника, оно ничего не значит само по себе. Таким образом, только связанные между собой данные могут иметь смысл, быть информативными.

База данных – это совокупность данных и связей между ними.

Рассмотрим виды связей, так как именно они определяют тип базы данных.

1. Связь «один к одному». Наиболее простой способ указать связь между данными – поместить данные совместно, например, в одной строке ведомости. Тогда сразу ясно, что такой-то (фамилия) работает тем-то (должность) и получает столько-то (зарплата). Все строки ведомости имеют один шаблон, в столбцах находятся данные одного типа. Каждая строка, как элемент ведомости и как сведения об одном работнике, представляет собой одно целое и может быть помещена в файл как одна запись. В виде одной записи файла можно хранить большое количество сведений, касающихся одного человека, какого-либо другого объекта или явления.

2. Связь «один ко многим». Любому элементу, рассматриваемому как объект, свойство или атрибут в информационной системе, может соответствовать несколько других объектов, свойств или атрибутов. Подобная структура имеет несколько уровней. Каждый ее элемент может быть связан с несколькими другими, находящимися на нижнем уровне, и только с одним из более верхнего уровня. Такая структура называется древовидной или деревом. Каталоги, подкаталоги и содержащиеся в них файлы образуют древовидную структуру. Такую же структуру имеют практически все предприятия, министерства, ведомства и армия. Все, где есть единоначалие, может быть представлено в виде древовидной модели.

3. Связь «многие ко многим». Производственные отношения между предприятиями часто имеют сложный характер, отражающийся в сетевых структурах. Сеть – многоуровневая структура, каждый элемент которой может быть связан как с несколькими элементами нижнего уровня, так и с несколькими элементами верхнего уровня. Например, магазин получает товары от нескольких поставщиков. Бывает, что один и тот же товар поставляется разными поставщиками и в то же время один поставщик обеспечивает несколькими товарами. Если рассмотреть связи «товар–поставщик», то они представляют собой сеть. Также сетевая модель получится и при рассмотрении связей «учитель – класс».

В

Система управления базами данных (СУБД) — комплекс программных средств для создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации.

Существуют три основных типа моделей данных – реляционная, иерархическая и сетевая.

РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

Термин «реляционный» (от латинского relatio – отношение) указывает, прежде всего, на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В простейшем случае она представляет собой двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составит совокупность взаимосвязанных таблиц. Рассмотрим таблицу, в которой хранятся сведения об учениках вашей школы (фамилия, имя, отчество, год рождения, класс, номер личного дела). Каждая строка такой таблицы называется записью. Каждый столбец в такой таблице называется полем. На основании этой таблицы создадим базу данных школьников и назовем ее «Наша школа».

С такой формой хранения данных мы с вами уже познакомились в начале этого раздела. Модель данных, как и сама база данных, является объектом, имеющим свои определенные свойства. Реляционная модель базы данных имеет следующие свойства:

• Каждый элемент таблицы – один элемент данных.

• Все столбцы в таблице являются однородными, т. е. имеют один тип (числа, текст, дата и т. д.).

• Каждый столбец (поле) имеет уникальное имя.

• Одинаковые строки в таблице отсутствуют.

• Порядок следования строк в таблице может быть произвольным и может характеризоваться количеством полей, количеством записей, типом данных.

Рассмотрим приведенный выше пример. Данные в нем представлены в виде таблицы, которая содержит сведения об учениках школы. Раз мы хотим создать базу данных, то данной таблице необходимо присвоить имя. Пусть она называется «Школа». В столбцах данной таблицы будем записывать параметры, характеризующие каждого ученика, а в строках будем записывать сведения об одном конкретном ученике. Каждый столбец (поле) также должен иметь свое имя. В нашем случае это: номер личного дела, класс, фамилия, имя, отчество, дата рождения. Имена полей в одной таблице не могут повторяться. Если вы хотите поместить в таблицу телефоны (домашний и рабочий родителей), вы должны создать два поля с разными названиями, например: Телдом и Телраб.

Над этой моделью базы данных удобно производить следующие действия:

• сортировку данных (например, по алфавиту);

• поиск записей (например, по фамилиям) и т. д.

• выборку данных по группам (например, по датам рождения или по фамилиям);

Реляционная модель данных, как правило, состоит из нескольких таблиц, которые связываются между собой ключами.

Ключ — поле, которое однозначно определяет соответствующую запись.

В нашем примере в качестве ключа может служить номер личного дела учащегося.

