Задача 1.2.2_5 - Чувашский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»
Факультет информатики и вычислительной техники
Кафедра вычислительной техники
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
______________________А.Ю. Александров
" 27"
декабря
2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«БАЗЫ ДАННЫХ»
Направление подготовки 230100 Информатика и вычислительная техника
Квалификация выпускника 62 – бакалавр
Профиль – 05 – Программное обеспечение средств автоматизированных систем
Форма обучения – очная
Учебный план 2013 года приема
Цикл дисциплин – Профессиональный
Компонент цикла дисциплин – базовая часть (Б3.Б.7)
Курс – 2,3
Семестры – 4, 5
Всего часов – 180 (5 зач. ед.)
Чебоксары – 2013
2
Рабочая программа основана на требованиях Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника», утвержденного приказом Минобрнауки 09 ноября
2009 г. № 553, и в соответствии с рабочим учебным планом, утвержденным проректором по учебной работе 13 декабря 2013 г.
СОСТАВИТЕЛЬ:
кандидат технических наук, доцент
________________________
В.В. Ржавин
________________________
Д.В. Галкин
ОБСУЖДЕНО:
на заседании кафедры вычислительной техники «13» декабря 2013 г., протокол № 3
заведующий кафедрой
________________________
Б.М. Калмыков
ОДОБРЕНО:
методической комиссией факультета информатики и вычислительной техники
«13» декабря 2013 г., протокол № 3
декан факультета
________________________
СОГЛАСОВАНО:
Начальник учебно-методического управления
Б.М. Калмыков
_________________ М.Ю. Харитонов
3
1. Цель освоения учебной дисциплины
Целью дисциплины является знакомство студентов с основными подходами и направлениями развития систем баз данных, теорией построения и проектирования баз данных информационных систем, практическое освоение основных методов манипулирования данными.
Задачами преподавания дисциплины являются:

выработка представлений о базовых технологиях обработки данных, основных моделях и
структурах данных;

развитие навыков применения принципов и методов проектирования и разработки баз данных, возможностей языка манипулирования данными SQL как базового языка для работы с
реляционными базами данных;

формирование знаний базовых архитектур распределенной обработки данных, умений оценивать достоинства и недостатки различных технологий и средств доступа к удаленным
данным;

получение первоначального опыта проектирования учебной базы данных по индивидуальному заданию.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина относится к циклу общепрофессиональных дисциплин.
ГОС ВПО устанавливает общую трудоемкость дисциплины 180 часов и предъявляет следующие требования к содержанию дисциплины:
Назначение и основные компоненты системы баз данных; обзор современных систем управления базами данных (СУБД); уровни представления баз данных; понятия схемы и подсхемы; модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных; схема отношения; язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL; проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости, проектирование с использованием метода сущность - связь; изучение одной
из современных СУБД по выбору; создание и модификация базы данных; поиск, сортировка, индексирование базы данных, создание форм и отчетов; физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы; защита баз данных; целостность и сохранность баз данных.
Дисциплина опирается на знания, умения и навыки, которые студенты должны получить при
изучении дисциплин: «Алгебра и геометрия», «Дискретная математика», «Математическая логика
и теория алгоритмов», «Структуры и алгоритмы обработки данных», «Информатика», «Программирование».
Дисциплина дает теоретическую основу для успешного освоения последующих дисциплин:
«Распределенные базы данных», «Системы управления базами данных», «Визуальное программирование», «Технология разработки программного обеспечения».
3. Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины,
ожидаемые результаты образования и компетенции студента по завершении
освоения программы учебной дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации,
постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
 умеет логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК2);
 стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
4
 осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);
 использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
 осознает сущность и значение информации в развитии современного общества; владеет
основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации
(ОК-11);
 имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
 способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);
 разрабатывать бизнес-планы и технические задания на оснащение отделов, лабораторий,
офисов компьютерным и сетевым оборудованием (ПК-1);
 осваивать методики использования программных средств для решения практических задач
(ПК-2);
 разрабатывать интерфейсы «человек-электронно-вычислительная машина» (ПК-3);
 разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных
(ПК-4);
 проектно-технологическая деятельность: разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5);
 научно-исследовательская деятельность: обосновывать принимаемые проектные решения,
осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности (ПК-6);
 готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы,
оформлять результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-7).
 участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов (ПК-9);
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
 принципы и концепции, на которых основывается работа баз данных;
 основные архитектуры современных баз данных;
 основные конструкции языков манипулирования данными;
 методы проектирования прикладного программного обеспечения на базе современных СУБД;
 различные модели данных, используемые современными СУБД;
 особенности моделирования структур данных в рамках реляционной СУБД;
уметь:
 проводить анализ предметной области и создавать ее модели с целью грамотного
проектирования и разработки базы данных;
 проектировать реляционные базы данных;
 создавать и модифицировать базы данных;
 использовать язык SQL для разработки всех видов запросов;
 создавать формы и отчеты;
иметь представление о:
 возможностях базовых архитектур распределенной обработки данных;
 достоинствах и недостатках различных технологий и средств доступа к удаленным данным;
 тенденциях развития баз данных;
получить опыт:
 проектирования реальной базы данных в среде современной СУБД;
5
 разработки приложений баз данных.
4. Структура и содержание учебной дисциплины
4.1. Структура дисциплины
№
п/п
1
Наименование
Формируемые
раздела
Содержание раздела
компетенции
дисциплины
(ОК, ПК)
Введение в
Краткая характеристика дисциплины, ее цели и задачи, ОК-1,2,6,8,10
базы данных предмет дисциплины, ее объем, структура и порядок изучения материала, связь с другими дисциплинами учебного
плана. Основные понятия. Концепция базы данных. Назначение и основные компоненты системы баз данных.
2
Реляционная Реляционная модель данных. Домены и отношения. Схема ОК-1,2,6,8,10,
модель и язы- отношения. Фундаментальные свойства отношений. Связи 11,12
ки
между таблицами. Синтаксис реляционной алгебры. Разра- ПК-4,5,6,7
ботка запросов на языке реляционной алгебры. Стандартный язык реляционных баз данных SQL.
3
Методы анализа и проектирования баз
данных
Методология
проектирования
4
5
6
7
Проектирование базы данных. Концептуальное, логическое ОК-1,2,6,8,10,
и физическое проектирование. Модель "сущность-связь". 11,12
Теория нормальных форм.
ПК-4,5,6,7
Концептуальное проектирование. Порядок разработки концептуальной схемы. Логическое проектирование. Порядок
разработки логической схемы. Преобразование концептуальной модели в логическую модель. Метод декомпозиции.
Порядок разработки физической модели. Перенос глобальной логической модели данных в среду целевой СУБД.
Физическая
Механизмы среды хранения и архитектура СУБД. Проорганизация странство памяти и размещение хранимых данных. Струкбазы данных тура хранимых данных. Виды адресации хранимых записей.
Организация связей между хранимыми записями.
Вопросы экс- Способы доступа к данным из средств разработки клиентплуатации баз ских приложений: API и универсальные механизмы доступа
данных
к данным.
Защита БД. Основные типы угроз. Компьютерные средства
контроля. Авторизация пользователей. Резервное копирование и восстановление.
Другие
Рассматриваются как направления развития БД, так и их иснаправления пользования в рамках новых информационных технологий.
ОК-1,2,6,8,10,
11,12
ПК-4,5,6,7
ОК-1,2,6,8,10,
11,12
ПК-4,5,6,7
ОК-1,2,6,8,10,
11,12
ПК-4,5,6,7
4.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
№
п/п
Аудиторные занятия
Семестр 4
Из них в
Само- Контроль
Практи- ЛабораинтерЛекстоя- самосто- Всего
ческие торные
активции
тельная ятельной часов
занятия занятия
ной
работа работы
форме
32
16
24
72
6
Раздел 1. Введение в базы
данных. Реляционная модель и языки
1 Тема 1. Введение
2
2 Тема 2. Модели и структуры
данных
2
2
2
3 Тема 3. Реляционная модель,
реляционная алгебра и реляционное исчисление
2
2
2
4 Тема 4. Стандартный язык реляционных баз данных SQL
4
8
8
2
4
Раздел 2. Методы анализа и
проектирования баз данных
5 Тема 5. Планирование, проектирование и администрирование БД
2
6 Тема 6. Модель «сущностьсвязь»
2
7 Тема 7. Нормализация
2
4
2
2
2
2
4
8 Тема 8. Концептуальное проектирование реляционных баз
данных
4
4
9 Тема 9. Логическое проектирование реляционных баз
данных
4
4
10 Тема 10. Физическое проектирование реляционных баз
данных
2
6
11 Тема 11. Физическая организация данных
4
2
12 Тема 12. Механизмы размещения и доступа к данным
2
2
Раздел 3. Методология проектирования
4
8
2
8
2
6
2
Раздел 4. Физическая организация базы данных. Вопросы эксплуатации баз
данных
2
Курсовое проектирование
Семестр 5
6
16
16
76
13 Тема 13. Технологии и средства доступа к БД
2
8
4
14 Тема 14. Защита баз данных
2
4
4
Раздел 5. Другие направле-
2
108
2
10
8
7
ния использования БД
15 Тема 15. Распределенная обработка данных
4
16 Тема 16. Анализ многомерных данных
4
17 Тема 17. Публикация баз данных в Интернете
2
18 Заключение
2
4
4
4
4
4
8
2
2
Курсовое проектирование
24
24
Экзамен
36
36
Итого
48
32
100
2
180
28
Вид промежуточной аттестации: зачет в 4 семестре, экзамен в 5 семестре, защита курсовой
работы в 5 семестре.
