452
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
К.А. Сафонов
УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Управление данными»
по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
К.А. Сафонов
УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Управление данными»
по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
1
УДК 681.3 (075)
Сафонов К.А. / Управление данными [Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос./ К.А. Сафонов; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. - 11 с. 1 электрон. опт. диск (CD-R)
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Управление данными». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится общее задание на курсовую работу.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Управление данными» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля.
© К.А. Сафонов © ННГАСУ. 2016.
2
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Управление данными» предназначены для студентов второго курса, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Управление данными».
Целями освоения дисциплины «Управление данными» являются: подготовка студентов, способных проектировать, разрабатывать и поддерживать базы данных, разрабатывать приложения для баз данных, выполнять функции администратора баз данных; ознакомление с организацией систем управления базами данных.
В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов, осуществляется групповая работа студентов и преподавателя по разработке соответствующих разделов пояснительной записки по разработке баз данных и приложений для работы с ними. Главной целью лекций является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Управление данными» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
−ОПК-1 − владение широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) для решения практических задач в области информационных систем и технологий;
−ПК-1 − способность проводить предпроектное обследование объекта проектирования, системный анализ предметной области, их взаимосвязей;
−ПК-2 − способность проводить техническое проектирование;
−ПК-3 − способность проводить рабочее проектирование;
3
−ПК-10 − способность разрабатывать, согласовывать и выпускать все виды проектной документации;
−ПК-11 − способность к проектированию базовых и прикладных информационных технологий;
−ПК-12 − способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные);
−ПК-36 − способность применять основные приемы и законы создания и чтения чертежей и документации по аппаратным и программным компонентам информационных систем.
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:
−систематическая проработка лекций, основной и дополнительной литературы;
−выполнение курсовой работы;
−подготовка к экзамену.
Содержание разделов дисциплины «Управление данными» представлено в таблице 1.
Таблица 1 Содержание разделов дисциплины
|
|
|
Аудиторные занятия |
|
|
|||
|
|
|
|
(в часах) |
|
|
Перечень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Самос- |
компетенций, |
|
|
|
|
|
|
,семинарПрактика |
||
№ |
Наименование раздела |
Всего |
Лекции |
Лабораторные |
|
тоя- |
формируемых в |
|
п/п |
дисциплины |
часов |
|
тельная |
процессе |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
работа |
освоения |
|
|
|
|
|
|
|
|
раздела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Введение в БД |
35 |
8 |
4 |
|
4 |
19 |
ОПК-1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Проектирование БД |
49 |
10 |
6 |
|
6 |
27 |
ПК-36, ПК-11, |
|
|
ПК-10, ПК-3, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Модели данных |
24 |
6 |
2 |
|
2 |
14 |
ПК-36 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Внутренняя организация |
15 |
4 |
|
|
2 |
9 |
ПК-12, ПК-11 |
|
и оптимизация СУБД |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Языки манипулирования |
19 |
4 |
4 |
|
2 |
9 |
ПК-12, ПК-11 |
|
данными |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Современные СУБД и |
11 |
2 |
1 |
|
1 |
7 |
ОПК-1 |
тенденции их развития |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по выполнению курсовой работы (КР).
Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях или через электронную информационно-образовательную среду ННГАСУ (i.nngasu.ru).
Курсовая работа предусмотрена в 4-м семестре. Целями выполнения КР при изучении дисциплины «Управление данными» являются:
−самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;
−закрепление навыков проектирования баз данных, полученных в течение
всего срока обучения.
Общее задание на курсовую работу. Создать концептуальную и логическую схемы данных в соответствии с вариантом задания. Реализовать схему данных в одной из СУБД. Разработать приложение для работы с базой данных.
В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения КР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении КР.
Результатом выполнения курсовой работы является документ (пояснительная записка) описывающий этапы разработки базы данных (БД), указанной в задании на КР, файл, содержащий схему БД и компьютерная программа, реализующая интерфейс для работы с разработанной БД. При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за КР оценивается соответствие работы выданному заданию, способность студента проектировать схему БД, интерфейс для работы с ней и качественно оформлять отчет.
Перед экзаменом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к аттестации.
Студент допускается к экзамену, если он сдал все лабораторные работы и КР. При подготовке к экзамену после получения перечня вопросов рекомендуется:
1)внимательно прочитать материал лекций;
2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами, используя рекомендованную литературу;
3)просмотреть все лабораторные работы;
4)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен.
