Тема «Информационные системы и базы данных»

Цель изучения данной темы — доведение до учащихся принципов построения классических информационных систем и лежащих как в их основе, так и в основе многих возможностей Internet, баз данных.

Изучать эту тему можно либо начав с общих принципов функционирования информационных систем, а затем перейдя к базам данных, либо наоборот. Практически это не имеет значения.

В обзорной лекции по информационным системам рассказывают о важнейших классах информационных систем:

• информационно-справочных (ИС) и информационно-поисковых (ИПС) «доинтернетовских» системах;

• системах, обеспечивающих автоматизацию документооборота и учета;

• автоматизированных системах управления (АСУ);

• автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП);

• экспертных системах;

• системах автоматизации научных исследований (АСНИ);

• системах автоматизированного проектирования (САПР);

• геоинформационных системах (ГИС) и т.д.

Разумеется, нет ни необходимости, ни возможности детально описывать все эти системы. Первая из указанных выше групп (ИС, ИПС) в значительной мере интегрирована в Internet-технологии, об АСУ, АСУТП, САПР, АСНИ, экспертных системах достаточно дать самые общие представления на уровне функциональных схем. Тем не менее сделать это желательно, поскольку, напомним, данный курс носит в значительной мере общеобразовательный характер. Детализацией данного материала может быть, например, описание элементов автоматизированной системы управления школой.

Если есть возможность углубиться в одну из указанных систем, то, по-видимому, в настоящее время целесообразнее всего ориентироваться на геоинформационные системы, переживающие пепиод бурного развития и интегрирующие в себе элементы некоторых других информационных систем. Изучение ГИС позволяет привлечь знания, полученные в курсе географии, обсудить некоторые проблемы картографии, землепользования, связать их с проблематикой собственно информатики — компьютерной графикой и базами данных. Следует учесть, что ГИС-образование в настоящее время переживает пору расцвета, регулярно выходят учебные пособия, разрабатываются многочисленные компьютерные программы.

При изучении этой интересной темы встает вопрос о программной поддержке. Опыт показывает, что на данном этапе изучения наиболее целесообразно использование ГИС-имитаторов — относительно небольших программ, воспроизводящих функции ГИС, но в отличие от «тяжелых» практически-ориентированных систем легко осваиваемых и допускающих установку на школьных компьютерах.

Изучение баз данных — центральная задача данной темы. Хранение и обработка информации в базах данных — универсальная методология, применяемая независимо от характера данных. В этом смысле данная тема является чрезвычайно ценной для курса информатики гуманитарной направленности.

В современном базовом курсе информатики базам данных уделяется заметное место. Первое, что должен сделать учитель — проанализировать изучавшийся ранее материал по базам данных и реальное наличие у учащихся соответствующих знаний и навыков.

Данная тема является в значительной мере продолжением темы «систематизация информации», в которой вводились основные модели данных, лежащие в основе построения баз данных. Отталкиваясь от этого, напоминаем учащимся устройство реляционных баз данных, базовые понятия: запись, поле, тип поля, ключ, составной ключ и т.д.

Далее, следует провести разговор-напоминание о том, что такое система управления базой данных., ее основных функциях — определение данных, обработка данных, управление данными. Этот разговор не следует привязывать к конкретной СУБД для того, чтобы сформировать у учащихся общие представления о такой важной сфере прикладной информатики.

Далее, перед учителем встает проблема выбора базовой СУБД Для данного курса. Если несколько лет назад выбор обычно осуществлялся (в учебных целях) в пользу dBASE-подобных систем, то в настоящее время это чаще всего наиболее широко распространенная СУБД персональных компьютеров — Access; именно такой выбор мы и рекомендуем для школьного курса. Дополнительным основанием для этого является функциональная полнота СУБД, простота интерфейса, полная интегрированность с такими популярными Программами, как Word, Excel, PowerPoint и др.

Маловероятно, чтобы такая достаточно сложная программа, как Access, изучалась в базовом курсе информатики, и поэтому ей придется посвятить некоторое время. Вначале изучают пользовательский интерфейс (строка заголовка, пиктограмма системного меню, полоса меню, панель инструментов, строка состояния и т.д.). Затем переходят к основным объектам Access: таблицы, запросы, формы, отчеты. Что же касается макросов, также относящихся к основным объектам, то это материал повышенной трудности, который (равно как и модули) годится в качестве дополнительного.

В данном пособии мы не будем детализировать методику изучения указанных понятий. Ее можно уточнить как с помощью специальной литературы, посвященной Access, так и анализируя, к примеру, широко распространенные пособия Н.В.Макаровой и Ю.А.Шафрина, адресованные школьникам (см. рекомендуемую ниже литературу).

Необходимо предостеречь от сведения раздела курса, посвященного базам данных, к изучению лишь одной из программ-СУБД. Непременным элементом изучения должны стать принципиальные вопросы реляционного подхода, такие как нормализация данных, стратегия и методика создания однотабличных и многотабличных баз данных, связывание файлов через общие поля и т.д.

Наконец немаловажно в данном случае и то, на какое содержательное наполнение будет опираться данная тема. Учитывая гуманитарный характер курса, лучше всего строить базы данных с географической, литературоведческой, исторической тематикой.

В качестве дополнительного материала,если позволят время и успехи учащихся, рекомендуется создание макросов для обработки данных в базах данных.

