Презентация к уроку информатики в 9 классе "Базы данных и информационные системы"

9 класс информатика и ИКТ ____________________________

Урок 17

Тема: «Понятие базы данных и информационной системы. Реляционные базы данных. Назначение СУБД.»

Цель урока:

· сформировать представление о базах данных и информационных системах

Педагогические задачи урока:

· сформировать представление о базах данных;

· сформировать представление об информационных системах

Изучаемые вопросы:

· Понятие базы данных и информационной системы.

· Реляционные базы данных, понятие поля и записи.

· Первичный ключ базы данных.

· Понятие типа поля (числовой, символьный, логический, дата).

· Назначение СУБД.

· Открытие базы данных.

План урока:

1. Орг момент

2. Оценка результатов тестирования

3. Объяснение нового материала

4. Краткое закрепление

5. Подъведение итогов

6. Домашнее задание

Ход урока:

1. Орг момент

2. Оценка результатов тестирования

3. Объяснение нового материала

Теоретический материал

Назначение информационных систем и баз данных (БД).

Изучение баз данных следует начать с обоснования актуальности данного приложения компьютерной техники. Задачу можно сформулировать следующим образом: имеется большой объем данных о какой-то реальной системе объектов или событий. Например, о книгах в библиотеке, о работниках предприятия, о товарах на складе, о 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. Последний способ используется, например, в библиотечных каталогах. Большинству учеников он хорошо знаком: на 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.).

Информационная система – это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Следует привести примеры таких информационных систем. Например, системы продажи железнодорожных и авиационных билетов. Другой знакомый ученикам пример: во время телерепортажей с крупных международных соревнований, олимпийских игр на экран мгновенно выводится 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.

База данных – организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения.

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.

Классификация БД

Следующий вопрос — классификация баз данных. Базы данных классифицируются по разным признакам. По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные. Если проводить аналогию с описанными выше примерами информационных хранилищ, то фактографические БД — это картотеки, а документальные — это 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 графи-ка, 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. В таком случае разные части базы хранятся на разных компьютерах.

Третий признак классификации баз данных — по структуре организации данных. В разделе «Введение в информационное моделирование» говорилось о трех способах организации данных: табличном, иерархическом и сетевом. Базы данных, использующие соответствующий способ организации информации, называются реляционными (табличные БД), иерархическими и сетевыми БД.

Структура реляционной БД (РБД)

В базовом курсе информатики рассматриваются лишь фактографические реляционные базы данных. Это связано не только с ограниченностыо 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.

Структура таблицы обсуждалась в предыдущей теме и поэтому ученикам уже знакома: в разных строчках содержится информация о разных объектах описываемой системы, а столбцы соответствуют различным атрибутам этих объектов. В терминологии реляционных баз данных строки таблицы называются записями, столбцы — полями. Само название «реляционная БД» происходит от английского слова «relaition», что переводится как «отношение». Здесь термин «отношение» понимается как взаимосвязь между полями таблицы. В реляционном подходе таблица называется отношением.

Объяснение данного материала следует проводить на конкретных примерах. В качестве примеров в учебнике используются таблицы, рассмотренные в § 8: «Домашняя библиотека», «Погода», «Успеваемость», «Факультативы». Следует подчеркнуть, что в базах данных каждая таблица должна иметь свое имя. Учителю будет удобно работать, если эти таблицы вынести на плакаты.

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

Ответ: «Об определенном классе школы».

· Вопрос: «Информация о каком объекте содержится в каждой записи этой таблицы?»

Ответ: «О конкретном ученике».

· Вопрос: «Что обозначают значения полей в записи?»

Ответ: «Оценки, полученные данным учеником по школьным предметам».

Элементы РБД: первичный ключ; имя, значение и тип поля

Основные понятия, связанные е записями и полями: первичный ключ записи, имя поля, значение поля, тип поля.

Первичный ключ — это поле или совокупность полей, которое однозначно определяет запись в таблице. Можно еще сказать так: первичный ключ — это идентификатор записи. В учебнике приведены примеры простых и составных ключей. В базах данных слово «ключ» имеет несколько употреблений: ключ пояска — поле, по значению которого ищется запись в БД.

ключ сортировки — поле, по значению которого происходит упорядочение записей. Поэтому идентификатор записей приходится называть первичным ключом.

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. В дальнейшем это понятие будет широко использоваться в электронных таблицах, в алгоритмах и программах. Величина — это отдельный информационный объект, имеющий собственное имя и занимающий место е 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, которые может принимать величина;

· множеством операций, которые можно выполнять с этой величиной;

· формой внутреннего представления в памяти компьютера.

В большинстве случаев в базах данных используются четыре основных типа: символьный, числовой, «дата» и логический. Поле символьного типа может хранить значение любой последовательности символов; числовые поля могут содержать целые или дробные десятичные числа; дата — день/месяц/год; логические поля — значения логических величин (да — нет, истина — ложь).