В заключение отметим, что в настоящее время реляционная модель является наиболее удобной и применимой моделью хранения данных.

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Иерархическая модель базы данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево (граф). Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Узел — информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

Рассмотрим иерархическую модель на примере базы данных «Наша школа», построенной нами ранее. С точки зрения иерархи ческой модели, она должна принять следующий вид: в состав школы входят классы; параллельные классы делятся по буквам, в состав каждого класса входят конкретные ученики. Модель может быть представлена в виде схемы:

Рассмотрев данный пример, мы можем записать следующие свойства иерархической модели базы данных:

• несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня;

• иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), неподчиненный никакой другой вершине;

• каждый узел имеет свое имя (идентификатор);

Существует только один путь от корневой записи к более частной записи данных.

СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ

Сетевая модель базы данных похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако характер их отношений принципиально иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней. В качестве примера рассмотрим базу данных, хранящую сведения о закреплении учителей-предметников за определенными классами. Вид но, что один учитель может преподавать в нескольких классах, и что один и тот же предмет могут вести разные учителя.

Сетевая модель, несмотря на сложность внутреннего компьютерного представления, в настоящее время является наиболее распространенной. Она применяется и при представлении знаний, и при разработке информационных систем с гипертекстом – когда по выделенному в тексте слову (как в меню рассмотренных программных средств) можно выйти в другой текст, а там снова либо использовать отмеченные слова, либо выделить курсором необходимое и выйти или в новый текст, или в рисунок с такими же отмеченными элементами. Так построены геоинформационные системы, позволяющие отметить географический объект (например, город или гору) на выдаваемой на экран карте и, нажав клавишу, получить о нем текст или более подробную карту.

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задания

1. Составьте реляционную модель собственной записной книжки, в которой хранятся сведения о ваших друзьях и знакомых.

2. Составьте реляционную модель табеля успеваемости учеников вашего класса.

3. Создайте на листе бумаги базу данных, которая описывала бы административное устройство какого-либо предприятия или фирмы. Какую модель базы данных лучше применить в этом случае?

4. Создайте на листе бумаги базу данных, которая описывала бы любую административную структуру.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите виды моделей баз данных.

2. Какими параметрами и свойствами характеризуется реляционная база данных?

3. Какими параметрами и свойствами характеризуется иерархическая модель базы данных?

4. Какими параметрами и свойствами характеризуется реляционная модель базы данных?

5. Чем отличается иерархическая модель от сетевой?

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

лицей № 23 города Калининграда

ИНФОРМАТИКА

8 класс

Кузнецов А.А. ИНФОРМАТИКА: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / А.А.Кузнецов, С.А.Бешенков, Е.А.Ракитина, под ред. С.А.Христочевского; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». — М.: Просвещение, 2008. — 175 с. : ил. (Академический школьный учебник)

Урок 1, 2 (по 45 мин.)

Тема

Базы данных. Типы моделей баз данных.
Структура информации в базе данных

Учитель информатики

СПИРИДОНОВА Надежда Михайловна

Калининград

2012 г.

Урок 1 – 2

Тема: "Базы данных. Типы моделей баз данных.
Структура информации в базе данных"

Цели:    

образовательная – изучить типы модели баз данных; их параметры, свойства, применение; структуру информации в иерархической БД, правила преобразования одной модели БД в другую.

воспитательная – создать атмосферу содружества и сотворчества.

развивающая – развитие мышления учащихся и терминологической речи учащихся, умения отобрать главное в тексте, составление краткого конспекта по плану, рефлексии;

Оборудование: программное обеспечение – MS Excel

м/м проектор

Подготовка к уроку:

Учащиеся: рабочие карты урока

Учитель: карточки-задания «Свойства моделей БД»

карточки-задания по преобразованию БД,

наборы данных для приведения к табличному виду,

исходные таблицы для создания БД «Видеотека» и «Абитуриент»,
печатный материал для учеников «СПРАВКА Модели БД»

флипчарт Mimio «Виды моделей БД»

План урока:

1. Есть проблема!

2. Настроимся на урок (орг. момент).

3. Типы моделей БД.

4. Определим свойства.

5. Преобразование данных.

6. Создание БД средствами Excel

7. Подведем черту (итог)

8. Над чем работать и где?

Сценарий урока:

I этап. "Есть проблема!"

Учитель приветствует класс, просит решить проблему.

Проблема 1: необходимо приобрести мебель для компьютерного кабинета, но нет возможности и желания обходить все магазины подряд. Какие способы приобретения нужного товара можете предложить?