4.3. Темы занятий и краткое содержание
Тема 1.
Введение
Лекция 1. Краткая характеристика дисциплины, ее цели и задачи, предмет дисциплины, ее объем,
структура и порядок изучения материала, связь с другими дисциплинами учебного плана. Основные понятия. Концепция базы данных. Назначение и основные компоненты системы баз данных.
Переход от файловой системы к системам баз данных. Классификация баз данных.Система управления базой данных (СУБД). История развития СУБД. Функции СУБД. Типовая организация современной СУБД. Архитектура СУБД. Уровни представления данных. Концептуальная, внешняя
и внутренняя модели. Понятие схемы и подсхемы. Как СУБД выполняет запрос.
Тема 2.
Модели и структуры данных
Лекция 2. Предметная область. Мир объектов: свойства, методы, события. Понятие типа объекта.
Классификация свойств. Структурные элементы данных: поле, агрегат, запись. Идентификация
записей. Понятие первичного, вторичного ключей. Виды связей в базе данных. Характеристики
связи. Класс принадлежности. Размерность связи. Мощность связи.
Лекция 3. Структуры данных. Линейные и нелинейные структуры. Сетевые структуры. Понятие
модели данных. Компоненты модели. Классификация моделей данных. Иерархическая модель
данных. Сетевая модель данных.
Тема 3.
Реляционная модель, реляционная алгебра и реляционное исчисление
Лекция 4. Реляционная модель данных. Структурная часть модели. Домены и отношения. Схема
отношения. Фундаментальные свойства отношений. Связи между таблицами. Понятие внешнего
ключа. Операции над отношениями. Языки манипулирования данными: язык реляционной алгебры. Теоретико-множественные операции реляционной алгебры. Специальные операции реляционной алгебры.
8
Практическое занятие 1. Синтаксис реляционной алгебры. Разработка запросов на языке реляционной алгебры: объединения отношений; пересечения отношений; взятия разности отношений;
прямого произведения отношений. Специальные операции реляционной алгебры: выборка; проекция отношения; соединение отношений; деление отношений.
Лекция 5. Ограничения целостности. Целостность сущностей. Целостность ссылок. Стратегии
поддержания ссылочной целостности. Семантическая поддержка целостности. Объекты РБД.
Таблицы и поля. Индексы. Ограничения и правила. Запросы к базам данных. Представления. Курсоры. Триггеры и хранимые процедуры. Системный каталог. Пользователи и роли.
Тема 4.
Стандартный язык реляционных баз данных SQL
Лекция 6. Язык исчисления предикатов. Основные понятия и компоненты. Инструкции и имена.
Типы данных. Встроенные функции. Значения NULL. Ограничения целостности. Первичный и
внешний ключ таблицы. Определение уникального столбца, проверочных ограничений, значения
по умолчанию.
Лекция 7. Управление таблицами. Средства SQL для определения данных (DDL): CREATE,
DROPE, ALTER. Управление данными. Выборка данных: оператор SELECT. Средства SQL для
манипулирования данными (DML): INSERT, UPDATE, DELETE. Формы языка SQL. Процедурные
расширения SQL.
Практическое занятие 2. Простые запросы. Числовые, строковые и константы даты и времени. Конкатенация строк. Вычисляемые столбцы. Выборка всех столбцов. Предикаты отбора (DISTINCT,ALL,TOP). Отбор строк (предложение WHERE, составные условия отбора с
операторами AND, OR и NOT). Условия отбора.