Необходимо обратить внимание учеников на следующее обстоятельство: символьное поле может состоять из цифр. По этой причине иногда возникает путаница с символьным и числовым типами. Чтобы этого не происходило, нужно придерживаться следующего правила: если поле обозначает порядковый номер или цифровой код, то ему нужно назначать символьный тип. Если же поле обозначает количество чего-то или какую-то размерную величину, то это поле должно иметь числовой тип.

Например, полями символьного типа должны быть: инвентарный номер книги в библиотеке, номер дома, номер телефона. Числовой тип имеют, например, такие поля: возраст человека, вес объекта, расстояние, количество учеников в классе.

Значения числовых полей могут быть использованы в вычислениях. Иногда в условиях поиска информации присутствуют арифметические выражения, операндами в которых могут быть только значения числовых полей. Вычислительные операции с номерами и кодами обычно не имеют смысла. В то же время к символьным полям можно применять операции отношений (меньше, больше, равно и др.)- Поскольку цифры в кодовой таблице расположены в порядке возрастания, то отношения между строками, состоящими из цифр, сохранят математический смысл. Например, истинным будет отношение "58" > "24". Однако если число цифр разное, то результат может оказаться неверным. Например, отношение "2" < "11" окажется ложным, хотя с математической точки зрения оно верное. Поэтому желательно выравнивать число знаков в цифровых строках добавлением нулей слева. Тогда отношение: "02" < "11" будет истинным.

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». Синонимами являются «истина», «ложь»; «Ъше», «:Га1-зе». Если поле таблицы будет принимать только такие значения, то ему назначается логический тип.

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

Коротко о главном

База данных — организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения.

Фактографическая БД содержит краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате.

Документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Распределенной называется база данных, разные части которой хранятся на различных компьютерах сети.

Информационная система — это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Реляционные базы данных имеют табличную организацию. Строка таблицы называется записыо, столбец — полем.

Таблица имеет первичный ключ, отличающий записи друг от друга. Ключом может быть одно поле (простой ключ) или несколько полей (составной ключ).

Каждое поле таблицы имеет свое уникальное имя и тип. Тип определяет, какого рода информация хранится в поле и какие действия с ней можно производить.

В БД используются четыре основных типа полей: числовой, символьный, логический, «дата».

Назначение СУБД

Уже много раз говорилось о том, что любую работу компьютер выполняет под управлением программ. Значит, и для работы с базами данных требуется специальное программное обеспечение. Такое программное обеспечение называется системой управления базами данных или сокращенно СУБД.

Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется системой управления базами данных (СУБД).

Системы, работающие с реляционными базами данных, называются реляционными СУБД. С помощью реляционной СУБД можно работать как с однотабличной базой данных, так и с базой, состоящей из множества связанных между собой таблиц. Здесь мы будем рассматривать только однотабличные базы данных.

С помощью СУБД вы будете создавать таблицы и сохранять их на магнитном диске в виде файлов. Каждый файл имеет свое имя. Если вы сами создаете таблицу и сохраняете ее в файле, то сами вы и придумываете имя для файла. Если же вы хотите работать с уже готовой базой, то вы должны узнать, в файле с каким именем, на каком диске и в каком каталоге она хранится.

Команда открытия БД

Для того чтобы начать работу с подготовленной базой данных, нужно открыть файл, в котором она хранится.

Делается это с помощью команды открытия файла.

Примечание 1. В нашей книге не будет описываться работа с реальной СУБД. Их много, постоянно появляются новые. В разных СУБД различный интерфейс, язык команд. Как правило, в них используются английские термины. Далее будет описываться работа с некоторой условной (гипотетической) реляционной СУБД, «понимающей» команды на русском языке. Однако эта система обладает всеми основными свойствами реальных СУБД. При выполнении заданий в компьютерном классе вам предстоит стать «переводчиками» с языка гипотетической СУБД на язык реальной системы.

Мы будем рассматривать работу с нашей гипотетической СУБД в режиме командного управления. Система выводит на экран приглашение пользователю. Пусть в качестве такого приглашения выводится точка в начале командной строки (многие СУБД именно так и работают). Сразу после точки пользователь должен ввести команду с клавиатуры.

Команда открытия файла с базой данных имеет такой формат:

. открыть <имя файла>

Например, если файл имеет имя ЪаЫ.ёМ, то открывается он по команде:

. открыть ^аЫ.йМ

Примечание 2. Здесь и в дальнейшем в описаниях форматов команд будут использоваться угловые скобки <...>. Запись в угловых скобках указывает на смысл соответствующего эле-мента команды. Ее можно предварять при чтении наречием «некоторый». Например запись <имя файла> нужно читать так: «некоторое имя файла».

