Реферат «Использование баз данных в учебном процессе»

Введение

Возросший интерес к использованию баз данных в учебном заведении можно объяснить следующими причинами: базы данных являются хранилищем специально организованных и логически связанных информационных элементов; состоят из самих данных и их описания; представляют собой сконструированную совокупность фактов, относящихся к определенному предмету.

Предметом работы являются базы данных

Объектом исследования являются особенности применения баз данных учебном процессе.

Цель изучить использование баз данных в учебном процессе, это достигается путем решения следующих задач:

изучить историю развития баз данных;
исследовать использование баз данных в учебном процессе.

1. История развития баз данных

База данных (БД) — поименованная целостная совокупность данных, которая отображает состояние объектов и их отношений в данной предметной области.

Системы управления базами данных (СУБД, DBMS – Database Management System) на протяжении всего пути развития компьютерной техники совершенствовались, поддерживая все более сложные уровни абстрактных данных, заданных пользователем, и обеспечивая взаимодействие компонентов, распределенных в глобальных сетях и постепенно интернирующихся с телекоммуникационными системами.

История развития компьютерной техники – это история непрерывного движения от языка и уровня коммуникации машины к уровню пользователя. Если первые машины требовали от пользователя оформления того, что ему нужно (то есть написания программ), в машинных кодах, то языки программирования четвертого уровня позволяли конечным пользователям, не являющимся профессиональными программистами, получать доступ к информации без детального описания каждого шага, но только с встроенными предопределенными типами данных – например, таблицами.

Последним шагом в этом направлении стала объектно-ориентированная технология, радикально изменившая сферу разработки программного обеспечения уже в 1990-х годах. Объектно-ориентированный подход позволяет упаковывать данные и код для их обработки вместе. Таким образом, практически снимается ограничение на типы данных, позволяя работать на любом уровне абстракции.

Эволюция систем управления информацией шла параллельно этому прогрессу, начиная с низкоуровневых программ, которые, например, напрямую производили операции чтения и записи со всей памятью без ограничения доступа, лентой, цилиндрами и дорожками диска, и более высокоуровневыми средствами – файловыми системами, которые оперировали с такими понятиями, как массивы, записи и индексы для повышения производительности.

Базы данных в свою очередь начинали с модели записей и индексов (ISAM и др.), приобретая со временем способность восстановления после сбоев, проверки целостности данных и возможности работы нескольких пользователей одновременно. Эти ранние модели данных (CODASYL) относились скорее к уровню машинной ориентации. В дальнейшем реляционные базы данных, пришедшие на смену в 1980‑х годах, приобрели механизм запросов, позволяющий пользователю указать требуемое, предоставив СУБД самой оптимальным образом найти результат, используя динамическую индексацию.

Объектно-ориентированные СУБД (ООСУБД) стали разрабатываться с середины 80‑х годов в основном для поддержки приложений САПР. Сложные структуры данных систем автоматизированного проектирования, оказалось, очень удобно оформлять в виде объектов, а технические чертежи проще хранить в базе данных, чем в файлах. Это позволяет обойтись без декомпозиции графических структур на элементы и записи их в файлы после завершения работы с чертежом, выполнения обратной операции при внесении любого изменения. Если типичные реляционные базы данных имеют связи глубиной в два уровня, то иерархическая информация чертежей САПР обычно включает порядка десяти уровней, что требует достаточно сложных операций для “сборки” результата. Объектные базы данных хорошо соответствовали подобным задачам, и эволюция многих СУБД началась именно с рынка САПР.

Между тем рынок САПР был быстро насыщен, и в начале 90‑х годов производители ООСУБД обратили внимание на другие области применения, уже прочно занятые реляционными СУБД. Для этого потребовалось оснастить ООСУБД функциями оперативной обработки транзакций (OLTP), утилитами администратора баз данных (database administrator – DBA), средствами резервного копирования/восстановления и т. д. Работы в данном направлении продолжаются и сегодня, но уже можно сказать, что переход к коммерческим приложениям идет достаточно успешно.

2. Использование баз данных в учебном процессе

Базы данных предназначены для хранения различной информации: текстовой, графической, аудио, видео. В развитые базы данных включаются архивы, содержащие справочный и статистический материал за длительный промежуток времени.

Базы данных обеспечивают использование одних и тех же данных в различных приложениях, допускают решение задач планирования, проектирования, исследования, причем информация, хранящаяся в базах данных, связана между собой.

