Методика обучения темам «Базы данных» и «Анализ данных» в базовом и углубленном курсе школьной информатики

Такой комплексный подход поможет учащимся усвоить основы работы с базами данных, развить навыки анализа информации и сформировать практические навыки работы с базами данных, что впоследствии будет полезно как при профессиональной деятельности, так и в повседневной жизни.2.3Разработка типовых заданий для языка SQL различного уровня. Описание задач и методика их решенияКогда разрабатываются типовые задания для языка SQL, важно учитывать различные уровни сложности, чтобы адаптировать их под разные уровни учащихся. Вот несколько примеров заданий разного уровня сложности:Простой уровень.На простом уровне задание по языку SQL обычно включает в себя базовые операторы и функции языка. Вот несколько примеров типовых заданий на простом уровне:Выборка данных: например, "Выберите всех учеников из таблицы ''".Фильтрация данных: например, "Выберите учеников из таблицы 'Students' с возрастом старше 10 лет".Сортировка данных: например, "Выберите всех учеников из таблицы 'Students' и отсортируйте их по алфавиту по имени".Простые агрегатные функции: например, "Подсчитайте количество записей в таблице 'Students'".Обновление данных: например, "Обновите данные ученика с идентификатором 123, изменив его возраст на 14 лет".Такие задания направлены на то, чтобы школьники понимали базовые операции языка SQL и могли применять их для манипулирования данными в базе данных.Задача: Выбрать всех учеников из таблицы "Students".Методикарешения:SELECT * FROM Students;Средний уровень.На среднем уровне задания по языку SQL обычно включают в себя более сложные запросы и операции, такие как условия, объединение таблиц и агрегатные функции. Вот несколько примеров типовых заданий на среднем уровне:Фильтрация данных с использованием условий: например, "Выберите учеников из таблицы 'Students' с возрастом между 10 и 14 годами".Объединение таблиц: например, "Выберите список учеников и информацию о их курсах из таблиц 'Students' и 'Courses', используя соединение таблиц".Использование агрегатных функций: например, "Подсчитайте количество учеников, зарегистрированных на каждом курсе".Обновление и удаление данных: например, "Обновите данные учеников, уменьшив возраст на 1 год для всех учеников младше 16 лет".На этом уровне учащиеся начинают применять более сложные концепции, такие как связывание данных из разных таблиц и применение более сложных условий для фильтрации и сортировки данных.Задача: Выбрать всех учеников из таблицы "Students", у которых возраст больше 14 лет.Методикарешения:SELECT * FROM Students WHERE age > 14;Сложный уровень.На сложном уровне задания по языку SQL включают в себя более продвинутые и сложные запросы, манипуляции данными и оптимизацию запросов. Вот несколько примеров типовых заданий на сложном уровне:Вложенные запросы: например, "Выберите учеников из таблицы 'Students' с наилучшими оценками на экзаменах".Использование оконных функций: например, "Рассчитайте среднюю оценку учеников, используя оконную функцию для разбиения данных по курсам".Создание временных таблиц и представлений: например, "Создайте представление, отображающее информацию о средней оценке учеников по курсам".Оптимизация запросов: например, "Оптимизируйте запрос для выборки данных, чтобы улучшить производительность".На этом уровне учащиеся применяют более сложные концепции, используют продвинутые SQL-операторы и функции, а также оптимизируют выполнение запросов для получения более эффективных результатов. Эти задания могут требовать более глубокого понимания структуры базы данных и функций языка SQL.Задача: Вывести список учеников и сумму изучаемых ими предметов из таблиц "Students" и "Subjects", используя соединение таблиц.