![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Информационные системы и базы данных ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6
Цель изучения данного полраздела — доведение до учащихся принципов построения классических информационных систем и лежащих как в их основе, так и в основе многих возможностей Интернет, баз данных Изучать эту тему можно, либо начав с общих принципов функционирования информационных систем, а затем перейдя к базам данных, либо наоборот. Практически это не имеет значения. В обзорной лекции по информационным системам рассказывается о важнейших классах информационных систем: · информационно-справочных (ИС) и информационно-поисковых (ИПС) «доинтернетовских» системах; · системах, обеспечивающих автоматизацию документооборота и учета; · автоматизированных системах управления; · автоматизированных системах управления технологическими процессами; · экспертных системах (ЭС); · системах автоматизации научных исследований (АСНИ); · системах автоматизированного проектирования (САПР); · геоинформационных системах (ГИС) и т.д. Разумеется, в школьном курсе информатики нет ни необходимости, ни возможности детально описывать все эти системы. Первая из указанных групп (ИС, ИПС) в значительной мере интегрирована в интернет-технологии, об АСУ, АСУТП, САПР, АСНИ, экспертных системах достаточно дать самые общие представления на уровне функциональных схем. Тем не менее сделать это желательно, поскольку, напомним, обсуждаемый курс носит общеобразовательный характер. Детализацией данного материала может быть, например, описание элементов автоматизированной системы управления школой. Изучение баз данных - центральная задача данной темы. Хранение и обработка информации в базах данных – универсальная методология, применяемая независимо от характера данных. В базовом курсе информатики основной школ и этой теме уделяется заметное место. Первое, что должен сделать учитель, — проанализировать изучавшийся ранее материал по базам данных и реальное наличие у учащихся соответствующих знаний и навыков. Данная тема является в значительной мере продолжением темы «систематизация информации», в которой вводились основные модели данных, лежащие в основе построения баз данных. Отталкиваясь от этого, напоминаем учащимся устройство реляционных баз данных, базовые понятия запись, поле, тип поля, ключ, составной ключ и т.д. Далее следует провести разговор-напоминание о том, что такое система управления базой данных, ее основных функциях: определение данных, обработка данных, управление данными. Этот разговор не следует привязывать к конкретной СУБД для того, чтобы сформировать у учащихся общие представления об этой важной сфере прикладной информатики. В общеобразовательном курсе основной школы, в отличие от базового курса, нельзя обойтись без освоения конкретной СУБД; при этом перед учителем встает проблема ее выбора. Если несколько лет назад этот выбор обычно осуществлялся (в учебных целях) в пользу d BASE -подобных систем, то в настоящее время это чаще всего наиболее широко распространенная СУБД персональных компьютеров Access; именно такой выбор мы и рекомендуем для школьного курса. Дополнительным основанием для этого является функциональная полнота этой СУБД, ее доступность в смысле ее наличия в программном обеспечении ПК простота интерфейса, полная совместимость с такими популярными программами, как Word, Excel, PowerPoint и др. Важно и то, что система ориентирована на пользователя, т.е. позволяет выполнять основные операции, не прибегая к программированию. Маловероятно, чтобы такая достаточно сложная программа как Access была освоена в базовом курсе информатики основной школы. В обсуждаемом курсе ее освоению отводится значительное время (14 ч при минимальном планировании, включая практикум). Порядок изучения таков: · пользовательский интерфейс {строка заголовка, пиктограмма системного меню, полоса меню, панель инструментов, строка состояния и т.д.); · основные объекты (таблицы, запросы, формы, отчеты); · режимы работы (работа с файлами, с буфером обмена, настройка меню, режим работы с базой данных). Что же касается макросов, также относящихся к основным объектам, то это материал повышенной трудности, который (равно как и модули) годится в качестве дополнительного. После начального знакомства с Access следует освоение основных операций на примере заранее подготовленной учителем небольшой базы данных. Показав учащимся структуру этой базы и саму таблицу, мы шаг за шагом осваиваем режимы работы программы: · открытие БД в режиме «Конструктор»; · просмотр структуры БД; · просмотр содержимого БД в режимах «Таблица» и «Форма»; · добавление записей в режиме «Форма»; · сортировка таблицы; · использование фильтра и т.