Например, если имеются список обучаемых, учителей, родителей, результаты контроля знаний по разным темам и предметам, посещаемости занятий, результаты учебной деятельности обучаемых по различным дисциплинам, информация об имеющейся методической документации, можно провести анализ данной информации.

В процессе функционирования баз данных для систематизации, хранения и представления информации используются специальные сервисные программные средства — системы управления базами данных (СУБД). Системы управления базами данных играют центральную роль в их функционировании как хранилища специально организованных и логически связанных информационных элементов.

В настоящее время термины «база данных» и «система управления базами данных» употребляются как относящиеся к компьютерам, в общем смысле термин «база данных» можно применить к любой совокупности связанной информации, объединенной по определенному признаку. Например, в качестве базы можно рассматривать расписание занятий или посещаемости учеников в школе.

Существует огромное количество программ, которые позволяют организовать информацию и поместить ее в таблицу. Однако это не означает, что любая из программ предоставляет широкие возможности по эффективному управлению базой данных. Например, программы подготовки текстов имеют очень ограниченные возможности при их использовании в качестве систем управления базами данных.

Основное назначение баз данных — быстрый поиск содержащейся в них информации. Компьютерные базы данных обеспечивают высокую скорость поиска информации. В таких базах данных пользователь может выполнить поиск как по фамилии, так и по адресу абонента. Кроме того, компьютерные базы данных обладают высокой компактностью. База данных, содержащая несколько тысяч записей, может поместиться на одной дискете.

Педагогу полезно знать о том, что базы данных могут использоваться в учебном процессе в целях оперативного управления учебным заведением, для самостоятельной работы всех участников учебного процесса с разнообразной информацией, контроля за ходом учебного процесса и анализа данных. С развитием цифровых технологий развиваются базы данных, в которых учитель и ученик могут найти и переписать короткие видео- или аудиозаписи, а затем представить их на уроке.

Ведя поиск материалов в Интернете, учитель может потерять время и в конце концов ничего не найти, тогда как на образовательных порталах, специально сделанных для конкретного предмета, значительно проще найти нужный для урока материал.

Рассмотрим, каким образом база данных позволяет учителю решать различные административные вопросы. База данных представляет собой ряд модулей для регистрации оценок, посещаемости и дисциплины. Они могут работать независимо друг друга или в режиме интеграции, исключая повторяющиеся входные данные. Существует также гибкая система безопасности. Каждому учителю предоставляется доступ к разрешенной только ему информации. Доступ устанавливается администрацией школы. Управления школой может быть установлена для большого количества пользователей, связанных между собой школьными локальными сетями. База данных может содержать информацию о накопленном практическом опыте педагогов, методистов разнообразную информацию для руководителей и управленцев.

Выделим возможности использования баз данных разными категориями пользователей (учениками, родителями, учителями):

доступ пользователей к программе, осуществляемый с помощью идентификационной карты и пароля;
предоставление демографической информации о родителях, учителях, об оценках учеников и их посещаемости;
предоставление списка предметов классов с фотографиями всех учеников;
предоставление информации об оценках учеников в настоящее время и сравнение их с предыдущими оценками;
сведения о посещаемости занятий;
текстовые или аудио комментарии учителя для каждого ученика, класса;
предоставление информации о достижениях учеников (грамоты, медали), копий работ учеников с оценками;
неограниченные архивы информации.

В качестве примера рассмотрим базу данных учащихся школы. Здесь должны быть зарегистрированы все ученики, их оценки и даже время, которое ушло на выполнение того или иного задания, а также должна быть предусмотрена возможность просмотра письменных ответов учеников или прослушивания устных ответов. Результаты могут быть представлены в виде диаграмм или графиков, перенесены в другие документы для редактирования.

Дальнейший поиск в области создания и использования баз данных в системе образования привел к появлению так называемых баз знаний. База знаний является более сложной системой, которая представляет собой организованную совокупность знаний, хранящихся в памяти компьютера. Эти знания представлены в форме, которая допускает автоматическое или автоматизированное использование данных знаний на основе реализации возможностей средств информационных технологий.

База знаний учебного назначения представляет собой информационную систему, содержащую, во-первых, систематизированные сведения из определенной предметной области, во-вторых, модель конкретной предметной области (определенный объем учебной информации по этой дисциплине), а также данные о формируемых умениях обучаемого и способах использования этих умений.

