Методика изучения темы «Хранение информации»

Содержание вопроса:

Цели изучения темы в базовом курсе информатики. Методические подходы к изучению ключевых вопросов темы: «табличные базы данных: основные понятия, типы данных, системы управления базами данных и принципы работы с ними», «Ввод и редактирование записей», «Условия поиска информации», «Поиск, удаление и сортировка данных». Методические рекомендации по организации и проведению практических работ по теме «Хранение информации».

Содержание ответа:

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

Изучаемые вопросы: Области применения информационных систем и баз данных (БД); Классификация БД; Структура реляционной базы данных (РБД); Элементы РБД: главный ключ; имя, значение и тип поля; Назначение системы управления базами данных (СУБД); режимы работы СУБД; Запросы на поиск данных; Запросы на удаление данных; Запросы на сортировку; Области применения.

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

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

Тема «Хранение информации» насыщена теоретическими понятиям. Эти понятия пересекаются с другими содержательными линиями базового курса: информационное моделирование, представление информации. К теоретическим вопросам, рассматриваемым в рамках базового курса, относят вопросы классификации БД, структуры однотабличной РБД.

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 в строго определенном формате, в документальных БД — всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

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

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

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

В терминологии реляционных баз данных строки таблицы называются записями, столбцы — полями. Само название «реляционная БД» происходит от английского слова «relation»переводится как «отношение». Термин «отношение» понимается как взаимосвязь между полями таблицы. В реляционном подходе таблица называется отношением.

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

Основные представления, которые должны быть закреплены учениками:

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

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

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

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

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

Ответ: Об определенном классе школы.

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

Ответ: О конкретном ученике.

Вопрос 3: Что обозначают значения полей в записи?

Ответ: Оценки, полученные данным учеником по школьным предметам.

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

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

Понятие типа величины связано с тремя ее свойствами: множеством значений; множеством операций, которые можно выполнять с этой и величиной; формой внутреннего представления в памяти ЭВМ. В большинстве случаев в базах данных используются четыре основных типа: символьный, числовой, дата и логический.

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

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

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

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

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

Подобно большинству тем базового курса, изучение темы «Базы данных» может происходить на разных уровнях. Выделяют два уровня изучения: минимальный и углубленный. Задача первого уровня: дать общие пред­ставления о базах данных, научить работе с готовой БД: осуществлять поиск информации; сортировку, удаление и добавление записей. Дополнительные задачи второго уровня: познакомить с основами проектирования БД; научить создавать структуру и заполнять БД. Работа с СУБД начинается с запуска соответствующей программы, поэтому ученикам необходимо показать, где хранится программа и как ее запустить на исполнение.

Первое понятие, которое должны усвоить ученики: БД хранится в файле; чтобы начать с ней работать, необходимо открыть Файл с БД. Затем учитель должен показать, как можно просмотреть на экране записи таблицы. Для этого должна быть заранее подготовлена демонстрационная БД. Представляя ученикам демонстрационную БД, необходимо обвить внимание на то, что наряду с самой таблицей в памяти компьютера хранится описание ее структуры, откуда пользовать может узнать параметры полей: имя, тип, формат и др. В СУБД Access это делается в режиме «Таблица — Конструктор».

Рекомендации по организации практической работы

Практические задания делятся на три типа:

1)задачи: теоретические задания для закрепления основных понятий;

2)упражнения: практические задания для работы в среде СУБД с целью отработки отдельных навыков;

3 Индивидуальные работы: зачетные задания, требующие от учеников комплексного владения теоретическими знаниями и практическими навыками.

Упражнения выполняются на компьютере. Учитель может использовать материал упражнений в ходе объяснений для демонстрации приемов работы с базой данных средствами изучаемой СУБД. После такого объяснения следует предложить ученикам коллективно выполнить другие упражнения того же типа. Рабочий материал для упражнений (файлы с таблицами) учитель должен подловить заранее.

Варианты индивидуальных работ учитель распределяет среди учеников по своему усмотрению.