Использование раздаточного материала при изучении теоретического материала темы «Таблицы»

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели урока:

Сформировать представление о Таблицах.

Предметные результаты – получение знаний о том, что такое таблица, главный ключ, индекс, целостность базы данных.

Личностные результаты – готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности, включая умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать и интерпретировать информацию, получаемую из различных источников.

Метапредметные результаты – умение выделить основные знания и понятия на уроке, применить их для решения поставленной задачи, задать вопросы в ходе обсуждения решения для более успешного дальнейшего применения полученных знаний. Уметь определять необходимость применения полученных навыков в процессе обучения различным предметам с учётом собственных интересов и возможностей.

План урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

3. Постановка цели урока.

4. Изучение нового материала.

5. Подведение итогов.

6. Постановка домашнего задания.

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.

1. Актуализация знаний

- Давайте вспомним, какую тему начали изучать на прошлом уроке? (Информационные системы).

- На какие вопросы, связанные с Информационными системами мы ответили? (учащиеся опираются на раздаточный материал прошлого урока) (определение информационных систем; две основные задачи; определение базы данных; программное обеспечение при работе с базами данных и его типы).

- Что такое информационные системы? (это аппаратные и программные средства, предназначенные для того, чтобы своевременно обеспечить пользователей нужной информацией).

- Какие две основные задачи должны обеспечивать информационные системы? (хранение данных и доступ к данным).

- Что такое база данных? (это специальным образом организованная совокупность данных о некоторой предметной области, хранящаяся во внешней памяти компьютера).

- Какое программное обеспечение необходимо, чтобы искать и изменять данные? (система управления базой данных) Что это такое? (это программные средства, которые позволяют выполнять все необходимые операции с базой данных).

- Назовите 2 типа СУБД, работающие с удаленными БД по способу работы с данными (файл-серверные СУБД и клиент-серверные СУБД).

- Что такое транзакция? (это группа операций, которая представляет собой одно законченное действие).

- Базы данных – это специально организованная совокупность данных. В каком виде удобно представить организованную совокупность данных, например, расписание движения поездов? (в виде таблицы).

- Молодцы! Сегодня мы будем изучать таблицы.

1. Постановка целей урока

- Данные, хранящиеся в современных базах данных, чаще всего удобно представлять в виде таблиц. В середине XX века широко применялись иерархические и сетевые базы данных, но сейчас они редко встречаются на практике. Самый известный современный пример иерархической базы данных – реестр в операционной системе Windows, где хранятся настройки самой системы и программ. Какой пример современных таблиц можете привести вы? (тем временем учитель выдает раздаточный материал)

-Молодцы! Взгляните на лист. В течение урока вам необходимо его заполнять. Попробуйте составить вопросы, на которые в течение урока предстоит ответить. (Каковы структурные элементы таблицы? Какие типы данных поддерживает СУБД? Что называется главным ключом? Каковы свойства главного ключа? Какие виды главного ключа существуют? Какие два вида поиска существуют? Что называется индексом? Что называется целостностью БД? И каковы их виды?)

1. Изучение нового материала

- Взгляните на пример таблицы (рис. 2а). Любая таблица требует названия. Заголовок таблицы отвечает на вопрос: «Чему посвящена таблица?». Как мы можем назвать таблицу?

Рисунок 2а. Фрагмент раздаточного материала к уроку до его заполнения

- На этом же примере можно ответить на вопрос: «Какие две структурные части таблицы выделяют?». (поля и записи). Со столбцами или строками связывают понятия поля? (со столбцами) записи? (со строками). Озаглавьте поля в таблице. (Порядковый номер, Фамилия, Имя, Адрес, Телефон). Сколько объектов содержит данная таблица? (1). Какой? (Человек). Сколько свойств данных объектов представлено? (5) Какие? (Порядковый номер, Фамилия, Имя, Адрес, Телефон). Запись – это описание некоторого объекта, а поля содержат свойства этого объекта. В данном случае, как представлены объекты? (Фамилией, Именем, Адресом, Телефоном) Какие свойства объектов приведены? Итак, таблица относится к типу «объект – свойства».

Рисунок 2 б. Фрагмент раздаточного материала после его заполнения

- Любое поле должно иметь уникальное (неповторяющееся) имя. Например, нельзя назвать два поля Фамилия, но можно одно назвать Фамилия, а второе – Девичья Фамилия.

- Переходим к следующему вопросу урока: «Какие типы данных поддерживает СУБД?».

- Каждое поле имеет свой тип данных. Какие типы данных указаны в раздаточном материале? (числовой, денежные суммы, логические значения, текстовые данные, счетчик, дата/время). Давайте попробуем назвать, какие типы данных используются в примере списка контактов. (текстовый и счетчик). Для поля Телефон обычно присваивают текстовый тип данных. Какие характеристики человека мы можем еще добавить? (номер паспорта, дата рождения, зарплата, вес человека). Какая информация о человеке соответствует числовому типу данных? (номер паспорта, вес человека). Какая информация о человеке соответствует типу денежные суммы? (для зарплаты – денежные суммы). Какая информация о человеке соответствует типу данных логические значения? (проверяется наличие или отсутствие загранпаспорта). Какая информация о человеке соответствует типу данных дата/время? (дата рождения).

в СУБД поддерживает следующие типы данных:

• числовой;

• денежные суммы;

• логические значения (битовые поля);

• текстовые данные;

• счетчик;

• дата/время.

Рисунок 3 а. Фрагмент раздаточного материала к уроку

Рисунок 3 б. Фрагмент раздаточного материала после его заполнения

- Что мы узнали о таблицах? (структурные элементы: поля и записи, о типах данных).

- Отлично! Переходим к вопросам: «Что называется главным ключом?», «Зачем он нужен?», «Какими свойствами он обладает?», «Какие виды главного ключа выделяют?».

- Начнем с вопроса: «Зачем нужен главный ключ?». Давайте обратимся к собственному опыту, ответим на вопрос: какой документ, имеющийся у вас, может однозначно определить вашу личность? (свидетельство о рождении, паспорт). Главный ключ нужен для того, чтобы однозначно определить запись.

- Осталось ответить, а что это такое? Главный ключ – это поле или комбинация полей, однозначно определяющая запись. Это значит, что этот ключ обладает свойством уникальности: в таблице не может быть двух записей, у которых одинаковое значение ключа. Значит, номер свидетельства о рождении и номер паспорта могут быть главным ключом в БД о человеке? (да). А порядковый номер? (тоже может).

- Могут ли следующие данные быть главным ключом? Фамилия, имя, номер паспорта, номер дома, регистрационный номер автомобиля, город проживания, дата выполнения работы, марка стиральной машины.

- Вернемся к данным паспорта. Сколько полей нужно указать, чтобы однозначно идентифицировать человека? (два). В этом случае один из них выбирается в качестве основного и называется первичным ключом.

- Ключ, состоящий из одного поля, называется простым или идентификатором от слова «идентифицировать» – отличить один объект от другого. Как называется соответствующее поле таблицы? (ключевым полем). Как вы думаете, как называется ключ, который состоит из нескольких полей? (называется составным).

- Какое поле в нашей таблице может быть простым ключом? (порядковый номер). Какие поля из таблицы могут входить в составной ключ? (фамилия, имя, адрес и телефон). Верно, а если мы исключим одно из полей (например, Имя), сохранится ли свойство уникальности? (нет). Почему? (потому что могут быть однофамильцы и тезки одновременно, иметь один адрес и телефон семья из нескольких человек). Таким образом, второе свойство ключа – несократимость. Если из ключа убрать любой атрибут, он утратит свойство уникальности.

- Как вы думаете, удобно ли работать с составными ключами при выполнении операций с базой данных на практике? (нет) В таких случаях добавляют в таблицу еще одно поле – так называемый суррогатный ключ, например номер записи.

Рисунок 4 а. Фрагмент раздаточного материала к уроку

Рисунок 4 б. Фрагмент раздаточного материала к уроку после его заполнения

- Что узнали о ключах? (определение, два свойства ключа, два вида ключа).

- Переходим к вопросу: «Какие виды поиска бывают?»

- Представим себе, что в таблице с адресами и телефонами, о которой мы говорили выше, записаны данные большого количества людей. Как найти всех Ивановых?

- Учтем, что записи расположены в таблице в том порядке, в котором они вводились. Как вы думаете, если эту задачу решает человек, как он будет искать человека с фамилией Иванов? (будет просматривать поле Фамилия с первой до последней записи, отмечая всех с фамилией Иванов) Такой поиск называется линейным. Будет ли он работать быстро? (нет, он будет работать очень медленно). Итак, с каким видом поиска познакомились? В чем его суть?

- Представим, что все записи выстроены в алфавитном порядке. Как вы тогда осуществили бы поиск? Есть ли идеи по ускорению поиска?

- Существует второй способ. Он называется двоичным поиском. Выясним, почему такое название и в чем его суть.

- Возьмем запись, стоящую в середине таблицы (если в таблице 1024 записи, возьмем 512-ю) и сравним фамилию с нужной. Допустим, в 512-й записи фамилия – Конюхов. Поскольку нам нужны Ивановы, все они заведомо находятся в верхней половине таблицы, поэтому всю вторую половину можно вообще не смотреть. Таким образом, мы уменьшили область поиска в два раза. Далее проверяем среднюю из оставшихся записей (256-ю) и проверяем до тех пор, пока не найдем Иванова. Как называется такой поиск? Вспомните материал 10 класса (двоичным поиском). Будет ли такой поиск работать быстрее, чем линейный? (да, он позволяет искать очень быстро).

- Однако у этого поиска есть недостатки:

• записи должны быть предварительно отсортированы по нужному полю;

• можно искать только по одному полю.

- На практике нужно искать по нескольким полям в каждой таблице и нет возможности каждый раз сортировать записи (это очень долго для больших баз). Можно увеличить скорость работы алгоритма за счет расхода дополнительной памяти.

