ВКР_Захаров_презентация_финальная_по_стилю_курсовой

1.

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный педагогический университет»
Бийский филиал имени В.М. Шукшина
Институт естественных наук и профессионального образования
Кафедра математики, физики, информатики
Изучение основ проектирования баз данных
на уроках информатики в старших классах школ
и группах СПО
Выпускная квалификационная работа
Выполнил студент:
группы Ф-МИ211
Захаров Никита Андреевич
Научный руководитель:
канд. физ.-мат. наук, доцент
Шилинг Галина Сергеевна
2026

2.

Актуальность: обусловлена ростом объемов данных и цифровизацией общества. Базы данных становятся одной из ключевых основ хранения,
структурирования и обработки информации. При этом в образовательной практике сохраняется проблема: изучение баз данных нередко сводится к
отдельным операциям в СУБД или формальному освоению SQL, тогда как логика проектирования — анализ предметной области, выделение сущностей,
построение связей и обоснование структуры — раскрывается недостаточно.
Проблема исследования: как выстроить методику обучения основам проектирования баз данных так, чтобы она была доступной для старшеклассников и
одновременно профессионально значимой для студентов СПО.
Тема исследования: «Изучение основ проектирования баз данных на уроках информатики в старших классах школ и группах СПО».

3.

Цель исследования: разработать методическую систему преподавания основ проектирования баз данных для старшеклассников и студентов СПО.
Объект: процесс обучения информатике в старших классах общеобразовательной школы и в группах среднего профессионального образования.
Предмет: методические подходы, содержание, формы и средства преподавания основ проектирования баз данных с учетом специфики обучающихся.
Гипотеза: обучение будет более результативным, если строить его как поэтапную методическую систему, включающую освоение ключевых понятий,
моделирование предметной области и практическую реализацию базы данных в доступных программных средах.

4.

Задачи и методы исследования
Задачи:
Методы исследования:
— проанализировать научно-педагогическую и методическую литературу по проблеме
обучения основам проектирования баз данных;
— раскрыть базовые понятия теории баз данных, доступные для усвоения
старшеклассниками и студентами СПО;
— проанализировать программные средства обучения и определить критерии их
отбора;
— определить содержание обучения с учетом образовательных стандартов и
особенностей подготовки;
— разработать методическую систему обучения, включая комплекс практических
заданий.
Теоретические: анализ литературы, нормативных документов, учебнометодических материалов, сравнение и обобщение.
Практические: моделирование методической системы, разработка
комплекса лабораторно-практических работ, педагогический эксперимент
и анализ результатов апробации.

5.

Теоретические основы проектирования баз данных
В первой главе рассмотрены основные понятия базы данных и проектирования. В образовательном процессе важно обеспечить баланс между научной
строгостью и доступностью: обучающиеся должны понимать не только отдельные команды, но и логику организации данных.
Понятие
Содержание
База данных
организованная совокупность взаимосвязанных данных
СУБД
программная среда для создания, хранения и обработки данных
Реляционная модель
представление данных в виде таблиц, полей и записей
Первичный ключ
поле, однозначно идентифицирующее запись
Внешний ключ
поле, связывающее таблицы между собой
Проектирование БД
анализ предметной области, выделение сущностей, атрибутов и связей

6.

Обзор программных средств для обучения базам данных
Выбор программного обеспечения рассматривается как важное методическое решение. Для начального уровня приоритетны доступность, простота, наглядность и
отсутствие сложной настройки. Для СПО важна профессиональная направленность и возможность работы с клиент-серверными СУБД.
Инструмент
Тип
Сложность
Рекомендуемая аудитория
SQLite + DB Browser
встраиваемая СУБД
низкая
старшие классы, начальный уровень СПО
Microsoft Access
файл-серверная СУБД
средняя
школы и колледжи с лицензиями MS Office
MySQL + Workbench
клиент-серверная СУБД
средняя
СПО, углубленное изучение
PostgreSQL + pgAdmin
клиент-серверная СУБД
высокая
СПО, продвинутый уровень
DB Fiddle
веб-сервис
очень низкая
демонстрации и быстрые эксперименты
Вывод: для начального обучения наиболее целесообразна связка SQLite + DB Browser, а для СПО оправдан переход к MySQL, PostgreSQL и средствам
визуального моделирования.

7.

Сравнение образовательных результатов
Цели и результаты обучения различаются по глубине, самостоятельности и профессиональной направленности. В школе акцент делается на общей информационной
культуре и базовых действиях, в СПО — на проектировании и реализации информационных систем.
Компетенция
Старшие классы школы
СПО
Понимание назначения БД
общее представление, примеры из жизни
профессиональное понимание, типы СУБД
Проектирование БД
простые БД из 2–3 таблиц
сложные БД, ER-диаграммы, нормализация
Знание SQL
простые запросы к одной таблице
соединения, подзапросы, группировка
Работа с СУБД
графический интерфейс, SQLite/Access
клиент-серверные СУБД, администрирование
Практические проекты
учебные примеры: журнал, библиотека
реалистичные информационные системы

8.

Методика обучения в старших классах
Для старшеклассников методика строится на принципах доступности, наглядности, поэтапности и связи с содержанием школьной информатики. Обучение
начинается с проблемной ситуации: например, с необходимости создать информационную систему учета результатов практических работ по информатике.
Методическая логика обучения:
Пример простого запроса:
1) переход от неструктурированного описания данных к таблице;
2) выделение полей и записей;
3) введение первичного ключа через проблему уникальности;
4) переход к нескольким связанным таблицам;
5) выполнение простых SQL-запросов;
6) итоговый мини-проект и защита результата.
SELECT * FROM Учащиеся;
SELECT Фамилия, Имя
FROM Учащиеся;
SELECT * FROM Учащиеся
WHERE Фамилия LIKE "И%";
Итог: школьники осваивают проектирование через знакомые
учебные ситуации, а не через абстрактные определения.

9.

Пример визуализации связи в школьном обучении
Переход к множественным таблицам осуществляется через расширение исходной учебной задачи. Вместо одной общей таблицы учащиеся выделяют отдельные
таблицы «Учащиеся» и «Результаты_работ». Поле ID_учащегося выступает внешним ключом и связывает результат с конкретным учеником.
Рисунок — схема связи «один-ко-многим» между таблицами «Учащиеся» и «Результаты_работ».

10.

Методика обучения в группах СПО
Для студентов СПО методика имеет более выраженную профессиональную направленность. Базы данных рассматриваются не только как учебная тема, но и как
инструмент будущей профессиональной деятельности в сфере информационных систем и программирования.
Этап обучения
Содержание деятельности
Анализ предметной области
система технической поддержки: пользователи, специалисты, заявки, категории, статусы
Концептуальное моделирование
выделение сущностей и атрибутов, построение ER-диаграммы
Логическое проектирование
переход к таблицам, выбор типов данных, первичных и внешних ключей
Реализация в СУБД
создание таблиц, ограничений, заполнение тестовыми данными
SQL и проект
SELECT, WHERE, ORDER BY, COUNT, INNER JOIN; защита мини-проекта
Ключевая идея: сочетание визуального моделирования, практической работы в СУБД и профессионально ориентированного проекта.

11.

ER-диаграмма системы технической поддержки
В качестве сквозной предметной области используется информационная система учета заявок пользователей в службе технической поддержки. Такая область близка
специальности 09.02.07 и позволяет последовательно пройти все этапы проектирования базы данных.
Схема демонстрирует связи «один-ко-многим» между пользователями, специалистами, категориями, статусами и заявками.

12.

Проблемы существующих учебных программ
Во второй главе также проанализированы типичные недостатки существующих программ и методик преподавания баз данных. Эти проблемы снижают мотивацию и
мешают формированию практических навыков проектирования.
Методическая проблема
Последствия
Способ устранения
Чрезмерная формализация
непонимание, демотивация
интуитивные объяснения на примерах
Недостаток визуализации
непонимание структуры БД
обязательное использование ER-диаграмм
Преждевременная сложность SQL
перегрузка и формальное запоминание
постепенное усложнение запросов
Мало практики
отсутствие устойчивых навыков
60–70% времени на практические занятия
Неподходящие инструменты
технические трудности
выбор простых и доступных СУБД
Отсутствие дифференциации
часть студентов не успевает, часть скучает
разноуровневые задания

13.

Практическая часть исследования
Третья глава посвящена разработке и экспериментальной проверке методики. Практическая часть построена на основе дисциплины ОПЦ.08 «Основы проектирования
баз данных» для специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование».
Показатель
Характеристика
Дисциплина
ОПЦ.08 «Основы проектирования баз данных»
Специальность
09.02.07 «Информационные системы и программирование»
Группа
Ф-ИСиП241спо
Количество студентов
17 человек
Объем аудиторной работы
42 часа: 16 лекционных, 14 практических, 12 лабораторных
Форма аттестации
экзамен
Компетенции
ОК 09; ПК 11.1; ПК 11.2; ПК 11.3

14.

