Формирование алгоритмической компетентности будущего учителя информатики при изучении баз данных и систем управления базами данных

Алгоритмическая компетентность, по нашему мнению, представляет собой системное и динамическое образование, характеризующееся определенным уровнем развития алгоритмического мышления, осознанием общих компонентов алгоритмизации и проявляющееся в разнообразных формах алгоритмической деятельности, побуждаемой потребностно-мотивационной сферой. Алгоритмическая компетентность как компонент интеллектуальной компетентности учителя информатики в общем виде является его способностью управлять своей познавательной и профессиональной деятельностью: от постановки задачи до достижения требуемого результата. При этом учитель должен не только производить разрозненные действия по решению профессиональных задач, но и уметь находить оптимальный, рациональный способ, метод для решения данной задачи и всего класса однотипных задач, применять свои знания, умения в нестандартных ситуациях при поставленной проблеме.

По нашему мнению, алгоритмическая компетентность будущего учителя информатики при изучении баз данных и систем управления базами данных (СУБД) формируется в процессе проведения спецификации задачи (анализе ее содержания); при составлении словесного описания алгоритма; при создании математической модели задачи; в процессе записи алгоритма в терминах синтаксиса алгоритмического языка; при выборе предельных (тривиальных) условий задачи; при проведении синтаксического анализа составленного или предложенного алгоритма; при выборе исполнителя; при выполнении алгоритмов; в процессе проведения оптимизации алгоритма.

Существует два основных подхода к обучению проектированию баз данных и СУБД в ходе профессиональной подготовки будущих учителей информатики. Первый ориентирован на формирование у студентов знаний основных понятий баз данных и СУБД; навыков проектирования реляционных баз данных, структурирования информации в реляционных базах данных, работы в среде СУБД с графическим интерфейсом (на примере MS Access). Второй подход предполагает обучение студентов базам данных и СУБД на основе клиент-серверных технологий с помощью языковых средств СУБД, вопросам проектирования запросов к базам данных, программированию в среде СУБД, построенной на командном интерфейсе (на примере консоли СУБД InterBase, MySQL и т.п.). В первом случае обучаемые работают с достаточно простой, имеющей знакомый интерфейс СУБД – MS Access. Работа с СУБД MS Access является прекрасным методическим приемом пропедевтики клиент-серверных технологий современных СУБД. Во втором случае обучаемые работают с универсальным, очень сложным программным обеспечением, для изучения которого требуется значительное количество времени (полгода или больше) и усилий. Очевидно, что такой подход незаменим для подготовки профессиональных программистов и высококвалифицированных учителей информатики, поэтому он должен применяться при профессиональной подготовке будущих учителей информатики.

Сформулируем общие характеристики СУБД, наиболее удобной для решения задач в рамках первого подхода к обучению проектированию баз данных в курсе ПО ЭВМ. Во-первых, СУБД должна иметь возможности решения задач, изучаемых в курсе ПО ЭВМ. Это создание:

• 1)    таблиц (и установка связей между ними);

• 2)    различных типов запросов (на выборку, обновление, добавление, удаление, создание таблицы, перекрестный запрос);

• 3)    форм ввода и вывода информации, кнопочных форм;

• 4)    приложения для работы с базами данных;

• 5)    публикаций отчетов в Интернете.

• 6)    интерактивных веб-приложений для работы с данными;

• 7)    отчетов, включающих таблицы и графики, для печати.

Во-вторых, СУБД должна иметь графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс проектирования базы данных, создавать объекты базы данных, задавать их свойства, определять их функциональность. В-третьих, СУБД должна быть широко освещена в учебно-методической литературе.

Анализируя СУБД, мы пришли к выводу, что все поставленные задачи можно решить, используя СУБД MS Access, которая входит в состав Microsoft Office, а также доступна как самостоятельный продукт. В программу изучения СУБД могут быть включены следующие лабораторные работы.

Лабораторная работа 1 . Создание базы данных, состоящей из двух таблиц.

Цели работы:

• 1)    познакомиться с основными понятиями баз данных;

• 2)    научиться создавать таблицы баз данных в режиме «Конструктор»; сохранять и открывать базу данных; распечатывать таблицы; удалять таблицы; создавать таблицы базы данных в режиме «Таблицы»; создавать ключевые поля; создавать поле подстановки; создавать схему данных; устанавливать связь между таблицами типа «один ко многим»; создавать формы для ввода данных в таблицы.

• 3)    освоить переход из режима «Конструктор» в режим «Таблицы»; способы заполнения и редактирования таблиц базы данных; сортировку значений таблицы; поиск записей по образцу;

В отчете о выполнении лабораторной работы учителям предлагается следующее.

• 1.    Выполнить задания.

  • 1.1.    Перечислите основные понятия баз данных.

  • 1.2.    Перечислите условия, которым должны удовлетворять две таблицы, что бы между ними можно было установить связь «один к одному».