Методикарешения:SELECT Students.name, SUM(Subjects.credits)FROM StudentsJOIN Enrollments ON Students.student_id = Enrollments.student_idJOIN Subjects ON Enrollments.subject_id = Subjects.subject_idGROUP BY Students.student_id;Каждое задание следует внимательно разрабатывать, чтобы оно соответствовало потребностям учащихся и обеспечивало возможность демонстрации их знаний и навыков по языку SQL. Также важно предоставить готовое объяснение к каждому заданию для лучшего понимания учащимися.2.4 Апробация разработанного подходаАпробация разработанного подхода к обучению базам данных может быть осуществлена через проведение пилотного проекта или эксперимента. Вот несколько шагов, которые могут помочь в апробации разработанного подхода:2.4.1. Составление учебного плана: определите цели, задачи и ожидаемые результаты обучения базам данных. Разработайте примеры уроков, заданий и учебных материалов.Цели:- Освоение основных принципов и концепций баз данных.- Понимание работы с реляционными базами данных.- Разработка навыков написания SQL-запросов.- Применение знаний о базах данных на практике.Задачи:- Понимание структуры баз данных и основных терминов.- Умение создавать и заполнять таблицы данными.- Навыки написания основных операторов SQL (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE).- Разработка простых запросов на выборку информации.Ожидаемые результаты:- Понимание основ работы с базами данных.- Навыки создания и управления данными в таблицах.- Умение пользоваться языком SQL для написания запросов.- Применение полученных знаний на практике для анализа и манипулирования данными.Пример урока:- Тема: Введение в базы данных и SQL.- Задачи: Объяснить основные понятия баз данных, показать примеры типовых операторов SQL, провести практические упражнения по созданию и заполнению таблиц данными, а также написанию простых запросов.Примеры заданий:1. Создайте таблицу "Ученики" с полями "Имя", "Возраст", "Курс".2. Вставьте данные в таблицу "Ученики" для нескольких учащихся.3. Напишите запрос на выборку всех учеников старше 10 лет.Учебные материалы:- Теоретические материалы о базах данных и языке SQL.- Презентации, содержащие объяснения и примеры.- Практические задания и упражнения для освоения практических навыков.Такой учебный план поможет ученикам освоить основы работы с базами данных и языком SQL, а также развить практические навыки работы с данными.2.4.2. Подбор учебной группы: выберите учебную группу, где можно провести пилотное обучение, например, студентов вуза или школьников с профильным углублением в информатике.2.4.3. Обучение: проведите уроки и практические занятия в соответствии с разработанным подходом, внимательно отслеживая взаимодействие учащихся с материалами и сам процесс обучения.2.4.4. Сбор обратной связи: после завершения уроков соберите обратную связь учащихся, учителей и руководителей, чтобы оценить эффективность и реакцию на разработанный подход.2.4.5. Анализ результатов: проанализируйте собранную обратную связь и результаты обучения, оцените эффективность подхода, выявите его сильные и слабые стороны.2.4.6. Внесение коррективов: основываясь на анализе результатов, внесите коррективы в разработанный подход, чтобы улучшить его эффективность.Путем пилотного проекта или эксперимента можно выявить, насколько эффективен и эффективно применим разработанный подход к обучению базам данных и внести необходимые изменения для его улучшения.Выводы второй главы- Выполнен анализ существующих программ по изучению темы "Базы данных" в школьном курсе среднего общего образования, что позволило выявить основные элементы, которые необходимо учитывать при формировании учебного плана на углубленном уровне.- Были определены ключевые компетенции и умения, которые необходимо сформировать у учащихся в результате изучения темы "Базы данных" на углубленном уровне, что позволило разработать более эффективные методики обучения и оценки уровня усвоения материала.- Разработаны типовые задания для языка SQL различного уровня, что способствует плавному переходу от простых к более сложным концепциям и позволяет учащимся углубленно изучать основы языка SQL.