Учебная информация в базах знаний может быть представлена в виде текста, графиков, иллюстраций, анимационных роликов, видеофрагментов. Данные о формируемых умениях обучаемого обрабатываются в системе управления базами знаний с помощью специальных языков, что позволяет контролировать процесс обучения и управлять им. По своим возможностям базы знаний представляют собой упрощенный вариант экспертной обучающей системы или ее часть.

Другим не менее актуальным примером может быть создание базы данных загруженности классов, которая будет хранить в себе расписание занятий всех групп обуччающихя с указанием аудитории в которой будет проводиться занятия, фамилией преподавателя. Данный проект позволит в дальнейшем в кратчайшие сроки составлять расписание занятий, вносить изменения в случае необходимости и производить расчет нагрузки преподавателей. Если же реализовать доступ к данной базе данных в локальной сети школы, то возможно практически мгновенно получить подробную информацию о свободных аудиториях – для проведения дополнительных занятий, о местонахождении того или иного преподавателя или группы, и даже о количестве обучающихся находящихся в данный момент на занятиях.

Создание же базы данных успеваемости обучающихся – говорит само за себя. Упрощаются такие процедуры как подсчет среднего бала, выявление наиболее успевающих учеников, или наоборот отстающих.

Использование базы данных в совокупности с базами знаний упрощает учебный процесс и взаимодействие между учителями, и родителями. Приложение с базой данных позволяет решать и просматривать результаты в режиме реального времени и анализировать их.

3. Педагогические инструменты информационных образовательных ресурсов

Использование ИОР на уроках возможно по-разному:

связь (взаимодействие) - альтернативные заявления (от выпуска информации до принятия мер) каждой стороны. С другой стороны, каждое заявление делается с учетом как предыдущих, так и заявлений другой стороны;
мультимедиа-представление ресурсов и процессов не с описанием текста, а с помощью фотографий, видео, графики, анимации, звука;
моделирование - моделирование реальных ресурсов и процессов с целью вашего исследования;
коммуникация-возможность прямого общения, скорость предоставления информации, мониторинг состояния процесса;
производительность-автоматизация неоперативных, рутинных операций, которые потребляют много сил и времени человека. Быстрый поиск, по ключевым словам, в базе данных, доступ к уникальным справочным изданиям и информации.

Универсальной технологии центров обработки данных не существует. Каждый автор применяет свою технологию. В этом разделе представлены некоторые руководящие принципы, которые могут быть адаптированы к созданию электронного руководства любого рода. Создание ИОР зависит от таких факторов, как дидактическая цель, знание предмета, тип выпуска (технические очень отличаются от гуманитарных), существующие средства массовой информации и т. д.

В создании ИОР сталкиваемся с двумя точками зрения на полярной методика его создания. Первый из них заключается в том, что автору достаточно правильно подготовить необходимые материалы, а перевести их в компьютерную форму не будет особой проблемой. Согласно второму мнению, квалифицированный программист может взять любой традиционный учебник и без помощи его автора сделать его эффективным инструментом обучения. В первом случае абсолютизирована содержательная часть, во втором-ее программная реализация.

Предварительная подготовка включает следующие основные этапы:

разработка требований к обучению ИОР;
подготовка спецификаций ИОР;
вы должны убедиться, что выбранная технология может быть реализована, что есть инструменты для этого;
разработка структуры ИОР;
разработка методологии использования центров обработки данных в учебном процессе (для преподавателей).

На этапе подготовки контента сначала создается сценарий. Иногда приводятся иллюстрации, объясняющие инструкции. Сценарий предполагает обдумывание организации интерактивности, то есть взаимодействия между студентом и компьютером, студентом и преподавателем, другими студентами.

Возможный функциональный состав подсистемы программирования центров обработки данных может быть следующим:

модули учебных материалов (включая работу самоконтроля и чтения различных типов);
дополнительные материалы (от контекстной расшифровки терминов до нормативной базы и электронной библиотеки);
сервисные инструменты (учебник, словарь, глоссарий, электронный журнал, поисковая система и т. д);
система связи (обеспечение взаимодействия, обучающегося и преподавателя);
система защиты.

Общая концепция определяет общий стиль, атмосфера курса, структуры навигации, обратной связи от студентов, выбор кнопок для навигации и т. д. Важно, что заданный внешний вид и структура не претерпят существенных изменений в ходе развития. Изменения, внесенные на более поздних этапах, являются источниками программных ошибок, генерирующих дополнительные рабочие часы.