Содержание практической работыпри изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям:

• освоение (повторение) приемов работы в среде Access;

• работа с готовой БД: поиск, сортировка, редактирование, подготовка отчетов;

• разработка проекта БД по данной теме;

• создание БД средствами СУБД Access.

Тема «Информационные модели планирования

И управления»

Цель изучения данной темы — познакомить учащихся с основами применения компьютеров для решения задач оптимизации и планирования. При этом ни о каком «программировании», учитывая направленность курса, речь не идет, работа с программным обеспечением должна вестись на пользовательском уровне.

При включении данной темы в курс информатики для гуманитарной школы разработчики курса исходили из того, что элементарные знания принципов статистической обработки данных и построения простейших экономических моделей являются элементами полноценного гуманитарного образования, а получить эти знания и навыки уместно именно с помощью информационных технологий. Речь здесь не идет о собственно математическом и экономическом образовании — это задача других дисциплин. Современные компьютерные программные средства настолько упростили обработку информации в сфере статистической обработки и экономического планирования, что знакомство с ними стало доступным (и необходимым) на уровне школьного образования.

Начните эту тему с изучения принципов статистической обработки данных. Следует признать, что прикладная статистика, ставшая в школах большинства развитых стран объектом обязательного изучения (разумеется, на эмпирическом уровне), еще не заняла достойного места в отечественной школе.

На простейших примерах поясните учащимся постановку типичных статистических задач, решение которых представляет общечеловеческий интерес. Это статистические оценки величин, полученные на основе статистических выборок в социальных, экономических и иных системах, и достоверность этих оценок, отыскание эмпирических формул зависимости между величинами, исследования наличия корреляций между величинами, подверженными случайному разбросу, получение широко практикуемых экстраполяционных предсказаний и т.п. При этом необходима обзорная лекция о случайных величинах, законах их распределения и простейших характеристиках, по которым о них судят: среднем значении и дисперсии (на самом деле обсуждение ограничивается простейшими моделями распределений, близких к нормальному). Прежде всего на примерах формируют представления о том, насколько достоверно суждение о случайной величине по этим характеристикам. Разумеется, не может быть и речи об изложении на уровне формулирования теорем и использования сколько-нибудь сложных математических формул; напротив, необходима максимальная наглядность, достигаемая путем Регулярного использования гистограмм (столбчатых диаграмм), круговых диаграмм и других хорошо известных средств деловой графики.

Уже на этом этапе максимально используйте возможности компьютерных программ для иллюстрации материала. Все, что предусмотрено в данной теме, можно обслужить средствами одной Программы Excel, что наиболее целесообразно. Многочисленные Функции статистической обработки, встроенные в эту програму и ее графические возможности позволяют это сделать.

Несколько сложнее донести до учащихся методику определения достоверности среднего значения, найденного по случайной выборке. Тем не менее это вполне можно сделать, показав, как находится доверительный интервал при заданной надежности. Разумеется, при изложении данного материала можно ограничиться случаем квазинормальности распределения случайной величины и предполагать столь большой объем выборки, что работают самые простые формулы для оценки доверительного интервала. Опыт показывает, что учащимся старших классов это вполне доступно.

Отыскание эмпирических формул зависимости между величинами, подверженными случайному разбросу, по методу наименьших квадратов, представляется весьма несложным при наличии специального программного обеспечения (встроенного в Excel). Главное — донести до учащихся саму идею о том, что функциональная зависимость между величинами, детально изучаемая в школьном курсе математики, на практике находится отнюдь не однозначно, особенно при исследовании сложных социальных систем. На практике же все сводится к вводу в готовую программу некоторых наборов чисел, причем, учитывая характер курса, расчетные формулы метода наименьших квадратов можно вообще не приводить.

Идея корреляционной зависимости между величинами столь проста, что понимание достигается всего на двух-трех примерах. Примеры эти могут быть взяты из социальной сферы, базироваться на исторических, литературоведческих данных и т.д. Вполне достаточно ограничиться при этом случаем линейной корреляции и вычислением коэффициента регрессии. Соответствующие программы встроены в Excel.

Точно так же идея о возможности предсказания будущих значений некоторой величины, если известны ее значения на некотором временном ряду, совершенно не противоречит интуиции. Соответствующие возможности экстраполяции также заложены в одну из программ пакета Excel.

Наконец, идея поиска оптимальных решений простейших экономических задач также несложна в постановке. Достаточно ограничиться обсуждением идей так называемого линейного программирования, и, учитывая ситуацию, не обсуждать никаких математических методов. Изучение симплекс-метода — не для курса гуманитарной ориентации; наша задача показать учащимся, что информационные технологии позволяют, понимая существо задачи, вводить данные и получать ответы.

Следует учесть, что методика обучения математическим знаниям без изучения математического аппарата, но с активной опорой на информационные технологии, разработана совершенно недостаточно. Сказанное выше — лишь некоторые наводящие соображения. Вместе с тем такой подход в сфере гуманитарно-ориентированного образования вполне имеет право на существование и способствует становлению не только информационной, но и математической культуры.

Содержание практической работыпри изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям:

• освоение (повторение) приемов работы с табличным процессором Excel;

• решение задач статистической обработки данных путем использования встроенных функций Excel; оформление отчета;

• решение задач прогнозирования путем использования встроенных функций Excel; оформление отчета;

• решение задач на поиск оптимальных решений путем использования встроенных функций Excel; оформление отчета.

Требования к знаниям и умениям

Учащихся

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: