Информационные системы и базы данных конспект

Обновлено: 05.07.2024

База данных (БД) – это средство накопления и организации больших массивов информации об объектах некоторой предметной области. Она должна отражать текущие данные о предметной области, накапливать, хранить информацию и предоставлять различным категориям пользователей быстрый доступ к данным.

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные. В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Например, каталог в библиотеке. В документальных БД содержится информация самого разного типа: текстовая, графическая, звуковая. Например, БД законодательных актов в области уголовного права.

Сама база данных включает в себя только информацию. Информационная система представляет собой совокупность базы данных и комплекса аппаратно-программных средств сбора, хранения, передачи и обработки информации. ИС условно можно также разделить на фактографические и документальные. Фактографические ИС выполняют функции обработки БД, содержащих факты – конкретные значения данных о реальных объектах. Документальные ИС обслуживают задачи, которые не предполагают однозначного ответа на поставленный вопрос. Цель системы – выдать в ответ на запрос пользователя список документов или объектов, в какой-то мере удовлетворяющих сформулированным в запросе условиям.

По технологии обработки данных БД делятся на централизованные и распределенные. Централизованная БД хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования БД часто применяется в локальных сетях.

Распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга частей, которые хранятся в памяти различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой БД осуществляется с помощью Системы управления распределенной БД (СУРБД).

По способу доступа к данным БД разделяются на БД с локальным и БД с сетевым (удаленным) доступом. Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают две основные архитектуры: Файл-сервер, Клиент-сервер.

Архитектура Файл-сервер предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов), на которой хранится совместно используемая централизованная БД. Остальные машины сети выполняют роль рабочих станций. Файлы БД по запросам пользователей передаются по сети на рабочие станции, где производится в основном обработка данных. Пользователи могут создавать на рабочих станциях локальные БД и пользоваться ими самостоятельно.

Архитектура Клиент-сервер предусматривает, что помимо хранения централизованной БД сервер базы данных должен обеспечивать выполнение объема обработки данных. По запросу клиента с рабочей станции система выполняет поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные передаются по сети от сервера к клиенту.

При проектировании и эксплуатации БД к ней предъявляются следующие требования:

1. Адекватность отображения предметной области (полнота, целостность, непротиворечивость, актуальность данных).

2. Возможность взаимодействия пользователей разных категорий; обеспечение высокой эффективности доступа.

3. Дружественность интерфейса.

4. Обеспечение секретности и конфиденциальности.

5. Обеспечение взаимной независимости программ и данных.

6. Обеспечение надежности БД; защита данных от случайного и преднамеренного разрушения; возможность быстрого и полного восстановления данных в случае сбоев в системе.

Лицом, ответственным за создание, эксплуатацию и сопровождение БД, является администратор базы данных. В его обязанности входит выполнение следующих функций:

1. Анализ предметной области, ее описание, формулировка ограничений целостности.

2. Проектирование структуры БД: состава и структуры файлов БД, связей между ними.

3. Задание ограничений целостности при описании структуры БД и процедур обработки данных.

4. Первоначальная загрузка и ведение БД.

5. Защита данных: обеспечение порядка входа в систему; определение прав доступа пользователей к данным; выбор и создание программно-технических средств защиты данных; тестирование средств защиты данных; сбор статистики об использовании данных; обеспечение восстановления БД.

6. Анализ обращений пользователей к БД.

7. Работа над совершенствованием и динамическим развитием БД.

В жизненном цикле БД одним из наиболее важных этапов является этап проектирования, от результатов которого зависит эффективность дальнейшего использования БД в решении задач предметной области. Главная задача, которая решается в процессе проектирования, - это организация данных: интегрирование, структурирование и определение взаимосвязей. Способ организации данных определяется логической моделью. Модель данных – это правила, которые определяют структуру данных, допустимые реализации данных и допустимые операции над данными. Различные формы представления связей между объектами определили существование различных логических моделей данных: иерархическую, сетевую, реляционную.

Иерархические базы данных графически могут быть представлены как перевернутое дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй – объекты второго уровня и т.д.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект, более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня). При этом объект-предок может не иметь потомков или иметь их несколько, тогда как объект-потомок обязательно имеет только одного предка. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами. Примером такой БД является иерархическая файловая система хранения данных.

Сетевая база данных является обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка. Вообще, на связи между объектами в сетевой модели не накладывается никаких ограничений. Примером сетевой БД является Всемирная паутина.