Детальный дизайн определяет детальный дизайн содержимого курса, внешний вид каждого окна и контекстных меню. На этом этапе легче вносить изменения, чем в общую концепцию. В любом случае, каждое изменение должно быть записано.

Повышенный интерес к использованию баз данных в учебном заведении можно объяснить следующими причинами: Базы данных — это хранилище специально организованных и логически связанных информационных элементов; они состоят из самих данных и их описания; они представляют собой технически подготовленный набор фактов по определенному вопросу.

Базы данных предназначены для хранения различной информации: текста, графики, аудио, видео. Развитые базы данных включают архивы, содержащие справочные и статистические материалы за длительный период времени.

Базы данных позволяют использовать одни и те же данные в различных приложениях, позволяют решать задачи планирования, проектирования, исследования, а информация, хранящаяся в базах данных, связана между собой.

Например, если есть список учеников, учителей, родителей, результаты контроля знаний по различным темам и предметам, посещения уроков, результаты учебной деятельности студентов по различным дисциплинам, информация об имеющейся методической документации, то можно проанализировать эту информацию.

В работе баз данных для систематизации, хранения и представления информации используется специальное сервисное программное обеспечение — системы управления базами данных (СУБД). Системы управления базами данных играют центральную роль в своей функции хранилища специально организованных и логически связанных информационных элементов.

Существует большое количество программ, позволяющих упорядочить информацию и поместить ее в таблицу. Однако это не означает, что какая-либо из программ предоставляет достаточно средств для эффективного управления базой данных Database. Например, программы обработки текстов имеют очень ограниченные возможности при использовании их в качестве систем управления базами данных.

Основная цель баз данных — быстрое извлечение содержащейся в них информации. Компьютерные базы данных обеспечивают высокую скорость поиска информации. В этих базах данных пользователь может искать как имя, так и адрес абонента. Кроме того, компьютерные базы данных очень компактны. База данных с несколькими тысячами записей может поместиться на одной дискете.

Заключение

Первые опыты по применению компьютеров в образовании относятся к началу 60-тых годов. Появились первые программные обучающие средства в виде автоматизированных учебных курсов, затем автоматизированных обучающих систем, реализующих программированное обучение.

Динамика развития программного обеспечения, появление персональных компьютеров третьего поколения, развитие телекоммуникационных технологий активно инициирует процессы внедрения и использования новых информационных технологий в образовании.

доступ пользователей к программе, осуществляемый с помощью идентификационной карты и пароля;
предоставление демографической информации о родителях, учителях, об оценках учеников и их посещаемости;
предоставление списка предметов классов с фотографиями всех учеников;
предоставление информации об оценках учеников в настоящее время и сравнение их с предыдущими оценками;
сведения о посещаемости занятий;
текстовые или аудио комментарии учителя для каждого ученика, класса;
предоставление информации о достижениях учеников (грамоты, медали), копий работ учеников с оценками;
неограниченные архивы информации.

Использование базы данных в совокупности с базами знаний упрощает учебный процесс и взаимодействие между учителями, и родителями.

Приложение с базой данных позволяет решать и просматривать результаты в режиме реального времени и анализировать их

Список использованных источников

Бурняшов Б. А. Базы данных в методическом обеспечении изучаемых в вузе учебных дисциплин // Современные проблемы науки и образования. 2016, № 5.
Кузнецов, С. Д. Основы баз данных / С.Д. Кузнецов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий, 2017. - 488 c.
Мамчур И. Н., Ду А. Базы данных в учебном процессе // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. 2016.
Мартишин, С.А. Проектирование и реализация баз данных в СУБД MySQL с использованием MySQL Workbench: Методы и средства проектирования информационных систем и технолог / С.А. Мартишин, В.Л. Симонов, М.В. Храпченко. - М.: Форум, 2017. - 62 c.
Персианов, Вячеслав Венедиктович; Технология Проектирования Информационной Базы Для Педагогических Вузов Страны. / Персианов Вячеслав Венедиктович; - Москва: Огни, 2016. - 594 c.
Свиридова, М. Ю. Система управления базами данных / М.Ю. Свиридова. - М.: Академия, 2016. - 192 c.
Стружкин, Н.П. Базы данных: проектирование: Учебник для академического бакалавриата / Н.П. Стружкин, В.В. Годин. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 477 c.

Использование баз данных в учебном процессе