После открытия файла таблица стала доступна для работы с ней. Что можно делать с такой таблицей? Практически все, что угодно:

· добавлять новые записи;

· удалять записи, ставшие ненужными;

· изменять содержимое полей;

· изменять структуру таблицы: удалять или добавлять поля;

· сортировать записи по какому-нибудь принципу, например в алфавитном порядке фамилий авторов;

· получать справки, т. е. ответы на запросы.

Команда выборки

Очевидно, последнее — обслуживание запросов для получения справочной информации — это основная цель, ради которой создается база данных.

В большинстве случаев справка — это тоже таблица с интересующими пользователя сведениями, выбранными из базы данных. Она также состоит из строк и столбцов и может рассматриваться как результат «вырезания» и «склеивания» фрагментов исходной таблицы. Имитировать такую работу СУБД можно с помощью бумажного листа с расчерченной и заполненной таблицей, ножниц и клея.

Команда выборки информации из базы данных с целью получения справки имеет следующий формат:

.выбрать <список выводимых полей> где <условие выбора>

Примечание 3. Слова, входящие в формат команды (выделены жирным шрифтом), называют служебными словами.

Результат выполнения команды выводится на экран в виде таблицы. Если нужно получить на экране все строки и столбцы, то команда выглядит следующим образом:

. выбрать все

Слово «все» обозначает вывод всех полей таблицы; если условие выбора не указано, значит, выводятся все записи.

Обычно СУБД позволяют просмотреть всю базу данных, не прибегая к команде выборки. Для этого существует режим просмотра. Как правило, все записи базы не помещаются в одном кадре экрана, в таком случае используется прокрутка, т. е. последовательное перемещение строк таблицы по экрану.

Если требуется просмотреть лишь некоторые поля записей, то следует воспользоваться командой выборки. Например, из БД «Домашняя библиотека» нужно получить список всех книг, содержащий только фамилии авторов и названия. Для этого следует отдать команду

. выбрать АВТОР, НАЗВАНИЕ

Исполнение этой команды СУБД производит так: из табл. 2.1 вырезаются по очереди два столбца, соответствующие полям АВТОР и НАЗВАНИЕ. Затем они «склеиваются» в таком же порядке и в итоге получается табл. 3.2.

Таблица 3.2. Результат выборки двух полей из БД

АВТОР

НАЗВАНИЕ

Беляев А.Р.

Человек-амфибия

Кервуд Д.

Бродяги севера

Тургенев И.С.

Повести и рассказы

Олеша Ю.К.

Избранное

Беляев А.Р.

Звезда КЭЦ

Тынянов Ю.Н.

Кюхля

Толстой Л.Н.

Повести и рассказы

Беляев А.Р.

Избранное

Подведение итогов

· Система управления базами данных (СУБД) — это программное обеспечение компьютера для работы с базами данных.

· Таблицы БД хранятся в файлах.

· Работа с базой данных начинается с открытия файлов.

· Справка — это таблица, содержащая интересующие пользователя сведения, извлеченные из базы данных.

· В команде получения запроса на выборку указываются выводимые поля и условие выбора (условие, которому должны удовлетворять выбираемые записи).

Вопросы и задания

1. Как расшифровывается «СУБД»? Каково назначение этого вида программного обеспечения?

2. Какие СУБД называются реляционными?

3. На каком устройстве и в какой форме хранятся таблицы, созданные с помощью реляционной СУБД?

4. По какой команде (для рассмотренной здесь гипотетической СУБД) происходит получение справочной информации?

5. Как вывести на экран всю таблицу?

6. Как вывести на экран определенные столбцы таблицы? Как реализуется такая работа в терминах «вырезать», «склеить»?

Домашнее задание:

выполнить: домашнее задание № 8.

Домашнее задание № 8

1. Дана таблица базы данных «Автомобилисты»:

Владелец

Модель

Номер

Дата регистрации

Левченко Н.Г.

Волга

А537АК-59

15.08.96

Сидоров А.М.

Форд

К137ОП-59

14.02.95

Горохов Н.Н.

Жигули

Б171АМ-59

27.10.95

Федоров К.Р.

Волга

А138АП-02

20.05.96

Сидоров А.М.

Жигули

К735ММ-59

27.10.95

Перечислите названия всех полей таблицы и определите ее первичный ключ.

2. Таблица базы данных «Пациенты» содержит поля: «Фамилия», «Имя», «Отчество», «Дата рождения», «Номер участка», «Адрес», «Наличие хронических болезней», «Дата последнего посещения врача». Определить тип и ширину каждого поля.

3. Придумайте и опишите структуру таблицы БД, которая будет содержать четыре поля различных типов: символьного, числового, «дата», логического.

4. Где используются информационные системы (приведите 3-4 примера)?

Автор: Сыроватко Марина Николаевна