  • 1.3.    Перечислите условия, которым должны удовлетворять две таблицы, что бы между ними можно было установить связь «один ко многим».

  • 1.4.    Охарактеризуйте объекты MS Access.

• 2.    Ответить на вопросы.

  • 2.1.    Какие способы создания таблиц существуют в MS Access?

  • 2.2.    Как осуществляется сортировка значений таблицы?

  • 2.3.    Как осуществляется поиск записей по образцу?

  • 2.4.    Что такое поле подстановки? Как его создать?

  • 2.5.    В чем суть связи между таблицами «один к одному»?

  • 2.6.    В чем суть связи между таблицами «один ко многим»?

  • 2.7.    В чем суть связи между таблицами «многие ко многим»?

  • 2.8.    Что такое «условие целостности»?

  • 2.9.    Что такое «каскадное удаление записей»?

  • 2.10.    Что такое «каскадное обновление записей»?

  • 2.11.    Что такое «главная» и «подчиненная» таблица?

  • 2.12.    Что такое «поле со списком»?

  • 2.13.    Что такое ключевое поле?

Лабораторная работа № 2. Создание форм.

Цели работы:

• 1)    научиться создавать таблицы баз данных с помощью «Мастера таблиц»; использовать фильтры в таблице; создавать формы ввода-вывода; создавать кнопочные формы;

• 2)    закрепить навыки по добавлению и удалению записей; по заполнению и редактированию таблиц базы данных.

В отчете о выполнении лабораторной работы учителям предлагается следующее.

• 1.    Выполнить задания.

  • 1.1.    Используя фильтрацию, выберите из таблиц информацию в соответствии с заданным критерием. Результат скопируйте в отчет и укажите применяемый фильтр.

  • 1.2.    Создайте формы в соответствии с заданными критериями.

  • 1.3.    Перечислите все способы создания таблиц в MS Access.

• 2.    Ответить на вопросы.

  • 2.1.    Как создать таблицу с помощью «Мастера таблиц»?

  • 2.2.    В каких случаях рекомендуется создавать таблицу с помощью «Мастера таблиц»?

  • 2.3.    Что такое фильтрация записей?

  • 2.4.    Как осуществляется фильтрация записей?

  • 2.5.    Какие операторы используются для создания фильтра?

  • 2.6.    Как внедрять OLE-объекты в таблицы MS Access?

  • 2.7.    Как создать схему данных?

  • 2.8.    Для чего предназначены формы ввода-вывода?

  • 2.9.    Какие способы создания форм существуют в MS Access?

  • 2.10.    Как создать форму с помощью «Мастера»?

  • 2.11.    Для чего предназначены кнопочные формы? Как создать кнопочную форму?

  • 2.12.    Что такое автоформа? Как создать автоформу?

  • 2.13.    Как создать форму в режиме «Конструктор»?

  • 2.14.    Как создать форму вывода (операция редактирования данных запрещена)?

Лабораторная работа № 3 . Создание и использование запросов.

Цели работы:

• 1)    познакомиться с основными видами запросов;

• 2)    научиться создавать запросы на выборку различными способами; создавать запросы: на обновление, на добавление, на удаление, перекрестные запросы, на создание таблиц; создавать вычисляемое поле;

• 3)    закрепить навыки по созданию и редактированию таблиц.

В отчете о выполнении лабораторной работы учителям предлагается следующее.

• 1.    Выполнить задания.

  • 1.1.    Составьте запросы в соответствии с заданными критериями.

  • 1.2.    Результаты выполнения первого задания оформите в виде табл. 1.

• 2.    Ответить на вопросы.

  • 2.1.    Что такое запрос?

  • 2.2.    Какие способы создания запросов существуют в MS Access?

  • 2.3.    Перечислите типы запросов, используемые в MS Access.

  • 2.4.    Что такое вычисляемое поле? Как создать вычисляемое поле?

  • 2.5.    Как создать запрос на выборку? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

  • 2.6.    Как создать запрос на обновление? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

  • 2.7.    Как создать запрос на добавление? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

  • 2.8.    Как создать запрос на удаление? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

  • 2.9.    Как создать запрос на создание таблицы? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

  • 2.10.    Как создать перекрестный запрос? Какой синтаксис этого запроса на языке SQL?

Таблица 1

№ задачи	Результат запроса	Тип запроса	Запрос на языке SQL
(ОБРАЗЕЦ)	Десять самых дорогих товаров	На выборку	SELECT TOP 10 Товары.Марка AS СамыеДорогиеТовары, Товары.Цена FROM Товары ORDER BY Товары.Цена DESC ;

Лабораторная работа № 4. Создание отчетов.

Цели работы:

• 1)    научиться создавать отчеты с помощью «Конструктора»; создавать отчеты с помощью «Мастера отчетов»; создавать автоотчет в столбец на основании запроса;

• 2)    освоить основные приемы изготовления надписей на конвертах и наклейках.

В отчете о выполнении лабораторной работы учителям предлагается следующее.