- Проведенная апробация разработанного подхода показала его эффективность и позволила выявить пути для его дальнейшей оптимизации и совершенствования.ЗаключениеПроанализировав подходы к изучению данной темы, сравнив УМК И.Г.Семакина, Н.Д. Угриновича и Л.Л. Босовой.Так, И.Г. Семакин предлагает в 9 классе в курсе информатики изучение раздела «Хранение и обработка информации в базах данных». На изучение отводится 10 часов, из них 2 контрольные работы. При раскрытии темы автор подчеркивает актуальность умения работы с большими объемами информации, структурирования ее, важность таких умений у современного специалиста в области информационных технологий, мотивируя тем самым учащихся на более внимательное и глубокое изучение темы.Предложена схема изложения учебного материала: основные понятия, система управления базами данных, создание и заполнении баз данных, условия выбора и простые логические выражения, условия выбора и сложные логические выражения, сортировка добавление и удаление записей.Практические работы на компьютере предполагают работу с готовой базой данных: открытие, просмотр, простейшие приемы поиска и сортировки; формирование запросов на поиск с простыми условиями поиска; логические величины, операции, выражения; формирование запросов на поиск с составными условиями поиска; сортировка таблицы по одному и нескольким ключам; создание однотабличной базы данных; ввод, удаление и добавление записей.М.К. Куликова предлагает следующий подход к почасовому разбиению темы: 1-й урок. Введение в тему «Информационные системы. Их классификация»; 2-й урок. Структуры данных. Табличный способ организации данных. Его достоинства. Иерархическая структура. Практическая работа по теме; 3-й урок. Анализ предметной области. Анализ данных. Основные понятия БД; 4-й урок. Основные объекты БД. Реляционные БД. СУБД ACCESS; 5-й урок. Этапы создания БД. Совместная разработка БД; 6-й урок. Построение логических выражений. Создание запросов к БД; 7й урок. Выбор темы проектной работы. Разработка контрольной учебной БД; 8-й урок. Защита проектной работы.В УМК И.Д. Угриновича, тема «Базы данных» раскрывается в 9 и 11х классах. 9-й класс – темы: Базы данных в электронных таблицах; Представление базы данных в виде таблицы и формы; Сортировка и поиск данных в электронных таблицах; Практическая работа. «Сортировка и поиск данных в электронных таблицах». На первой ступени происходит первоначальное знакомство с ключевыми понятиями, описываются области использования баз данных, обосновывается актуальность данного приложения. Автор предлагает изучение темы «Представление базы данных в виде таблицы и формы». Функцию простой СУБД выполняют электронные таблицы. Работать можно с программой Excel (MicrosoftOffice), либо с электронным процессором Calc (OpenOffice, LibreOffice).В 11-м классе более глубоко рассмотрены вопросы: Базы данных, Системы управления базами данных (СУБД), Иерархичные и сетевые базы данных. Учащиеся осваивают технологии создания таблиц, форм и запросов в приложении MicrosoftOfficeAccess.Таким образом, изучение темы "Базы данных" на уровне среднего общего образования играет ключевую роль в формировании информационной грамотности учащихся. На уроках информатики следует акцентировать внимание на изучении методик работы с базами данных, их структуры, возможностей анализа данных и использования информации для принятия обоснованных решений. Помимо того, важно уделять внимание взаимосвязи изучения баз данных с анализом данных, чтобы учащиеся могли понимать, каким образом можно применять полученные знания на практике. Необходимо также обеспечить доступ к современным технологиям и программному обеспечению для работы с базами данных, чтобы учащиеся могли освоить практические навыки анализа данных и использования баз данных в реальных проектах.Изучение баз данных и их взаимосвязь с анализом данных в углубленном курсе школьной информатики на уровне среднего общего образования представляет собой важный элемент подготовки учащихся к информационному обществу и будущей профессиональной деятельности.