Наибольшую популярность приобрела реляционная модель в силу ее простоты и математической обоснованности. Понятие реляционной модели данных связано с разработками Е. Кодда.

При проектировании и эксплуатации БД к ней предъявляются следующие требования:

2. Возможность взаимодействия пользователей разных категорий; обеспечение высокой эффективности доступа.

3. Дружественность интерфейса.

4. Обеспечение секретности и конфиденциальности.

5. Обеспечение взаимной независимости программ и данных.

1. Анализ предметной области, ее описание, формулировка ограничений целостности.

2. Проектирование структуры БД: состава и структуры файлов БД, связей между ними.

3. Задание ограничений целостности при описании структуры БД и процедур обработки данных.

4. Первоначальная загрузка и ведение БД.

6. Анализ обращений пользователей к БД.

7. Работа над совершенствованием и динамическим развитием БД.

На этом уроке рассказывается, что такое база данных, на какие виды делятся базы данных, подробно рассматривается структура реляционной модели. Рассказывается, что такое система управления базами данных. На примерах показано различие иерархической, сетевой и реляционной моделей данных. В заключении урока перечисляются все действия, которые можно выполнять с помощью СУБД.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "База данных – основа информационной системы"

На данном уроке мы с вами узнаем, что такое база данных, на какие виды делятся базы данных, что такое система управления базами данных и многое другое.

Для упорядоченного хранения и обработки больших объёмов информации создаются базы данных.

База данных в сокращении БД – это совокупность специальным образом организованных данных, которые хранятся в памяти вычислительной системы и отражают состояние и взаимодействие объектов в определённой предметной области.

Вычислительная система в данной ситуации — это компьютер или компьютерная сеть. База данных, которая хранится в памяти на отдельном компьютере, называется централизованной. В свою очередь, база данных, которая хранится в памяти компьютерной сети, называется распределённой.

Такую систему называют предметной областью базы данных и информационной системы, в которую входит база данных.

Виды моделей данных делятся на: иерархические, сетевые и реляционные. А также в последнее время начали разрабатываться и использоваться другие виды моделей данных, такие как объектно-ориентированные, объектно-реляционные, многомерные и так далее.

С некоторыми из них вы уже знакомы. Давайте вспомним, что они из себя представляют.

Иерархическая модель данных – это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами в этой модели существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня.

Для большей наглядности давайте на примере построим иерархическую модель данных исходя из следующего условия: на кафедре Физики, математики и информатики работают три преподавателя. Иванов Иван Николаевич преподаёт физику, Андреева Елена Алексеевна преподаёт математику, а Рудков Игорь Сергеевич преподаёт информатику.

Главной вершиной данной модели будет являться кафедра. Изобразим её в виде прямоугольника. Она включает в себя трёх преподавателей. Также изобразим их схематично и подпишем именами, а от кафедры к каждому преподавателю проведём стрелки. Далее у каждого преподавателя есть свои предметы, которые он ведёт. Также изобразим их схематично и проведём стрелки. Таким образом, мы получили графическое отображение иерархической модели данных кафедры.

Следующее определение, которое мы должны вспомнить – сетевая модель данных.

Сетевая модель данных – это структура, в которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Сетевая модель данных – это расширение иерархической модели. Так как если в иерархической модели элементы нижнего уровня строго подчинены элементам верхнего уровня, то в сетевой модели нет строгого подчинения.

Для построения сетевой модели возьмём простой пример: Маша любит слушать музыку и играть в компьютер, Андрей занимается спортом и также любит играть в компьютер, Таня любит читать книги и заниматься спортом, Антон любит слушать музыку и читать книги.

Переходим к реляционной модели данных. Эта модель является более распространённой.

Реляционная модель данных – это совокупность данных, которые представлены в виде двумерных таблиц.

Из определения можно сделать вывод, что основной информационной единицей реляционной базы данных является таблица. Такая база данных может состоять как из одной, так и из множества взаимосвязанных таблиц.

Таблица реляционной базы данных состоит из записей и полей. Записи – это строки таблицы, а поля – это, соответственно, столбцы.

Если нам необходимо записать структуру таблицы в строчном представлении, то она будет выглядеть следующим образом:

На первом месте будет идти ИМЯ таблицы, далее, в скобках перечисляются имена существующих полей. Например, Имя поля один, Имя поля два и так далее.

Участницы (Имя, Фамилия, Город, Возраст).

Для описания поля используются следующие характеристики: имя, тип, размер, формат данных поля.