Практическое занятие 3. Многотабличные запросы на выборку (объединение). Внутренняя
структура объединения таблиц. Декартово умножение таблиц. Объединение таблиц. Правила
выполнения многотабличных запросов на выборку. Простое объединение таблиц (по равенству). Запросы с использованием отношения предок /потомок. Прочие объединения таблиц
по равенству. Объединение таблиц по неравенству. Самообъединение. Внешнее объединение.
Лабораторное занятие 1. Конструктор запросов. Итоговые запросы на выборку. Статистические
функции. Запросы с группировкой. Несколько столбцов с группировкой. Ограничения на запросы
с группировкой. Значения NULL в столбцах группировки. Условие отбора групп (предложение
HAVING). Ограничения на условия отбора групп.
Лабораторное занятие 2. Подчиненные запросы на выборку. Применение подчиненных запросов.
Подчиненные запросы в предложении WHERE. Условия отбора в подчиненном запросе. Проверка
на принадлежность результатам подчиненного запроса (предикат IN). Сравнение с результатом
подчиненного запроса (операторы =,<,>,<>,<=,>=). Многократное сравнение (предикаты ANY и
ALL). Проверка на существование (предикат EXISTS). Подчиненные запросы и объединение.
Коррелированные (связанные) подчиненные запросы. Подчиненные запросы в предложении
HAVING.
Тема 5.
Планирование, проектирование и администрирование БД
Лекция 8. Этапы жизненного цикла баз данных. Планирование разработки баз данных. Определение требований к системе. Проектирование базы данных. Концептуальное, логическое и физическое проектирование. Выбор СУБД. Разработка приложений. Использование CASE – инструментов. Администрирование баз данных.
Тема 6.
Модель «сущность-связь»
Лекция 9. Модель "сущность-связь". Основные понятия. Общий подход к проектированию.
Получение отношений из диаграмм ER-типа. Предварительные отношения для бинарных связей с
9
типом соответствия 1:1, 1:М. Предварительные отношения для бинарных связей с типом соответствия М:М. Предварительные отношения для многосторонних связей. Супертипы и подтипы.
Практическое занятие 4. Типы сущностей. Типы связей. Атрибуты: простые и составные. Однозначные и многозначные атрибуты. Производные атрибуты. Структурные ограничения. Нотация
Чена, Баркера. Решение задач на моделирование предметной области с использованием модели
«сущность-связь».
Тема 7.
Нормализация
Лекция 10. Нормализация отношений. Избыточность данных и аномалии обновления. Функциональные зависимости. Теория нормальных форм. 1-ая и 2-ая нормальные формы. 3-я нормальная
форма. Нормальная форма Бойса-Кодда. Обзор процесса нормализации от 1НФ до НФБК. Многозначная зависимость. 4-я нормальная форма.
Практическое занятие 5. Последовательное приведение ER – диаграмм к 1-ой, 2-ой, 3-ей,
НФБК, 4 –ой нормальным формам. Решение задач из разных предметных областей.
Тема 8.
Концептуальное проектирование реляционных баз данных
Лекция 11. Концептуальное проектирование. Порядок разработки концептуальной схемы.
Определение типов сущностей (составление перечня, агрегация в объекты, внешнее кодирование). Определе6ние типов связей.
Практическое занятие 6. Методики сбора фактов. Создание локальной концептуальной модели данных на основе представления о предметной области каждого из типов пользователей.
Тема 9.
Логическое проектирование реляционных баз данных
Лекция 12. Логическое проектирование. Порядок разработки логической схемы. Преобразование
концептуальной модели в логическую модель. Метод декомпозиции. Понятие универсального отношения. Общий подход к декомпозиции. Избыточные функциональные зависимости. Аксиомы
вывода. Модифицированный алгоритм проектирования.
Практическое занятие 7. Создание и проверка локальной логической модели данных для
отдельных пользовательских представлений. Создание и проверка глобальной логической
модели.
Лекция 13. Специальные приемы проектирования. Проектирование иерархических структур:
простейшая иерархия (структура со ссылкой на предка); обход дерева; построение транзитивного
замыкания. Проектирование сетевых структур. Проектирование справочников перечислений.
Проектирование каталога.
Практическое занятие 8. Отображение иерархических связей на реляционные таблицы.
Сравнение различных подходов проектирования иерархических структур. Пример проектирования универсального справочника.
Тема 10. Физическое проектирование реляционных баз данных
Лекция 14. Сравнение этапов логического и физическое проектирования баз данных. Порядок
разработки физической модели. Перенос глобальной логической модели данных в среду Целевой
СУБД. Проектирование физического представления базы данных. Проектирование пользовательских представлений. Проектирование средств защиты.