д. Следующий этап обучения — конструирование базы данных. Наиболее целесообразный в методическом плане способ его реализации — совмещение освоения техники создания БД в Access с изучением принципиальных вопросов построения баз данных. Знания о проектировании базы данных — в общеобразовательном отношении наиболее важная часть темы. На примере, взятом из предметной области, представляющей интерес для учащихся (в МХП это сведения, необходимые для работы вузовской приемной комиссии), проводится анализ данных и их структурирование. На его основе проектируется совокупность простейших (в одну колонку) таблиц, содержащих необходимую информацию, после чего следует построение реляционной модели данных. Все это делается без привлечения нотаций Access, в обычной русскоязычной и графической записи. После построения иерархической модели данных следует освоение техники создание БД в среде Access, т. е. построения структуры таблиц и ввода данных в таблицы. Все это делается на том же «сквозном» примере. Понимание того, что реальная БД существует не для того, чтобы просматривать ее таблицы, а для обслуживания запросов, является одним из центральных. Для его воплощения в практику необходимо решить, на каком уровне обучать конструированию запросов: на универсальном для многих СУБД языке запросов SQL или с помощью специального средства, имеющегося в Access, — конструктора запросов. В общеобразовательном курсе второе решение представляется методически более правильным. Тем не менее в обсуждаемом пособии избран методически компромиссный путь: перед освоением конструктора запросов показано, как формировать команды запросов, но не на SQL, а на некотором учебном языке с русскими служебными словами. В принципе этот элемент можно пропустить и сразу знакомить учащихся с конструктором запросов — весьма наглядным и удобным средством. Значительный общеобразовательный потенциал несет обучение формулированию условий отбора в команде запроса при наличии логических выражений. Это позволяет увязать освоение прикладной, в значительной мере, темы с изучением элементов математической логики, первое упоминание о которых состоялось, скорее всего, в базовом курсе информатики. Изучение возможностей СУБД Access может быть продолжено изучением ввода данных через форму, созданием запросов к полной (многотабличной) базе данных, реализацией выборки, удаления и вычисляемых полей в конструкторе вопросов и т.д. В любом случае надо показать учащимся примеры оформления отчетов — печатных документов, соответствующих определенным правилам оформления. Следует отметить, что изучение Access как таковой может быть прервано на одном из этапов, обозначенных в последних абзацах, без большого ущерба для понимания сути дела. Такое решение определяется структурой курса, его объемом, балансом учебного времени между различными темами. Еще раз предостережем от сведения раздела курса, посвященного базам данных, к изучению лишь одной из программ-СУБД. Непременным элементом этого изучения должны стать принципиальные вопросы реляционного полхода, такие как нормализация данных, стратегия и методика создания однотабличных и многотабличных баз данных, связывание файлов через общие поля и т.д. Наконец, немаловажно в данном случае и то, на какое содержательное наполнение будет опираться данная тема. Хорошо воспринимается учащимися наполнение баз данных географической. литературоведческой, исторической тематикой. В качестве дополнительного материала, если позволит время и успехи учащихся, рекомендуется создание макросов для обработки данных в базах данных; возможно также знакомство с языком запросов SQL. Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к выполнению нескольких лабораторных работ: · знакомство с СУБД Access; · создание структуры и заполнение базы данных; · проектирование и создание базы данных; · реализация простых вопросов на выборку с помощью конструктора запросов; · ввод данных через форму; · реализация сложных запросов; · формирование отчетов в Access. Примеры заданий для этих работ в обсуждаемом учебном пособии приведены. Вопрос о том, следует ли в теме, посвященной информационным системам, ограничиться указанными выше вопросами, не имеет однозначного решения. Базы данных являются основой многих информационных систем и представляют несомненную ценность как таковые. Если есть возможность познакомить учащихся с другим классом информационных систем, то таковыми могут быть, в первую очередь, геоинформационные системы, переживающие период бурного развития и интегрирующие в себе свойства и возможности некоторых других информационных систем. Изучение ГИС позволяет привлечь знания, полученные в курсе географии, обсудить некоторые проблемы картографии, землепользования, связать их с проблематикой собственно