Построение системы обучающих заданий по изучению основных понятий баз данных, с целью развития познавательной активности школьников

Изучение основ СУБД должно начинаться с рассмотрения алгоритмов работы восьми основных операций:

1. Традиционные операции над множествами: объединение, пересечение, вычитание и декартово произведение (все они модифицированы с учетом того, что их операндами являются отношения, а не произвольные множества).

2. Специальные реляционные операции: выборка, проекция, соединение и деление.

Для этого учащимся предлагаются определенные, специальным образом подобранные задачи, которые им предстоит решить, используя какой-либо язык программирования (например, Turbo Pascal). Причем возможно решение задач на трех уровнях:

I уровень: задачи на 8 основных операций реляционной алгебры на двумерных числовых массивах (при этом операции сильно упрощенны, так как используются однотипные данные, без понятия полей, записей, ключей и т.д.);

II уровень: задачи на массивах из записей (происходит некоторое усложнение за счет введения данных разных типов);

III уровень: объектно-ориентированное программирование (операции наиболее приближены к понятиям БД).

На каждом уровне обучения учащимся даются определения операций (в соответствии с принятыми упрощениями) и предлагается реализовать механизм их работы через систему задач. Решая подобные задачи в среде программирования, ученики на самом деле реализуют механизм работы операций реляционной алгебры. Такой подход позволяет не только получить качественный материал для отработки и закрепления навыков работы с основными алгоритмическими конструкциями, использования различных алгоритмов поиска и сортировки данных, но и сформировать у учащихся представление об основных понятиях и принципах работы в базах данных. А это значит, что в дальнейшем при работе с конкретными программами СУБД (например, Microsoft Access) ученики будут понимать, как работает та или иная операция и каким образом можно, например, оптимизировать запрос к определенной базе данных. В качестве примера приведем определения операций и возможные задачи по двумерным массивам. Введем следующие операции по обработке двумерных массивов.

1) Объединение

двух двумерных массивов, имеющих одинаковое число столбцов, – это массив, содержащий совокупность всех строк исходных массивов. Результирующий массив имеет то же количество столбцов, но другое число строк (в общем случае). При этом следует учесть, что если в массивах есть одинаковая строка (строки), то в объединение массивов эта строка войдет один раз.

Например, пусть даны массив А, состоящий из трех столбцов и двух строк, и массив В, состоящий из трех столбцов и трех строк (рис. 1). Их объединением будет массив С.

2) Пересечение

двух двумерных массивов, имеющих одинаковое число столбцов, – это массив, содержащий одинаковые строки исходных массивов. Частный случай пересечения – пустой массив (в случае отсутствия общих строк). В предыдущем примере пересечением массивов будет массив D.

3) Разность

двух двумерных массивов, имеющих одинаковое число столбцов, – это массив, содержащий строки первого массива, отличные от строк второго массива. В частном случае разность массивов А и В может совпадать с массивом А (если массивы не имеют общих строк) или быть пустым массивом (если заданы два одинаковых массива). Например, разность рассмотренных выше массивов А и В будет представлена массивом Е.

Для реализации механизма объединения, пересечения и разности массивов учащимся можно предложить следующую задачу. Центральным моментом каждой из трех программ (для нахождения объединения, пересечения и разности) является проверка наличия одинаковых строк в исходных массивах. При решении этой задачи «в лоб» каждая строка одного массива сравнивается с каждой строкой другого массива, В результате программа получается достаточно простой. Однако временная сложность такого алгоритма порядка n4. Поэтому перед учащимися целесообразно поставить вопрос об оптимизации алгоритма с целью уменьшения временной сложности. Это будет своего рода экспериментальная работа над программой, суть которой – в модификации программы. Кроме того при нахождении пересечения нужно учесть возможность получения пустого массива, а при нахождении разности ученики должны обратить внимание на несимметричность этой операции (разность массивов А и В и разность массивов В и А в общем случае различны).

Статьи по теме:

Формы патриотического воспитания
Патриотическое воспитание младших школьников является одной из основных задач образовательного учреждения. Это сложный педагогический процесс. В основе его лежит развитие нравственных чувств. Патриотическое воспитание детей младшего школьного возраста – это целенаправленный процесс педагогического ...

Технология художественно-эстетического воспитания детей средствами ручного творчества
Основными задачами воспитания детей дошкольного возраста, согласно примерному Положению, являются: охрана жизни и укрепление физического и психического здоровья; обеспечение эмоционального благополучия каждого ребенка; обеспечение физического, социально-нравственного, художественно-эстетического и ...

Процесс решения текстовых задач
Одной из важнейших проблем обучения математике является формирование у учащихся умения решать текстовые задачи. Ответ на требование задачи получается в результате ее решения. Решить задачу в широком смысле этого слова - это, значит, раскрыть связи между данными, указанными условием задачи, и искомы ...