Лабораторное занятие 3. Создание физической структуры реляционной базы данных. Установка
и настройка MS ACCESS. Создание таблиц. Создание схемы базы данных. Ввод данных. Форма-
10
тирование таблицы. Поиск и замена данных. Применение фильтра в таблице. Использование сортировки. Использование подчиненных таблиц для просмотра связанных данных.
Лабораторное занятие 4. Создание форм. Способы создания форм. Оформление формы и ее элементов. Работа с записями в форме. Настройка форм. Изучение элементов управления. Создание
многотабличных иерархических форм. Отображение подчиненной формы в главной форме. Способы создания подчиненных форм. Синхронизированные формы. Форма, состоящая из нескольких
страниц или вкладок. Всплывающая форма и пользовательское диалоговое окно. Использование
вычислений в форме. Запрос по форме (query by form – QBF) .
Лабораторное занятие 5. Создание отчетов. Способы создания отчетов Преобразование отчетов.
Создание элементов управления отчета. Оформление страниц отчета. Работа со сложными отчетами. Подготовка составных отчетов. Вычисление итоговых значений и использование выражений.
Тема 11. Физическая организация данных
Лекция 15. Механизмы среды хранения и архитектура СУБД. Пространство памяти и размещение
хранимых данных.
Лекция 16. Структура хранимых данных. Виды адресации хранимых записей. Организация связей между хранимыми записями.
Лабораторное занятие 6. Разработка макросов. Создание макросов. Создание групп макросов
Создание условий в макросах. Выполнение и отладка макросов. Назначение макроса событию.
Вызов макроса из процедуры VBA. Отладка макросов и поиск ошибок. Применение макросов. Работа с данными в формах и отчетах. Работа с объектами. Порядок событий в объектах базы данных.
Тема 12. Механизмы размещения и доступа к данным
Лекция 17. Способы доступа к записям. Индексирование данных. Способы организации индексов. Многоуровневые индексы на основе В-дерева. Использование индексов. Хеширование. Методы хеширования. Разрешение коллизий. Использование хеширования. Кластеризация данных.
Принцип организации кластеров. Использование кластеров.
Тема 13. Технологии и средства доступа к БД
Лекция 18. Способы доступа к данным из средств разработки клиентских приложений: API и
универсальные механизмы доступа к данным. Интерфейс прикладного программирования API.
Использование COM-серверов для доступа к данным и метаданным. Эволюция технологий доступа к данным: ODBC, DAO RDO, OLE DB, ADO.
Тема 14. Защита баз данных
Лекция 19. Основные типы угроз. Компьютерные средства контроля. Авторизация пользователей.
Представления (подсхемы). Резервное копирование и восстановление. Поддержка целостности.
Шифрование. RAID. Средства защиты СУБД Access. Защита СУБД в Web.
Лабораторное занятие 7 . Защита данных в Access. Два метода защиты баз данных в Access:
установка пароля, применение средств защиты на уровне пользователя. Типы разрешений на доступ. Защита методом симметричного шифрования.
Тема 15. Распределенная обработка данных
Лекция 20. Архитектура распределенной обработки данных. Понятие клиента и сервера. Типовые
компоненты информационных приложений. Распределение компонентов приложения между узлами. Базовые архитектуры распределенной обработки данных. Централизованная архитектура.
11
Архитектура файлового сервера. Архитектура клиент – сервер. Многоуровневые WEBприложения (технологии Майкрософт).
Лекция 21. Архитектура сервера. Архитектура “один к одному”, многопотоковая односерверная
архитектура, мультисерверная архитектура, серверные архитектуры с параллельной обработкой
запроса. Программное обеспечение промежуточного слоя. Технологии межмодульного взаимодействия. Спецификация вызова удаленных процедур. Мониторы обработки транзакций. Корпоративные серверы приложений.
Тема 16. Анализ многомерных данных
Лекция 22. Системы поддержки принятия решения (СППР). Неэффективность использования
OLTP-систем для анализа данных. Хранилища данных. Структуры СПРР: с физическим ХД, виртуальные ХД, витрины данных. Организация ХД. Что такое OLAP. Требования к приложениям
для многомерного анализа. Основные понятия OLAP: куб данных, измерения, меры. Разрезание
куба. Метки. Иерархии и уровни.
Лекция 23. Архитектура OLAP-систем. Классификация OLAP-программ. Компоненты OLAPсистем: источники, сервер, клиент. Архитектура OLAP-серверов: MOLAP-сервер. Архитектура
OLAP-серверов: ROLAP-сервер. Архитектура OLAP- клиентов.