информатики — компьютерной графикой и базами данных. Следует учесть, что ГИС-образование в настоящее время переживает пору расцвета, регулярно выходят в свет учебные пособия, разрабатываются многочисленные компьютерные программы. Рассказ о ГИС предваряется доводами, сколь много информации является привязанной к местности (географической карте). Это практически все муниципальные службы, органы охраны правопорядка, транспортные службы, кадастровые и регистрационные палаты и много другого. Такой рассказ подводит учащихся к восприятию особого рода информационных систем, в которых картографическая информация соединяется с базами данных об объектах, находящихся на карте. Поскольку изучение ГИС в школьном (общеобразовательном) курсе информатики носит ознакомительный характер, то ознакомление с инструментальными средствами создания ГИС нецелесообразно. Однако невозможно не показать примеры простых ГИС и навигации (поиска информации) в них.На такую роль может быть рекомендована ГИС «Карта Москвы», имеющаяся и широком доступе. В результате обучения учащиеся должны: · знать (понимать)', назначение и правила работы с СУБД, геоинформационными системами; · уметь: просматривать, создавать, редактировать, сохранять записи в базах данных, получать необходимую информацию по запросу пользователя; · использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для ориентации в информационном пространстве, работы с распространенными автоматизированными информационными системами. Математическое моделирование в планировании и управлении Цель изучения данного подраздела — познакомить учащихся с наиболее простыми информационными технологиями решения задач оптимизации и планирования. Рассматриваются три типа задач: прогнозирование, определение влияния одних факторов на другие и поиск оптимальных решений. В качестве средства решения указанных задач в учебном пособии Семакина используется табличный процессор (конкретно — одна из самых популярных прикладных программ общего назначения, табличный процессор Microsoft Excel). С одной стороны, учащиеся почти наверняка знакомы с ней по базовому курсу, с другой стороны, возможности этой программы весьма велики, зачастую их хватает для решения весьма сложных профессиональных задач. Как уже отмечалось, использование традиционного программирования в общеобразовательном курсе представляется авторам обсуждаемого учебного пособия излишним. Предпосылкой к включению данного раздела в общеобразовательный курс информатики явилось то, что элементарные знания принципов статистической обработки данных и построения простейших экономических моделей являются важными элементами современного образования, а получить эти знания и навыки уместно именно с помощью информационных технологий. Речь здесь не идет о собственно математическом и экономическом образовании, это задача других дисциплин. Современные компьютерные программные средства настолько упростили обработку информации в сфере статистической обработки и экономического планирования, что знакомство с ними стало доступным (и необходимым) на уровне школьного образования. Начинается этот раздел с изучения инструментария — табличного процессора Excel. После короткого напоминания о назначении и принципах работа данного класса программ следует достаточно подробное введение в Excel, преследующее цель практического освоения его основных возможностей. Последовательно изучаются: · устройство среды Excel (титульная строка, главное меню, панель инструментов, строка формул, рабочее поле и т.д.); · основные режимы работы (готовности, ввода данных, главного меню, отображения таблицы и т.д.); · система команд (редактирования таблицы, форматирования. работы с файлами и т.д.); · типы данных (тексты, числа, формулы). Все это сопровождается компьютерным практикумом, играющим в данной теме большую роль; задания для практикума в обсуждаемом учебном пособии содержатся. Изучение инструментария продолжается параллельно с введением в задачи планирования и управления. На примере простейших содержательных задач отрабатывается заполнение таблиц и создание графических иллюстраций с помощью Мастера диаграмм (столбчатых и круговых диаграмм, графиков). Excel предоставляет для этого чрезвычайно комфортную среду, а иллюстративное сопровождение таблиц создает необходимую наглядность. Овладев инструментарием, переходим к ознакомлению с принципами статистической обработки данных. К сожалению, прикладная статистика, ставшая в школах большинства стран объектом обязательного изучения (хотя бы на эмпирическом уровне), еще не заняла достойного места в отечественной школе. На простейших примерах поясняем учащимся постановку типичных статистических задач, решение которых представляет общечеловеческий интерес. Это статистические оценки величин, полученные на основе статистических выборок в социальных, экономических и иных системах и достоверности этих оценок, отыскание эмпирических формул зависимости между величинами, исследования наличия корреляций между величинами, подверженными случайному разбросу, получение широко практикуемых экстраполяционных предсказаний и т.