−Основные понятия дисциплины Управление данными. Состав Банка данных. Различные представления о данных в базах данных. Модели обрабатываемых данных (внешнее представление, концептуальная модель, структура хранения). Трехуровневая архитектура ANSI/SPARC.
5
−Системы управления базами данных как интерфейс между прикладными программами и базами данных. Краткий обзор наиболее распространенных СУБД для персональных ЭВМ. Основные функции систем управления базами данных с иллюстрацией сценариев их реализации в конкретных СУБД. Банк данных. Требования, предъявляемые к современным средствам хранения данных. Проблема целостности базы данных. Транзакции и блокировки.
−Различные модели организации работы пользователей с базой данных. Модель с централизованной архитектурой. Модель с автономным персональными ЭВМ. Модель вычислений с сетью и файловым сервером (Архитектура «файл-сервер»). Распределенная модель вычислений (Архитектура «клиент-сервер»). Распределенная модель вычислений (Клиент-сервер. Трехзвенная (многозвенная) архитектура).
−Обзор СУБД. Настольные СУБД. Серверные СУБД. Основные этапы проектирования базы данных. Жизненный цикл базы данных. Модели жизненного цикла ИС. Методологии проектирования ИС. Структуры хранения данных как основа базы данных.
−Способы описания предметной области. Основные используемые понятия (сущность, атрибут, связь, типы связей, ключи, типы запросов). Построение ER-диаграмм. Выявление и моделирование сущностей и связей.
−Построение концептуальной модели. Моделирование локальных представлений Варьирование понятиями «Атрибут», «Сущность», «Связь». Объединение локальных моделей. Идентичность. Агрегация. Обобщение. Ограничения целостности. Внешние ограничения. Ограничения, описанные с помощью специальных конструкций.
−Средства автоматизированного проектирования концептуальной модели. Примеры использования CASEсредств.
−Общие представления о модели данных. Основные используемые понятия (элемент, запись, файл, группа) Основные составляющие описания. Сетевая модель данных Представление связей. Иерархическая модель данных Представление связей.
−Реляционная модель данных. Многомерная модель данных. OLAPтехнология.
−Формализованное описание отношений и схемы отношений. Свойства отношений. Манипулирование данными в реляционной модели Реляционная алгебра. Реляционное исчисление.
−Операции реляционной алгебры Примеры представления запросов как последовательность формальных операций реляционной алгебры.
−Использование формального аппарата для оптимизации схем отношений. Проблема выбора рациональных схем отношений. Нормальные формы. Первая нормальная форма.
−Функциональные зависимости (зависимости между атрибутами отношения)
Ключи. Декомпозиция схемы отношения. Целостная часть реляционной модели. Реализация условия целостности данных в современных СУБД.
6
−Выбор рационального набора схем отношений путем нормализации. Вторая нормальная форма. Третья нормальная форма. Нормальная форма БойсаКодда.
−Структура памяти ЭВМ Внешняя и оперативная память. Представление экземпляра логической записи в оперативной памяти. Организация обмена между оперативной и внешней памятью.
−Структуры хранения данных во внешней памяти ЭВМ. Последовательное размещение физических записей. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, модификации (корректировки), удаления. Последовательное размещение физических записей с упорядочением по ключу. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Размещение физических записей в виде списковой структуры. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.
−Использование индексов (индексирование) Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Бинарное дерево (В-дерево) Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Размещение записей с использованием хэширования. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Комбинированные структуры хранения.
−Структура современной СУБД на примере Microsoft SQL Server. Архитектура базы данных. Физический и логические уровни данных.
−Программное окружение БД. Проблемы доступа и обработки данных. Проблемы доступа и обработки данных. Навигационный подход. Подход, основанный на использовании интерпретируемых языков запросов.
−Понятие языка SQL и его основные части. История возникновения и стандарты языка SQL. Достоинства языка SQL. Разновидности SQL.
−Понятие интерактивного SQL. Элементы интерактивного SQL. Использование SQL для манипулирования данными. Использование SQL для выбора информации из таблицы.
−Использование SQL для выбора информации из нескольких таблиц. Использование SQL для вставки, редактирования и удаления данных в таблицах. Язык SQL и операции реляционной алгебры.
−Программный (встроенный) SQL. Статический SQL. Динамический SQL.
−Интерфейсы программирования приложений (API). DB-Library, ODBC, OCI, JDBC.
−Объектно-ориентированные, объектно-реляционные базы данных.
−Распределенные базы данных.
−Тенденции развития баз данных. Хранилища данных.
7
Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 2.
Таблица 2 Показатели оценки по экзамену
Показатели |
Бал- |
|
|
|
оценивания |
|
Оценка |
Критерий оценки |
|
лы |
|
|||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты |
4,5 |
- |
«отлично» |
ставится обучающемуся, |
освоения |
5,0 |
|
|
показавшему глубокие |
дисциплины |
|
|
|
систематизированные знания |
соответствует |
|
|
|
учебного материала, в полной |
требованиям |
|
|
|
мере соответствующие |
ФГОС |
|
|
|
требованиям к уровню |
|
|
|
|
подготовки обучающегося, |
|
|
|
|
проявившему творческие |
|
|
|
|
способности в понимании, |
|
|
|
|
изложении и использовании |
|
|
|
|
учебного материала при |
|
|
|
|
решении поставленных задач, |
|
|
|
|
умеющему обобщать |
|
|
|
|
информацию, |
|
|
|
|
аргументировано и |
|
|
|
|
практически без ошибок |
|
|
|
|
ответившему на все вопросы. |
Результаты |
3,5 |
- |
«хорошо» |
ставится обучающемуся, |
освоения |
4,4 |
|
|
продемонстрировавшему |
дисциплины |
|
|
|
достаточно полные знания |
соответствует |
|
|
|
учебного материала, в целом |
требованиям |
|
|
|
соответствующие |
ФГОС |
|
|
|
требованиям к уровню |
|
|
|
|
подготовки обучающегося, |
|
|
|
|
способность к их |
|
|
|
|
самостоятельному |
|
|
|
|
восполнению и обновлению в |
|
|
|
|
ходе решения поставленных |
|
|
|
|
задач, умение |
|
|
|
|
систематизировать |
|
|
|
|
информацию, допустившему |
|
|
|
|
негрубые ошибки и |
|
|
|
|
недочеты. |
8
Показатели |
|
Бал- |
|
|
|
оценивания |
|
|
Оценка |
Критерий оценки |
|
|
лы |
|
|||
компетенций |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Результаты |
|
2,5 |
- |
«удовлетворите |
ставится обучающемуся, |
освоения |
|
3,4 |
|
льно» |
показавшему уровень знаний |
дисциплины |
|
|
|
|
учебного материала в объёме, |
соответствует |
|
|
|
|
минимально необходимом |
требованиям |
|
|
|
|
для решения поставленных |
ФГОС |
|
|
|
|
задач, знание основ |
|
|
|
|
|
дисциплины, владеющего |
|
|
|
|
|
навыками логического |
|
|
|
|
|
мышления и допустившему |
|
|
|
|
|
непринципиальные ошибки |
|
|
|
|
|
при ответе на вопросы. |
Результаты |
|
0,0 |
- |
«неудовлетвори |
ставится обучающемуся, |
освоения |
|
2,4 |
|
тельно» |
показавшему существенные |
дисциплины |
НЕ |
|
|
|
пробелы в знании основного |
соответствует |
|
|
|
|
учебного материала, |
требованиям |
|
|
|
|
допустившему |
ФГОС |
|
|
|
|
принципиальные ошибки при |
|
|
|
|
|
применении знаний, которые |
|
|
|
|
|
не позволяют ему приступить |
|
|
|
|
|
к решению поставленных |
|
|
|
|
|
задач без дополнительной |
|
|
|
|
|
подготовки. |
Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины.
Основная литература:
1.Диго, С. М. Базы данных: проектирование и использование: учеб. для студентов вузов по спец. "Приклад. информатика (по обл.)" / С. М. Диго. -
М.: Финансы и статистика, 2005. - 591 с. : ил. - 329-80.
2.Хомоненко, А. Д. Базы данных: учеб. для вузов / А. Д. Хомоненко, В. М. Цыганков, М. Г. Мальцев ; под ред. А.Д.Хомоненко. - 5-е изд., доп. - М.: Бином-Пресс ; СПб. : КОРОНА принт, 2006. - 736 с. : ил. - 435-93.
3.Швецов В. И. Базы данных: Учебное пособие. [Электронный ресурс] Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016.
Дополнительная литература:
1.Сафонов, К.А., Громова О.С. Основы работы в MS VISIO 2007: метод. указания для студентов направления 230200 информ. системы. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2010. – 36 c.
9