Тема 17. Публикация баз данных в Интернете
Лекция 24. Основы Интернет-технологий. Взаимодействие обозревателя и сервера. Программы
расширения обозревателя и сервера. Интернет-технологии: сценарии JavaScript, Jscript, VBScript,
элементы управления ActiveX, апплеты и сервлеты Java, интерфейсы CGI, ISAPI/NSAPI, ASP,
PHP и IDC/HTX-страницы.
Лекция 25. Формирование Web-страниц. Активное и пассивное состояния Web-сервера. Статическая публикация БД. Web-приложения. Основные сведения. Двухуровневая архитектура Webприложений, публикующих базы данных.
Лабораторное занятие 8. Публикация данных в Internet и intranet. Использование гиперссылок в
объектах баз данных. Использование панели инструментов Web. Экспорт объектов базы данных в
формат HTML. Типы веб-страниц, создаваемых в ACCESS. Страницы доступа к данным. Средства
публикации данных.
Заключение. Обзор современных СУБД. Тенденции развития баз данных.
5. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки компетентностного
подхода предусматривает использование в учебном процессе активных и интерактивных форм
проведения занятий (компьютерных стимуляций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций) в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках учебного курса предусматриваются встречи с представителями государственных и общественных организаций, мастер-классы экспертов и специалистов.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, в учебном процессе составляет
45%. Занятия лекционного типа по данной дисциплине составляют 60% аудиторных занятий.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Примерный перечень вопросов к зачету
12
Зачет в 4 семестре проставляется по итогам выполнения и защиты лабораторных работ.
6.2. Примерный перечень вопросов к экзамену
1. Основные понятия. Концепция базы данных. Назначение и основные компоненты системы баз
данных. Переход от файловой системы к системам баз данных
2. Классификация баз данных. Система управления базой данных (СУБД)
3. История развития СУБД
4. Функции СУБД
5. Типовая организация современной СУБД
6. Архитектура СУБД. Уровни представления баз данных. Концептуальная, внешняя и внутренняя модели. Понятие схемы и подсхемы.
7. Как СУБД выполняет запрос
8. Предметная область. Мир объектов: свойства, методы, события. Понятие типа объекта. Классификация свойств. Структурные элементы данных: поле, агрегат, запись. Идентификация записей. Понятие первичного, вторичного ключей
9. Виды связей в базе данных. Характеристики связи. Класс принадлежности Размерность связи.
Мощность связи (тип соответствия)
10. Понятие модели данных. Компоненты модели. Классификация моделей данных.
11. Иерархическая модель данных.
12. Сетевая модель данных.
13. Реляционная модель данных. Структурная часть модели. Домены и отношения. Схема отношения. Фундаментальные свойства отношений. Связи между таблицами. Понятие внешнего ключа.
14. Операции над отношениями. Языки манипулирования данными: язык реляционной алгебры.
Теоретико-множественные операции реляционной алгебры. Специальные операции реляционной алгебры
15. Ограничения целостности. Целостность сущностей.
16. Ограничения целостности. Целостность ссылок. Стратегии поддержания ссылочной целостности
17. Ограничения целостности. Семантическая поддержка целостности.
18. Объекты РБД. Таблицы и поля. Индексы. Ограничения и правила. Запросы к базам данных.
Представления. Курсоры. Триггеры и хранимые процедуры. Системный каталог. Пользователи
и роли.
19. Язык исчисления предикатов. Основные функции запросов. Состав языка SQL. Формы языка
SQL. Процедурные расширения SQL.
20. Выборка данных: оператор SELECT.
21. Средства SQL для манипулирования данными (DML): INSERT, UPDATE, DELETE.
22. Средства SQL для определения данных (DDL): CREATE, DROPE, ALTER
23. Этапы жизненного цикла баз данных
24. Проблемы при проектировании реляционных баз данных. Концептуальное, логическое и физическое проектирование.
25. Системный анализ предметной области. Модель предметной области. Два подхода к формированию предметной области. Понятие бизнес-правил предметной области. Результат этапа.
26. Концептуальное проектирование. Порядок разработки концептуальной схемы. Определение
типов сущностей (составление перечня, агрегация в объекты, внешнее кодирование). Определе6ние типов связей.
27. Логическое проектирование. Порядок разработки логической схемы. Преобразование концептуальной модели в логическую модель.