Учащиеся называют способы, в т.ч. Интернет, телемагазин, каталоги, т.е. использование баз данных (называют).

II этап. "Настроимся на урок" (орг. момент).

У

1-3

(называет тему и цель урока, обращает внимание на план урока)

В тетрадь запишем тему, определение БД.

I

4-6

Учитель представляет на доске несколько моделей БД.

Проблема 2. Есть схемы, но нет содержания. Не называя модели, просит привести примеры баз данных, соответствующих данным моделям.

Учащиеся приводят примеры, называют модели «Иерархическая», «Сетевая», «Табличная».

Учитель поправляет – Реляционная (названия фиксирует на доске).

Учитель. Приведите по 2-3 примера БД каждой модели.

Учащиеся приводят примеры.

Тип модели БД определяется по типу связи между элементами БД. Называет и поясняет связь каждой модели – «один ко многим», «многие ко многим», «один к одному» (названия фиксирует на плакатах).

Называет параметры, которые характеризуют модели, фиксирует на доске как «Важные слова урока» (Узел, Уровень, Связь, Поле, Запись)

IV этап. "Определим свойства"

Организуется три группы учащихся по определению свойств отдельных моделей БД.

Группа 1. «Свойства иерархической модели БД»

Группа 2. «Свойства реляционной модели»

Группа 3. «Свойства сетевой модели» на основе свойств иерархической модели БД.

В помощь дается карточка-подсказка, в которую ребята должны вписать свойства модели.

Цель: активизация мыслительных процессов учащихся, развитие логического мышления.

Время работы 5 минут.

Заполненные карточки вывешиваются на доске рядом с моделью БД и озвучиваются.

Учитель проверяет и поправляет ответы.

Самостоятельная работа «Составь конспект по плану»

И

7

Цель: развитие внимания и внимательности, умения отобрать главное в тексте, умение работать по плану.

План конспекта: 1. Название модели,

2. Схема-пример

3. Параметры, которые характеризуют модель

4. Связь между элементами

5. Свойства модели

8-11

Время работы: 15 минут

Проверка конспектов с помощью флипчарта и ответов учащихся у доски.

V этап. "Преобразование данных"

Очень часто на разных этапах работы с одними и теми же данными используются разные модели БД. Учитель знакомит с правилами преобразования иерархической модели БД в реляционную на примере.

Сколько полей будет в таблице? Столько, сколько уровней в иерархической модели. Какие названия будут иметь поля в таблице? Те же, что и названия уровней в схеме. Сколько записей будет в таблице? Столько, сколько объектов находится на самом нижнем уровне иерархической модели.

Упражнение 1. Преобразовать иерархическую модель БД в табличный вид. Данные занести в таблицу.

Цель – закрепить правила преобразования иерархической модели в реляционную, закрепить понятия Поле, Запись, Узел, Уровень.

Организуются три группы учащихся по выполнению упражнения. Время выполнения 10 минут.

Таблицы вывешиваются на доску.

Учитель комментирует полученные таблицы, поправляет учащихся.

ВЫВОД. Записи в таблице не должны содержать пустых мест. Поля в таблице должны быть одного типа.

Упражнение 2. Преобразовать приведенную ниже информацию к табличному виду, определив имя таблицы и название каждого поля (индивидуальная работа).

Цель – закрепить понятия Поле, Запись.

Вариант 1. Оля, Петя, 13, пение, 14, баскетбол, Вася, Катя, 13, хоккей, баскетбол, футбол, 15, 11, Коля, 11, танцы, Сережа.

Вариант 2. +18, Москва, северный, Пермь, дождь, дождь, южный, +20, +15, Санкт-Петербург, южный, без осадков, без осадков, Ека­теринбург, +17, восточный.

Обсуждение выполненной работы.

Учитель сообщает, что в реляционной БД могут использоваться следующие типы данных: числовой, текстовый, дата/время, счетчик и другие.

Структуру данных в созданной таблице учитель просит описать следующим образом:

Поле	Тип данных	Размер

VI этап. "Создание БД средствами Excel"

Учитель. Так как реляционная модель является наиболее используемой для хранения информации, переходим к работе с реляционной моделью БД. И первый этап работы – создание таблицы. Создавать будем средствами MS-Excel. Работа знакомая. Затруднений не вызывает.

Предлагает исходные таблицы «Абитуриент» и «Видеотека» на выбор.

Предварительное обсуждение структуры таблиц. Сколько полей в БД «Абитуриент»/«Видеотека»? Названия полей? Тип полей? Размер полей? Сколько записей в исходной таблице?