п. При этом для более глубокого понимания материала желательна обзорная лекция о случайных величинах, законах их распределения и простейших характеристиках, по которым о них судят: среднем значении и дисперсии (па самом деле обсуждение ограничивается простейшими моделями распределений, близких к нормальному). Прежде всего на примерах формируем представления о том, насколько достоверно суждение о случайной величине по этим характеристикам. Разумеется, не может быть и речи об изложении на уровне формулирования теорем и использования сколько-нибудь сложных математических формул; напротив, необходима максимальная наглядность, достигаемая путем регулярного использования гистограмм (столбчатых диаграмм), круговых диаграмм и других хорошо известных средств деловой графики. Уже на этом этапе максимально используем возможности компьютерных программ для иллюстрации материала. Все. что предусмотрено в данной теме, можно обслужить средствами одной программы Excel, что наиболее целесообразно. Многочисленные функции статистической обработки, встроенные в эту программу, и ее графические возможности позволяют это сделать. Отыскание эмпирических формул зависимости между величинами, подверженными случайному разбросу, по методу наименьших квадратов, представляется весьма несложным при наличии специального программного обеспечения (встроенного в тог же Excel). Главное - донести до учащихся саму идею о том, что функциональная зависимость между величинами, детально изучаемая в школьном курсе математики, на практике находится отнюдь не однозначно, особенно при исследовании сложных социальных систем. На практике же все сведется к вводу в готовую программу некоторых наборов чисел, причем, учитывая характер курса, расчетные формулы метода наименьших квадратов можно вообще не приводить. Идея корреляционной зависимости между величинами столь проста, что понимание достигается всего на двух-трех примерах. Примеры эти могут быть взяты из социальной сферы, базироваться на исторических, литературоведческих данных и т.д. Вполне достаточно ограничиться при этом случаем линейной корреляции и вычислением коэффициента регрессии. Соответствующие программы встроены в тот же Excel, и построение регрессионных моделей происходит с его помощью относительно просто. Точно гак же идея о возможности предсказания будущих значений некоторой величины, если известны се значения на некотором временном ряде, совершенно не противоречит интуиции. Соответствующие возможности экстраполяции также заложены в одну из программ пакета Excel, и это дает инструмент для прогнозирования по регрессионной модели. Наконец, идея поиска оптимальных решений простейших экономических задач также несложна в постановке. Достаточно ограничиться обсуждением идей так называемого линейного программирования и, учитывая ситуацию, не обсуждать математических методов решения его задач. Использование средства Поиск решении, встроенного в Excel, позволяет продемонстрировать учащимся, что информационные технологии иногда дают возможность, понимая существо задачи, вводить данные и получать ответы без знания используемых процедур поиска этих решений. Следует учесть, что методика обучения математическим знаниям без изучения математического аппарата, но с активной опорой на информационные технологии, разработана совершенно недостаточно. Сказанное ранее — лишь некоторые наводящие соображения. Такой подход в школьном образовании вполне имеет право на существование и способствует становлению не только информационной, но и математической культуры. Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям: · освоение (повторение) приемов работы с ТП Excel; · решение задач статистической обработки данных путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета; · решение задач прогнозирования путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета; · решение задач на поиск оптимальных решений путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета. В результате обучения учащиеся должны: · знать (понимать): принципы статистической обработки данных, практику реализации математического аппарата средствами информационных технологий; · уметь: наглядно представлять числовые показатели и динамику их изменения с помощью программ дедовой графики; · использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для решения практических задач оптимизации, прогнозирования и планирования.
|