Комплекс практических и лабораторных работ
Разработанный комплекс включает 7 практических и 6 лабораторных работ. Их последовательность отражает полный цикл проектирования базы данных: от анализа
предметной области до реализации, выполнения запросов и защиты мини-проекта.
Блок
Содержание
Результат
Практические работы 1–3
анализ предметной области, выделение сущностей и атрибутов, построение инфологической модели описание предметной области и ER-диаграмма
Практические работы 4–7
переход к реляционной модели, нормализация, проектирование запросов, подготовка мини-проекта
реляционная схема и проектная документация
Лабораторные работы 8–10
ознакомление с СУБД, создание таблиц, настройка ключей и ограничений
связанная структура базы данных
Лабораторные работы 11–13
заполнение тестовыми данными, выполнение SQL-запросов, защита и корректировка проекта
итоговый мини-проект
Сквозная предметная область: информационная система учета заявок пользователей в службе технической поддержки.

15.

Методические рекомендации и оценивание
Разработанная методика предполагает, что каждое занятие сочетает объяснение, демонстрацию, самостоятельную работу и анализ ошибок. Оценивание строится не
только по факту выполнения задания, но и по качеству проектных решений.
Этап занятия
Содержание
Актуализация
повторение понятий и связь с предыдущей работой
Постановка задачи
профессионально ориентированная ситуация
Демонстрация
Самостоятельная работа
Проверка и рефлексия
Критерий оценки
Макс. балл
анализ предметной области
5
ER-диаграмма
5
логическая структура БД
5
реализация в СУБД
5
SQL-запросы
5
оформление и защита
5
образец действия в СУБД или на схеме
создание таблиц, связей или запросов
анализ результата, типичных ошибок и выводов

16.

Педагогический эксперимент: динамика средних баллов
Эффективность методики проверялась в группе Ф-ИСиП241спо численностью 17 студентов. Эксперимент включал входную диагностику, формирующий этап и итоговую
проверку. Оценивание проводилось по критериям, связанным с пониманием понятий, проектированием структуры, SQL и защитой проекта.
Критерий
До
После
Динамика
Понимание основных понятий БД
2,4
4,0
+1,6
Выделение сущностей и атрибутов
2,1
3,9
+1,8
Определение ключей и связей
1,9
3,8
+1,9
Создание таблиц и ограничений
2,0
3,7
+1,7
Составление SQL-запросов
1,8
3,6
+1,8
Оформление и защита мини-проекта
2,2
3,9
+1,7

17.

Итоговые уровни подготовки студентов
После апробации сократилось количество студентов с низким уровнем подготовки и увеличилось число обучающихся со средним и высоким уровнем. Это
подтверждает практическую результативность предложенного подхода.
Уровень
До апробации, чел.
До апробации, %
После апробации, чел.
После апробации, %
Высокий
2
11,8
7
41,2
Средний
6
35,3
8
47,0
Низкий
9
52,9
2
11,8
Всего
17
100
17
100
Вывод: поэтапная методика, объединяющая моделирование, практическую реализацию и защиту проекта, способствует росту уровня
сформированности умений проектирования баз данных.

18.

Приложение: технологические карты занятий
В приложении представлены пять технологических карт, которые конкретизируют разработанную методику и могут использоваться преподавателем при организации
занятий по дисциплине «Основы проектирования баз данных».
Технологическая карта
Основная направленность
1. Основные понятия баз данных
введение понятий БД, СУБД, таблицы, поля и записи
2. Анализ предметной области
выделение сущностей, атрибутов и связей
3. Построение ER-диаграммы
визуальное моделирование структуры базы данных
4. Переход к реляционной схеме
нормализация, ключи, типы данных и ограничения
5. SQL-запросы и реализация
создание объектов БД, выполнение запросов и оформление результата
Практическая значимость: материалы могут быть адаптированы к разным программным средам и использоваться учителями информатики и
преподавателями СПО.

19.

Заключение
В результате исследования разработана методическая система преподавания основ проектирования баз данных для старших классов и групп СПО. В
работе раскрыты теоретические основы темы, проведен анализ программных средств, предложены методические подходы для разных категорий
обучающихся, разработан комплекс лабораторно-практических работ и технологические карты занятий.
Педагогический эксперимент показал положительную динамику результатов: количество студентов с низким уровнем подготовки сократилось, а число
обучающихся со средним и высоким уровнем увеличилось. Это подтверждает эффективность поэтапной методики, сочетающей наглядное
моделирование, практическую реализацию базы данных и проектную защиту.
Спасибо за внимание. Готов ответить на ваши вопросы.
Цель работы достигнута, гипотеза подтверждена.