Практическая работа «создание БД». Индивидуальная работа на ПК.

Цель – закрепление и отработка на практике понятий Поле, Запись, Структура таблицы, Тип данных.

Время выполнения 15 минут. Сохранить на диске с именем Абитуриент или Видеотека.

ВЫВОД. Все поля в таблице одного типа. Порядок следования записей в таблице может быть произвольным.

ИТОГ ПО РАБОТЕ учащиеся подводят в рабочих картах (оценочных листах).

Озвучивается оценка учителя конспектов учащихся.

VII этап. Подведем черту.

За 2–3 минуты учитель с учениками подводит итог, еще раз обращая внимание учащихся на Важные слова урока.

VIII этап. «Над чем работать и где?»

Учитель дает домашнее задание.

§ 23 учебника. Выполнить задания 1, 3(устно) и 2, 4 (письменно в тетради)
Цель: закрепить основные понятия темы (модель, узел, уровень, связь и т.д.)

Учебная литература

Кузнецов А.А. ИНФОРМАТИКА: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / А.А.Кузнецов, С.А.Бешенков, Е.А.Ракитина, под ред. С.А.Христочевского; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». — М.: Просвещение, 2008-2012. — 175 с. : ил. (Академический школьный учебник)

Дополнительная литература учителя:

1. ИНФОРМАТИКА. 7-9 класс. Учебник под редакцией Н.В.Макаровой. – С-Пб. Питер. 2001

2. ИНФОРМАТИКА. 7-9 класс. Практикум по информационным технологиям. Под редакцией Н.В.Макаровой. – С-Пб. Питер. 2001

3. ИНФОРМАТИКА. 10-11 класс. Учебник под редакцией Н.В.Макаровой. – С-Пб. Питер. 2001

4. ИНФОРМАТИКА. В двух частях. Задачник-практикум под редакцией И.Семакина, Е.Хеннера. М., Лаборатория Базовых Знаний. 2001.

П

1. Преобразовать данную структуру к табличному виду.

2. Описать структуру созданной таблицы.

ример

4. Преобразовать к табличной форме иерархи­ческую структуру, изображенную на рис. 5.7:

1. Преобразовать данную структуру к табличному виду.

2. Описать структуру созданной таблицы.

1. Преобразовать данную структуру к табличному виду.

2. Описать структуру созданной таблицы.

№ 1

Преобразовать приведенную ниже информацию к табличному виду, определив имя таблицы и название каждого поля, описать структуру созданной таблицы:

Оля, Петя, 13, пение, 14, баскетбол, Вася, Катя, 13, хоккей, баскетбол, футбол, 15, 11, Коля, 11, танцы, Сережа.

№ 2

Преобразовать приведенную ниже информацию к табличному виду, определив имя таблицы и название каждого поля, описать структуру созданной таблицы:

+18, Москва, северный, Пермь, дождь, дождь, южный, +20, +15, Санкт-Петербург, южный, без осадков, без осадков, Ека­теринбург, +17, восточный.

Свойства РЕЛЯЦИОННОЙ модели БД

1. Каждый элемент таблицы – ___________ элемент данных.

2. Все столбцы в таблице являются ______________________________, т.е. имеют один _____________ (числа, текст, дата и т.д.).

3. Каждый столбец (_________) имеет _______________________ имя.

4. __________________ строки в таблице отсутствуют.

5. Порядок следования строк в таблице может быть

____________________________.

Свойства ИЕРАРХИЧЕСКОЙ модели БД

1. НЕСКОЛЬКО узлов НИЗШЕГО уровня связано только с ОДНИМ узлом ВЫСШЕГО уровня.

2. Иерархическое дерево имеет ТОЛЬКО ОДНУ вершину (корень), не подчиненный НИКАКОЙ ДРУГОЙ вершине.

3. Каждый УЗЕЛ имеет свое ИМЯ (идентификатор).

4. Существует только ОДИН ПУТЬ от корневой записи к более частной.

Свойства ИЕРАРХИЧЕСКОЙ модели БД

1. ______________ узлов _________________ уровня связано только с _____________ узлом ____________________ уровня.

2. Иерархическое дерево имеет _______________ вершину (корень), не подчиненный _____________________ вершине.

3. Каждый _________ имеет свое _____________ (идентификатор).

4. Существует только _____________ от корневой записи к более частной.

Свойства СЕТЕВОЙ модели БД

1.

2.

3.

4.