Список литературы1. Архитектура и технологии IBM eServerzSeries / В.А. Варфоломеев и др. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2015. - 640 c.2. Владимир, Михайлович Илюшечкин Основы использования и проектирования баз данных / Владимир Михайлович Илюшечкин. - М.: Юрайт, 2015. - 516 c.3. Голицына, О. Л. Базы данных / О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. - М.: Форум, 2015. - 400 c.4. Зубов, А. В. Основы искусственного интеллекта для лингвистов / А.В. Зубов, И.И. Зубова. - Москва: РГГУ, 2013. - 320 c.5. Илюшечкин, В. М. Основы использования и проектирования баз данных / В.М. Илюшечкин. - М.: Юрайт, Юрайт, 2013. - 224 c.6. Илюшечкин, В. М. Основы использования и проектирования баз данных. Учебник / В.М. Илюшечкин. - М.: Юрайт, 2014. - 214 c.7. Илюшечкин, В. М. Основы использования и проектирования баз данных. Учебник / В.М. Илюшечкин. - М.: Юрайт, 2015. - 214 c.8. Исаев, Г. Н. Информационные системы в экономике. Учебник / Г.Н. Исаев. - М.: Омега-Л, 2015. - 464 c.9. Карпова, И. П. Базы данных / И.П. Карпова. - М.: Питер, 2013. - 240 c.10. Кириллов, В.В. Введение в реляционные базы данных (+ CD-ROM) / В.В. Кириллов. - М.: БХВ-Петербург, 2016. - 318 c.11. Комплекснозначные и гиперкомплексные системы в задачах обработки многомерных сигналов / Я.А. Фурман и др. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. - 456 c.12. Костин, А. Е. Организация и обработка структур данных в вычислительных системах. Учебное пособие / А.Е. Костин, В.Ф. Шаньгин. - М.: Высшая школа, 2014. - 248 c.13. Кудрявцев, В.Б. Интеллектуальные системы. Учебник и практикум для бакалавриата и магистратуры / В.Б. Кудрявцев, Э.Э. Гасанов, А.С. Подколзин. - Москва: ИЛ, 2016. - 219 c.14. Кузнецов, С. Д. Базы данных. Модели и языки / С.Д. Кузнецов. - М.: Бином-Пресс, 2013. - 720 c.15. Кузнецов, С. Д. Основы баз данных / С.Д. Кузнецов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий, 2017. - 488 c.16. Латыпова, Р. Р. Базы данных. Курс лекций / Р.Р. Латыпова. - Москва: Высшая школа, 2016. - 177 c.17. Мартишин, С. А. Базы данных. Практическое примечание СУБД SQL и NoSOL. Учебное пособие / С.А. Мартишин, В.Л. Симонов, М.В. Храпченко. - М.: Форум, Инфра-М, 2016. - 368 c.18. Миркин, Б. Г. Введение в анализ данных. Учебник и практикум / Б.Г. Миркин. - М.: Юрайт, 2015. - 176 c.19. Нейрокомпьютеры в системах обработки изображений. - М.: Радиотехника, 2013. - 192 c.20. Остроух, А. В. Ввод и обработка цифровой информации / А.В. Остроух. - М.: Академия, 2016. - 288 c.21. Персианов, Вячеслав Венедиктович; Технология Проектирования Информационной Базы Для Педагогических Вузов Страны. / Персианов Вячеслав Венедиктович;. - Москва: Огни, 2016. - 594 c.22. Персианов, Вячеслав Венедиктович; Электронное Образовательное Пространство Педагогического Университета:Формирование, Применение, Проблемы / Персианов Вячеслав Венедиктович;. - Москва: Гостехиздат, 2013. - 195 c.23. Проектирование баз данных. СУБД MicrosoftAccess. Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2013. - 240 c.24. Свиридова, М. Ю. Система управления базами данных Access / М.Ю. Свиридова. - М.: Академия, 2016. - 192 c.25. Советов, Б. Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. - М.: Высшая школа, 2015. - 343 c.26. Стружкин, Н. П. Базы данных. Проектирование. Учебник / Н.П. Стружкин, В.В. Годин. - М.: Юрайт, 2016. - 478 c.27. Фуфаев, Э. В. Базы данных / Э.В. Фуфаев, Д.Э. Фуфаев. - М.: Академия, 2016. - 320 c.28. Фуфаев, Э. В. Базы данных. Учебное пособие / Э.В. Фуфаев, Д.Э. Фуфаев. - М.: Академия, 2014. - 320 c.29. Хомоненко, А. Работа с базами данных в C++ BUILDER / А. Хомоненко. - М.: Книга по Требованию, 2017. - 488 c.30. Цуканова, Н. И. Онтологическая модель представления и организации знаний. Учебное пособие / Н.И. Цуканова. - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - 272 c.