Все имена полей таблицы должны быть различными.

Каждое поле таблицы имеет определённый тип. Тип поля зависит от его свойства:

Первое: множество значений, которые оно может принимать;

Второе: множество операций, которые над ним можно выполнять.

Типы бывают следующих видов: символьные, числовые, логические, дата/время, денежные, гиперссылка и так далее.

Символьный тип выбирается в том случае, если нам необходимо ввести текстовые или числовые данные, которые не требуют вычисления, числовой – если нам необходимо ввести произвольные числовые значения. Логический тип предназначен для полей, данные в которых могут принимать только два значения: Да (Истина) и Нет (ложь). Тип дата – если нам необходимо будет вводить дату и время в различных форматах. Денежный тип предназначен для поля, в котором будут содержаться числовые денежные значения. Тип Гиперссылка – это поле-ссылка на некоторый документ или файл.

Длина поля (размер) указывает максимальное количество символов, которые могут содержаться в поле.

Например, для нашей таблицы Участницы могут быть установлены следующие типы:

Символьный тип: Имя, Фамилия, город.

Числовой тип: Возраст.

В таблице базы данных существует такое понятие как ключ. Ключ – это поле или совокупность полей, значения которых в записях не повторяются, то есть являются уникальными.

Если представить данную таблицу в строчном представлении, то получим следующее.

Система управления базами данных или СУБД – это комплекс языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования базы данных многими пользователями.

В зависимости от того, какой вид модели данных используется, выделяют иерархические, сетевые и реляционные СУБД.

Более распространёнными для использования на персональных компьютерах являются полнофункциональные реляционные СУБД. Они выполняют одновременно две функции: функцию системных средств и функцию пользовательского инструмента для создания приложений. Примером этой СУБД является Майкрософт Аксес.

Полноценная информационная система на компьютере состоит из трёх частей:

СУБД плюс база данных плюс приложения.

С помощью СУБД можно:

• создавать структуры базы данных;

• заполнять базу данных информацией;

• изменять (редактировать) структуру и содержание базы данных;

• искать необходимую информацию в базах данных;

• выводить необходимую информацию на экран монитора, в файл и на бумажный носитель.

• устанавливать защиту базы данных.

Подведём итоги.

Сегодня мы с вами узнали, что назначением базы данных является организованное хранение данных в информационной системе.

Модель данных – это описание структуры данных, которые хранятся в базе данных.

Таблица – это основная структурная составляющая реляционной базы данных, состоящая из полей (столбцов) и записей (строк).

Ключ – это идентификатор записи.

Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение для работы с базами данных.

По своей структуре – это урок комбинированный. Данный урок включает организационную часть, актуализацию знаний, постановку учебной задачи урока, изучение нового материала, первичное закрепление и самостоятельную работу с самопроверкой, рефлексию, домашнее задание.

Главная дидактическая задача этапа изучения нового материала сформировать понятие базы данных и познакомиться с системой управления базами данных (СУБД). На этом этапе урока организуется обучение в сотрудничестве (учащихся и учителя, учащихся друг с другом), используется мультимедийная слайдовая презентация

Цель этапа первичного закрепления и самостоятельной работы с самопроверкой – это анализ уровня первичного усвоения учащимися нового учебного материала. Организация самоконтроля требует , чтобы каждому ученику была предоставлена возможность сравнить свой вариант выполнения самостоятельной работы с ее эталонным выполнением.

Рефлексия – это возможность каждого ученика оценить успешность своей работы на уроке, формирование у учащихся объективной самооценки результатов их деятельности. Самооценка – это один из сложных вариантов оценивания работы: оцени себя сам. Рефлексия позволяет дать оценку достижению цели урока и наметить план дальнейшей учебной работы.

На дом учащимся можно предложить дифференцированные задания на ознакомление с программой LibreOffice Base.

Знакомство обучающихся с основными понятиями баз данных.

Задачи:

- усвоение учащимися основных понятий баз данных

- воспитывать у учеников умение целенаправленно работать с информацией

- развитие и стимулирование познавательного интереса у учащихся, воспитание информационной культуры.

Основные понятия: база данных, инфо

Конспект урока

Урок: информатика

Знакомство обучающихся с основными понятиями баз данных.

Образовательная

- усвоение учащимися основных понятий баз данных

Воспитательная

- воспитывать у учеников умение целенаправленно работать с информацией

- развитие и стимулирование познавательного интереса у учащихся, воспитание информационной культуры.