28. Физическое проектирование. Порядок разработки физической модели
29. Нормализация отношений. Аномалии обновления.
30. Теория нормальных форм. Функциональные зависимости.
31. Теория нормальных форм. 1-ая и 2-ая нормальные формы.
32. Теория нормальных форм. 3-я и 4-ая нормальные формы.
13
33. Метод декомпозиции. Понятие универсального отношения. Общий подход к декомпозиции.
34. Избыточные функциональные зависимости. Аксиомы вывода. Модифицированный алгоритм
проектирования.
35. Метод "сущность-связь". Основные понятия. Общий подход к проектированию.
36. Получение отношений из диаграмм ER-типа. Предварительные отношения для бинарных связей с типом соответствия 1:1, 1:М.
37. Предварительные отношения для бинарных связей с типом соответствия М:М. Предварительные отношения для многосторонних связей.
38. Использование ролей в ER-методе (супертип-подтип).
39. Моделирование иерархических и сетевых структур в реляционной базе данных.
40. Понятие клиента и сервера. Типовые компоненты информационных приложений. Распределение компонентов приложения между узлами. Централизованная архитектура.
41. Технология и модели “клиент- сервер”. Модель файлового сервера. Модель доступа к удаленным данным.
42. Модель сервера базы данных. Недоставки двухзвенной архитектуры.
43. Модель сервера приложений. Программное обеспечение промежуточного слоя
44. Архитектура серверов баз данных.
45. Понятие активного сервера. Стандартные и современные подходы к решению актуальных задач баз данных.
46. Процедуры баз данных, бизнес-правила,
47. Триггера, типы данных, определяемых пользователем.
48. Событие как инструмент активного сервера. Программирование события
49. Системы поддержки принятия решения (СППР). Неэффективность использования OLTPсистем для анализа данных
50. Хранилища данных. Структуры СПРР: с физическим ХД, виртуальные ХД, витрины данных.
51. Организация ХД.
52. Что такое OLAP. Требования к приложениям для многомерного анализа.
53. Основные понятия OLAP: куб данных, измерения, меры. Разрезание куба. Метки. Иерархии и
уровни.
54. Архитектура OLAP-систем. Классификация OLAP-программ
55. Компоненты OLAP-систем: источники, сервер, клиент.
56. Архитектура OLAP-серверов: MOLAP-сервер
57. Архитектура OLAP-серверов: ROLAP-сервер
58. Основы Интернет-технологий. Взаимодействие обозревателя и сервера. Программы расширения обозревателя и сервера.
59. Интернет-технологии: сценарии JavaScript, Jscript, VBScript, элементы управления ActiveX, апплеты и сервлеты Java, интерфейсы CGI и WinCGI, интерфейсы ISAPI/NSAPI; ASP, PHP и
IDC/HTX-страницы.
60. Формирование Web-страниц. Активное и пассивное состояния Web-сервера. Статическая публикация БД.
61. Web-приложения. Основные сведения. Двухуровневая архитектура Web-приложений, публикующих базы данных
6.3. Распределение самостоятельной работы
Целью самостоятельной работы студента является закрепление полученных теоретических
знаний и приобретение практических навыков проектирования реляционных баз данных, разработки и использования современных СУБД.
№№
Самостоятельная работа
п/п
1
Самостоятельное изучение учебных вопросов
Всего
часов
13
Семестр 4
Семестр 5
8
5
14
2
3
4
5
Подготовка к лабораторным занятиям
Подготовка к экзамену
Курсовая работа
Контроль самостоятельной работы
Итого часов самостоятельной работы
19
36
30
2
100
10
6
24
9
36
24
2
76
Перечень заданий для самостоятельной работы по подготовке к лабораторным занятиям
приводится в методических указаниях в описании каждой лабораторной работы в разделе «Подготовка к работе».
6.4. Примерная тематика курсовых работ
В задачи курсового проекта входит разработка по индивидуальному заданию информационной
системы в СУБД ACCESS.