- Итак, с какими двумя видами поиска познакомились? (линейный и двоичный). Чем хорош первый вид поиска? Чем он плох? Чем хорош двоичный вид поиска? Чем он плох?

Рисунок 5 а. Фрагмент незаполненного раздаточного материала к уроку

Рисунок 5 б. Фрагмент раздаточного материала к уроку после его заполнения

- Видели ли вы, что для ускорения поиска во многие книги включают индекс? Как он выглядит? (в виде списка ключевых слов с указанием страниц, где они встречаются). В базах данных специально для поиска создаются дополнительные таблицы, которые также называются индексами. Прочитайте определение индекса в своем раздаточном материале. (Индекс – это вспомогательная таблица, которая служит для ускорения поиска в основной таблице). Разберем определение с помощью метода промежуточных вопросов. Индекс это что? (таблица) Таблица какая? (вспомогательная). Таблица служит для чего? (для ускорения поиска) Где? (в основной таблице).

Рисунок 6. Фрагмент раздаточного материала к уроку

- Простейший индекс – это таблица, в которой хранится значение интересующего нас поля основной таблицы и список номеров записей, где такое значение встречается. Записи в индексе упорядочены по нужному полю. Попробуйте составить индекс по полю Фамилия из таблицы «Список контактов». Что у вас получилось?

Рисунок 7 а. Фрагмент раздаточного материала к уроку

Рисунок 7 б. Фрагмент раздаточного материала к уроку после его заполнения

- Теперь, если нам нужны люди с фамилией Иванов, мы можем искать номера Ивановых в индексе, используя быстрый двоичный поиск. Затем, когда номера нужных записей определены, данные об Ивановых можно взять из основной таблицы.

- О чем мы сейчас говорили? (о индексе, о двух способах сортировки (линейный и двоичный)).

- А теперь рассмотрим целостность базы данных. Прочитайте определение, которое дано в раздаточном материале. (Целостность базы данных означает, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию и удовлетворяет всем заданным ограничениям). Что означает «целостность БД»? ( 1) что БД содержит информацию и 2) удовлетворяет ограничениям). Содержит информацию какую? (полную и непротиворечивую). Удовлетворяет ограничениям каким? (всем заданным).

- Прежде всего, нужно защитить данные от разрушения в случае отказа оборудования. Раз речь идет об оборудовании, то этот вид целостности называется физической. Как защитить БД от разрушения в случае отказа оборудования? В случае сбоя «откатить назад» все начатые операции, т.е. выполнить транзакцию.

- Представьте, что в базе данных у работника указан 1698 год рождения. Может ли быть такое? (нет). Не логично указывать такой год. Как вы думаете, как называется эта целостность? В этих случаях нарушается логическая ценность, т.е. непротиворечивость данных. Что нужно делать, чтобы не нарушалась логическая целостность? Чтобы этого не произошло, вводят ограничения на допустимые значения полей (контроль данных):

• каждое поле имеет свой тип (СУБД не даст записать в поле целого типа произвольный текст – будет выведено сообщение об ошибке);

• некоторые поля объявляются обязательными для заполнения (в первую очередь первичный ключ);

• для полей, значения которых не могут повторяться, строятся уникальные индексы (при повторении значения выдается сообщение об ошибке);

• вводятся условия, которые должны выполняться для значений отдельных полей (можно потребовать, чтобы значение поля, в котором хранится количество учеников в классе, было положительным);

• для сложных данных используются шаблоны ввода (для ввода номера паспорта можно использовать шаблон #### ######, где # означает любую цифру);

• вводятся условия, которые должны выполняться для нескольких полей каждой записи (для увольнения работника не может быть более ранней, чем дата приема на работу).

- Гарантирует ли целостность БД достоверность данных? (нет) Это означает, что выполнены все установленные ограничения на этих данных и таким образом исключены явные противоречия.

Рисунок 8 а. Фрагмент раздаточного материала к уроку до его заполнения

Рисунок 8 б. Фрагмент раздаточного материала к уроку после его заполнения

- О чем мы говорили? (о целостности БД, о видах целостности БД (физическая и логическая), перечислили ограничения на допустимые значения)

1. Подведение итогов.

- В виде чего удобнее представлять данные в БД? (в виде таблиц)

- Назовите структурные элементы таблицы. (поля и записи)

- Каким терминам мы дали определения? (поле и запись, ключ, индекс, целостность базы данных)

- Что такое ключ? (это поле или комбинация полей, однозначно определяющая запись)

- Сколько ключей можно выделить в таблице? (один или несколько)

- Какие виды ключей вы узнали? (простой и составной)

- Перечислите свойства ключа (уникальность, несократимость)

- Какие два вида поиска мы рассмотрели? (линейный и двоичный)

- Какой поиск более быстрый? (двоичный)

- Что такое индекс? (это вспомогательная таблица, которая служит для ускорения поиска в основной таблице)

- Что означает целостность БД? (означает, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию и удовлетворяет всем заданным ограничениям)

- Какие два вида целостности существует? (физическая и логическая целостности)

1. Постановка домашнего задания.