Основные понятия: база данных, информационная система;

Оборудование: компьютерный класс, документ камера, мультимедиа проектор, презентация по теме урока;

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы и приемы: словесный – беседа, рассказ, наглядный – мультимедийная презентация, частично-поисковый.

Используемая литература: учебник И. Г. Семакин базовый курс 9 класс, справочная литература, Интернет.

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Проверка готовности учащихся к уроку.

Целеполагание

Вам уже известно, что мы можем хранить информацию в разных источниках. Где именно мы можем хранить информацию?

Правильно, информация может храниться на бумаге, например, книжный каталог библиотеки, газета, журналы, а современным средством хранения информации и обработки данных является компьютер. Для этого существуют базы данных. (На слайде тема урока)

Поставьте себе задачи на урок

Вся информация может храниться на бумаге (например, книжный каталог библиотеки, газета, журналы), в компьютере

- Познакомиться с понятием база данных

- Узнать какие бывают базы данных

- Изучить основные элементы базы данных

Объясне- ние нового материала

БД служат для хранения и поиска большого объема информации. Приведите примеры БД.

БД имеют классификацию:

По характеру хранимой информации,

по способу хранения информации, по структуре организации данных

Записная книжка, словари, справочники, энциклопедии. (слайд).

Работа по группам

Ученики делятся на 2 группы:

1гр. по характеру хранимой информации и способу хранения информации,

2гр. по структуре организации данных

Работа в группах по плану:

Изучить предложенную теорию

Оформить решение на листе

Представить доклад по предложенному плану (документ-камеру)

По характеру хранимой информации базы данных делятся на фактографические и документальные. Но у них есть некоторые отличия, в фактографических базах, данных содержаться краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определённом формате.

Например, в базе данных библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр.,

в записной книжке школьника могут храниться фамилии, имена, даты рождения, телефоны, адреса друзей и знакомых.

В документальных базах, данных содержатся документы (информация) самого разного типа: текстового, графического, звукового, мультимедийного (например, различные справочники, словари).

Примеры баз, данных:

Фактографические

- база данных книжного фонда библиотеки;

- база данных кадрового состава учреждения;

Документальные

- база данных законодательных актов в области уголовного права;

- база данных современной рок музыки и пр.

По способу хранения базы данных делятся на централизованные и распределённые.

Централизованная база данных – база данных хранится на одном компьютере.

Распределённая база данных – различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью.

По структуре организации данных базы данных делятся на реляционные и не реляционные.

Реляционной (от английского слова о relation – отношение) называется база данных, содержащая информацию, организованную в виде прямоугольных таблиц, связанных между собой.

Такая таблица называется отношением.

База данных

Общее обсужден-

ние докладов

В ходе работы учитель помогает группам выполнить задания.

После выполнения спикер каждой группы докладывает результаты работы по приведенному плану

С каким из видов баз данных мы продолжим знакомиться? Почему?

Давайте познакомимся с элементами такого вида организации данных.

Каждая таблица должна иметь свое имя.

Запись – это строка таблицы (также она является основным элементом базы данных).

Поле – это столбец таблицы.

Таблица – информационная модель реальной системы.

Запись содержит информацию об одном конкретном объекте.

Поле содержит определенные характеристики объектов.

Мои друзья имя таблицы

222-33-44

Сережа

444-33-22

Каждая база данных имеет основные типы полей

С каждым полем связано еще одно очень важное свойство – тип поля. Тип определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях. В реляционных базах данных используются четыре основных типа полей:

Итак, значения полей — это некоторые величины определенных типов. От типа величины зависят те действия, которые можно с ней производить. Например, с числовыми величинами можно выполнять арифметические операции, а с символьными и логическими — нельзя.

Главный ключ – это поле или совокупность полей, которое однозначно определяет запись в таблице. Главный ключ – это идентификатор записи.

Реляционные базы данных, потому что табличная организация данных компактная, читаемая и чаще всего встречается в жизни

Первичное закрепление новых знаний, применение их на практике

Вам необходимо выбрать 1 правильный ответ. На слайде даны критерии оценивания. На выполнение зданий вам 7 мин. Можете приступать.

Работа с тестом

Итог урока, д/з

У нас осталось немного времени, и у меня к вам есть несколько вопросов. Вам понравился сегодняшний урок информатики? Что именно вам запомнилось? Вы узнали что- то новое?

Домашнее задание: составить базу данных своего класса (поля: Ф,И,О, адрес, год рождения, увлечения, телефон

Читайте также: