Проектирование и создание реляционной базы данных
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут спроектировать логическую схему базы данных из двух связанных таблиц и реализовать её в среде СУБД, определив первичные ключи и типы данных.
- Образовательная задача: Сформировать понятия «сущность», «атрибут», «первичный ключ» и «реляционная связь».
- Развивающая задача: Развивать навыки системного анализа и абстрактного мышления при переходе от реального объекта к информационной модели.
- Воспитательная задача: Продемонстрировать профессиональную значимость умения работать с данными для будущей карьеры в условиях цифровой экономики.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование ответственного отношения к структурированию информации.
- Осознание ценности ИТ-компетенций для успешной профессиональной самореализации.
- Развитие критического мышления при оценке избыточности данных.
Метапредметные
- Умение создавать и преобразовывать модели для решения учебных задач.
- Навыки классификации объектов и выделения существенных признаков.
- Способность аргументированно обосновывать выбор структуры данных.
Предметные
- Знание основных понятий реляционных баз данных.
- Умение выбирать адекватные типы данных для полей таблицы.
- Навык создания таблиц в СУБД и установления связей между ними.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Установление связи между целью учебной деятельности и её мотивом (зачем мне знать БД для ЕГЭ и жизни).
Регулятивные УУД
- Постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Самоконтроль процесса создания базы данных по заданному алгоритму.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации в тексте кейса.
- Моделирование структуры базы данных.
Коммуникативные УУД
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации при работе в парах.
Подготовка учителя к уроку
- Проверить наличие установленной СУБД (Microsoft Access или LibreOffice Base) на всех рабочих станциях.
- Подготовить раздаточный материал: карточки с описанием предметной области «Школьная библиотека» (по 1 на парту).
- Создать презентацию с визуализацией понятий «сущность-связь» и примерами избыточности данных.
- Подготовить «эталонную» схему базы данных для демонстрации в конце этапа проектирования.
- Распечатать листы самооценки с критериями выполнения практической работы.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать условия для возникновения внутренней потребности включения в деятельность («хочу») и осознания профессиональной значимости темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Здравствуйте! Сегодня мы начинаем одну из самых практико-ориентированных тем курса. Представьте, что вы работаете в крупном маркетплейсе или банке. Каждую секунду там совершаются тысячи операций. Где хранится эта информация? Почему для этого не подходит обычный Excel, с которым мы работали раньше? Сегодня мы узнаем, как устроено "сердце" любой информационной системы — база данных. Кстати, в ЕГЭ по информатике задание номер 3 посвящено именно умению ориентироваться в связанных таблицах. Сегодня мы научимся их создавать сами.» | Слушают учителя, включаются в диалог. Высказывают предположения, почему Excel может быть неудобен для огромных объемов данных (сложно искать связи, дублирование информации). |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Итак, мы поняли, что данные требуют особого порядка. Перейдем к тому, как этот порядок организовать.»
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия моделирования и выявить проблему избыточности данных.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | «Давайте вспомним: что такое информационная модель? Мы уже строили графики и таблицы. Посмотрите на экран. Перед вами таблица "Выдача книг", где в одной строке записаны ФИО ученика, его класс, название книги, автор и дата выдачи. Если один ученик взял пять книг, что произойдет с его данными в такой таблице? Правильно, они продублируются пять раз. Это называется избыточностью. Как нам изменить структуру, чтобы не писать фамилию ученика многократно, но при этом знать, кто какую книгу взял?» | Отвечают на вопросы. Осознают проблему: при записи всех данных в одну таблицу возникает много повторов, что ведет к ошибкам и занимает лишнее место. Предлагают варианты: «разделить таблицу на две», «сделать список учеников отдельно». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваша интуиция вас не подводит — нужно делить данные. Но как их потом связать? Это и будет темой нашего открытия.»
Этап 3. Открытие нового знания (10 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: ввести основные понятия реляционных БД и алгоритм проектирования.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
10 мин | «В реляционных базах данных информация хранится в виде связанных таблиц. Каждая таблица описывает одну сущность (объект). Например: сущность "Ученик" и сущность "Книга". У каждой сущности есть атрибуты (свойства) — это наши будущие столбцы. Но как компьютер поймет, какой именно Иванов взял книгу? Для этого нужен первичный ключ (Primary Key) — уникальный номер записи.
Теперь внимание на схему связи. Мы используем связь "один-ко-многим": один ученик может взять много книг, но конкретный экземпляр книги в данный момент находится у одного ученика. Для этого в таблицу "Книги" мы добавим поле "ID_Ученика". Это будет внешний ключ.» Учитель рисует на доске схему из двух прямоугольников со связующей линией. | Записывают определения в тетрадь. Анализируют схему на доске. Задают уточняющие вопросы про типы данных: «Может ли первичный ключ быть текстовым?», «Зачем нужен числовой код, если есть ФИО?» (учитель поясняет про однофамильцев). |
Запись в тетрадях
- Реляционная БД — БД, состоящая из связанных таблиц.
- Сущность — объект предметной области.
- Атрибут — характеристика сущности (столбец таблицы).
- Первичный ключ — уникальный идентификатор записи.
- Связь «один-ко-многим» (1:M) — основной тип связи в БД.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теоретический каркас готов. Теперь перейдем от теории к проектированию конкретной системы.»
Этап 4. Первичное закрепление (проектирование) (7 мин)
Цель этапа: применить полученные знания для создания логической модели БД в парах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
7 мин | «Работаем в парах. Перед вами кейс "Школьная библиотека". Вам нужно на листе бумаги нарисовать структуру двух таблиц: "Ученики" и "Книги".
1. Определите атрибуты для каждой таблицы (не менее 4-х).
2. Подчеркните первичные ключи.
3. Проведите линию связи между таблицами и укажите, в какую таблицу нужно добавить внешний ключ.
Используйте приём "Think-Pair-Share": сначала минуту думаете сами, потом обсуждаете с соседом и рисуете общий вариант.» | Обсуждают в парах, выделяют сущности. Рисуют таблицы. Например, в таблицу «Ученики» включают поля: ID_Ученика (ключ), Фамилия, Имя, Класс. В таблицу «Книги»: ID_Книги (ключ), Название, Автор, Год, ID_Ученика (внешний ключ). |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вижу отличные схемы! Теперь проверим их жизнеспособность в настоящей программе.»
Этап 5. Практическая работа в СУБД (12 мин)
Цель этапа: реализовать спроектированную модель в среде СУБД, освоить интерфейс конструктора таблиц.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
12 мин | «Садимся за компьютеры. Откройте СУБД. Наша задача — создать файл базы данных и реализовать ваши схемы в режиме "Конструктор".
Обратите внимание на типы данных!
- Для ID выбираем "Счетчик" или "Длинное целое".
- Для ФИО — "Короткий текст".
- Для даты — "Дата/время".
После создания таблиц зайдите в окно "Схема данных" и установите связь перетаскиванием ключевого поля. Не забудьте поставить галочку "Обеспечение целостности данных". Если возникнут трудности — используйте карточку-подсказку на столе.» | Выполняют работу за ПК. Создают две таблицы, настраивают первичные ключи. В окне «Схема данных» связывают таблицы. Заполняют каждую таблицу 3-5 тестовыми записями, чтобы проверить, как работает связь. |
Эталон решения
1. Таблица Students: [ID_Student (AutoNumber, PK), LastName (Text), FirstName (Text), Class (Text)].
2. Таблица Books: [ID_Book (AutoNumber, PK), Title (Text), Author (Text), ID_Student (Number, FK)].
3. Связь: Students.ID_Student 1 --- ∞ Books.ID_Student.
2. Таблица Books: [ID_Book (AutoNumber, PK), Title (Text), Author (Text), ID_Student (Number, FK)].
3. Связь: Students.ID_Student 1 --- ∞ Books.ID_Student.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваши базы данных ожили! Сохраните работу, мы возвращаемся за парты для подведения итогов.»
Этап 6. Рефлексия и домашнее задание (8 мин)
Цель этапа: соотнести результат с поставленной целью, оценить уровень усвоения материала.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
8 мин | «Давайте вернемся к началу урока. Мы хотели научиться проектировать и создавать БД. Поднимите зеленую карточку те, кто смог сам установить связь между таблицами. Желтую — если связь установили, но были сомнения в типах данных.
Ответьте на вопрос: почему важно указывать тип данных для каждого поля? Что будет, если в поле "Дата рождения" записать текст?
Вы сегодня отлично поработали как системные аналитики. Запишем домашнее задание.» | Оценивают свою работу с помощью карточек. Отвечают на вопросы: «Тип данных нужен для контроля корректности ввода и экономии памяти», «Если записать текст в дату, программа не сможет сортировать данные по времени». |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Созданы 2 таблицы, верно определены первичные ключи и типы данных, установлена связь «один-ко-многим» с обеспечением целостности, таблицы заполнены данными без ошибок.
- «4» — Созданы 2 таблицы, установлена связь, но допущены ошибки в выборе типов данных (например, числовой вместо счетчика) или отсутствует обеспечение целостности.
- «3» — Созданы таблицы, но не установлена связь между ними или не определены первичные ключи.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какой этап проектирования был самым сложным: выделение сущностей или установка связей? | Выявление затруднений в логическом моделировании. |
Где в повседневной жизни вы сталкиваетесь с базами данных, не замечая этого? | Развитие функциональной грамотности и связи с реальностью. |
Поможет ли сегодняшний навык при выполнении 3-го задания ЕГЭ? | Осознание практической пользы для подготовки к экзаменам. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы сделали первый шаг в мир больших данных. Вы увидели, что за внешней простотой приложений скрывается строгая логическая структура. Если вы научитесь правильно проектировать базы данных, вы сможете разобраться в устройстве любой сложной системы — от интернет-магазина до государственного реестра. На следующем уроке мы научимся извлекать из этих таблиц нужную информацию с помощью запросов. Всем спасибо за работу!»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Спроектировать в тетради структуру БД «Музыкальный альбом» (Таблицы: Исполнители и Песни). Указать ключи и типы данных. | Закрепление навыка выделения атрибутов и связей на новой предметной области. |
Средний (повышающий) | Добавить в модель «Музыкальный альбом» третью таблицу «Жанры» и продумать связи. | Развитие навыка проектирования многотабличных БД. |
Продвинутый (дополнительный) | Найти в открытых источниках пример задания №3 из ЕГЭ и решить его, используя логику связей, изученную на уроке. | Подготовка к итоговой аттестации через практическое применение знаний. |