Название темы курсовой работы – «Разработка базы данных в среде СУБД Access». Предметную
область (индивидуальное задание) студент может выбрать самостоятельно, согласовав его с преподавателем, либо получить от преподавателя из предлагаемого набора заданий, приведенного в
методических рекомендациях к курсовому проектированию. В качестве примера ниже приведены
названия предметных областей – Автовокзал, Авторемонтная мастерская, Аптека, Ателье, Банк,
Бензозаправочная станция, Библиотека, Биржа труда, …
Курсовая работа включает в себя следующие разделы:
1. Анализ предметной области
2. Концептуальное проектирование
3. Логическое проектирование
4. Разработка транзакций (создание запросов)
5. Разработка форм
6. Разработка отчетов
7. Разработка WEB-страниц
8. Разработка интерфейса
9. Разработка макросов
10. Использование внешних данных
11. Программирование ACCESS
12. Доступ к данным
13. Интеграция ACCESS с компонентами Office
14. Анализ многомерных данных (OLAP)
15. Приложения для WEB-страниц
16. Разработка XML-документа
Курсовая работа выполняется в течение одного семестра, предусматривает самостоятельную работу студента с проработкой отдельных вопросов в процессе индивидуальных консультаций с руководителем курсового проектирования и защиту курсовой работы.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины
7.1. Рекомендуемая основная литература
№
п/п
Название
1 К. Дж. Дейт, "Введение в системы баз данных", 7-е издание. "Вильямс", 2005
Кол. ед.
в библ.
7+Э
15
№
п/п
Название
2 Конолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение.
Теория и практика. 3-е издание. Пер. с англ. –М.: Издательский дом «Вильямс»,
2003
3 Базы данных: модели, разработка, реализация / Т.С. Карпова –СПб:Питер, 2001
4 Д. Грофф, П. Вайнберг, "SQL: полное руководство", 2-е издание. "BHV-Киев" диалект", 2001
5 Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. - СПб.: КОРОНА принт,
2000. - 416с.
6 Кузнецов С. Д. Основы баз данных: учебное пособие - Издательство: М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. 2007.
Кол. ед.
в библ.
20
90
45
Э
7.2. Рекомендуемая дополнительная литература
№
п/п
Название
1 Баркер Скотт. Профессиональное программирование в Microsoft Access
2002.:Пер.с англ.-М.:Издательский дом ”Вильямс”,2002.
2 Астахова И. Ф., Мельников В. М., Толстобров А. П., Фертиков В. В. СУБД. Язык
SQL в примерах и задачах. Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 2009
3 Голицына О.Л., Максимов Н.В., Попов И.И. Базы данных: Учебное пособие. – М.:
ФОРУМ: ИНФРА-М. 2006.
4 Ржавин В.В. Базы данных: учебное пособие. Чебоксары, Изд-во Чуваш.ун-та,2014.
124 с. (сдано в РИО)
5 Ржавин В.В. Лабораторный практикум по базам данных
Наличие
в библ.
Э
Э
5
Э
Э
Примечание: Буквой «Э» обозначено наличие электронного варианта книги на сервере кафедры
вычислительной техники, доступной всем студентам.
7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
MS ACCESS – система управления базой данных. Специальные Интернет-ресурсы не требуются.
8. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины
№
п/п
1
2
Аудиторный фонд со специализированным и лабораторным оборудованием:
Номер
Наименование
Перечень
Краткое описание и характеристика состава
аудито- специализирован- оборудования
установок, измерительно-диагностического
рии
ных аудиторий и
оборудования, компьютерной техники и
лабораторий
средств автоматизации экспериментов.
Б-304
Компьютерный Персональные
Pentium4 3.0/1Gb/80Gb/CDROM - LG Flatron
класс
компьютеры, объ- L1730S – 1 шт
единенные в ло- Celeron 2.8/256Mb/40Gb/CDROM - Samsung
кальную сеть и
SyncMaster 510N – 10шт.
подключенные к Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung 151s – 1
глобальной сети шт.
Интернет; элек- Проектор Mitsubishi XD460U – 1 шт.
тронная доска
Интерактивная доска Smartboard – 1 шт.
Б-305
Компьютерный Персональные
Core2Duo E4600/1Gb/250Gb/DVDRW - Aser
16
класс
3
Б-309
компьютеры, объединенные в локальную сеть и
подключенные к
глобальной сети
Интернет
Компьютерный Персональные
класс
компьютеры, объединенные в локальную сеть и
подключенные к
глобальной сети
Интернет; проектор, экран
AL1917 – 7шт.
Pentium DualCore E5200/1Gb/250Gb/
DVDRW - Aser V193 – 4шт.
Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung 151s – 1
шт.
Core2Duo E6300/1Gb/250Gb/DVDRW - Aser
AL1917 – 10 шт.
Core2Duo E6300/2Gb/2x250Gb/DVDRW Aser AL1917 – 1 шт.
Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung 151s – 1
шт.
Проектор BENQ MP525P
Приложение 1. Методические указания студентам к лабораторным занятиям и курсовому
проектированию.