• 1.    Выполнить задания.

  • 1.1.    Составьте отчеты по заданным критериям.

  • 1.2.    Составьте отчеты, выбирая разные макеты.

  • 1.3.    Составьте отчеты, выбирая разные стили.

• 2.    Ответить на вопросы.

  • 2.1.    Что такое отчет?

  • 2.2.    Какие способы создания отчетов существуют в MS Access?

  • 2.3.    Перечислите типы отчетов, используемые в MS Access.

  • 2.4.    Какую структуру имеет отчет в MS Access? Какое назначение у каждой из областей отчета в MS Access?

  • 2.5.    Как создать автоотчет?

  • 2.6.    Как создать нумерацию страниц отчета?

  • 2.7.    Как создать отчет с помощью «Мастера»?

  • 2.8.    Как создать отчет с помощью «Конструктора»?

  • 2.9.    Как пронумеровать записи в отчете?

  • 2.10.    Как подсчитать количество записей в отчете?

  • 2.11.    Как найти и отобразить в отчете сумму каких-либо значений поля?

  • 2.12.    Как вывести на каждой странице отчета текущую дату? Только на титульном листе?

  • 2.13.    Как создать почтовые наклейки? Для чего они используются?

Лабораторная работа № 5 . Проектирование и применение базы данных.

Цели работы:

• 1)    познакомиться с этапами проектирования баз данных;

• 2)    научиться самостоятельно проектировать базы данных;

• 3)    закрепить навыки по созданию объектов базы данных; по работе с базами данных.

В отчете о выполнении лабораторной работы учителям предлагается следующее.

• 1.    Выполнить задания.

  • 1.1.    Создайте базу данных в соответствии с заданной схемой данных.

  • 1.2.    Самостоятельно спроектируйте базу данных в соответствии с заданными критериями. Например, создайте самостоятельно базу данных «Кулинарная книга», которая хранит собрание кулинарных рецептов, предоставляет пользователю возможность поиска, подбора и сортировки необходимой ему информации, имеет удобный интерфейс.

  • 1.3.    Результаты выполнения задания оформите в виде табл. 2.

• 2.    Ответить на вопросы.

  • 2.1.    Какие действия выполняются при определении целей создания базы данных?

  • 2.2.    Какие действия выполняются при определении объема и типа хранимых данных?

  • 2.3.    Какие действия выполняются при определении способов использования данных?

  • 2.4.    Какие действия выполняются при определении бизнес-правил базы данных?

  • 2.5.    Какие действия выполняются при разработке логической модели базы данных?

  • 2.6.    Какие действия выполняются при разработке физической модели базы данных?

  • 2.7.    Что такое ограничение целостности? Для каких объектов базы данных они могут быть заданы?

  • 2.8.    Для каких целей создаются ограничения целостности? Каким образом?

Таблица 2

База данных «Кулинарная книга»

Объект	Название	Описание
Таблицы
Формы
Запросы
Отчеты

Предложенные лабораторные работы разработаны по следующим направлениям: особенности проектирования баз данных в СУБД MS Access, технология проектирования баз данных в СУБД MS Access. Можно выделить уровни алгоритмической компетентности будущих учителей информатики при изучении проектирования баз данных и СУБД.

Первый уровень – операционный: студент знает основные операции, приемы и методы работы с СУБД, из которых складывается процесс решения задач, умеет производить разрозненные операции этого процесса; интерес к решению задач не проявляет или он отсутствует.

Второй уровень – средний: студент знает основные операции, приемы и методы работы с СУБД; владеет осознанно всей структурой процесса создания и обработки базы данных; умеет обосновывать выполняемые операции; осуществлять анализ задачи и на его основе решать типовые задачи; проявляет ситуативный интерес к решению задач.

Третий уровень – хороший: студент знает основные операции, приемы и методы работы с СУБД; осознанно владеет всей структурой процесса создания и обработки базы данных; умеет систематизировать и проводить анализ отдельных свойств разрабатываемой базы данных; сравнивать результаты и делать выводы из приведенного сравнения для последующей модернизации созданного алгоритма решения задачи; выделять существенные признаки, свойства объекта; проявляет устойчивый интерес к решению задач.

Четвертый уровень – высший: студент умеет проводить обобщения, переносить свои знания при решении одной задачи на класс других задач; применяет полученные знания в нестандартных ситуациях; проявляет высокий интерес к решению задач, постоянную неудовлетворенность достигнутым, ищет новые пути решения разнообразных задач.

Таким образом, достижение положительных результатов в формировании алгоритмической компетентности будущих учителей информатики при изучении баз данных и СУБД было достигнуто благодаря созданию условий по реализации основных принципов компетентностного подхода, обеспечивающих реализацию процесса формирования как целостной системы. Использование лабораторных работ при подготовке будущих учителей информатики способствует формированию у них алгоритмической компетентности и позволяет построить целостный педагогический процесс.