ПРОЕКТУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ З РОЗПОДІЛЕНИМИ ТА НЕРЕЛЯЦІЙНИМИ БАЗАМИ ДАНИХ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Опис дисципліни

При проходженні даної дисципліни, студенти вивчатимуть повний цикл розробки інформаційно-комунікаційних систем, що включатиме аналіз проєктованої системи, процесний підхід до управління, взаємодія реляційного та нереляційного підходів до побудови проєкту системи. Практична частина пов’язана з проєктуванням інформаційно-комунікаційної системи (система бізнес-процесів – для всієї системи, проєктування схеми бази даних – для програмної частини).

Предмет навчальної дисципліни

Методи та алгоритми побудови бізнес-процесів організаційно-технічного об’єкту управління, підходи проєктування системи з врахуванням реляційної та нереляційної моделей даних в розподілених інформаційних системах та базах даних.

Міждисциплінарні зв’язки

Дисципліна Проєктування інформаційно-комунікаційних систем з розподіленими та нереляційними базами даних базується на дисциплінах:

• Бази даних
• Розподілені системи обробки інформації
• Моделювання процесів і систем
• Інфраструктура інформаційних систем

Мета навчальної дисципліни

Підготовка висококваліфікованих фахівців, які володіють повним циклом розробки інформаційно-комунікаційних систем та здатні застосовувати різні підходи до побудови програмних систем на базі реляційної та/або нереляційних моделей.

Основні завдання навчальної дисципліни

Знання

• класифікацій та термінів інформаційно-комунікаційного проєктування; середовищі їх використання;
• понять бізнес-процесів та термінів, притаманних опису системи з точки зору процесів середовища;
• процесного підходу до описів бізнес-процесів організаційно-технічних об’єктів управління;
• етапів розробки інформаційно-комунікаційних систем;
• термінів розподілених інформаційних систем та баз даних для проєктування інформаційно-комунікаційних систем;
• реляційної SQL та нереляційної бази даних NoSQL задля реалізації процесного підходу в реальній інформаційно-комунікаційній системі.

Уміння

• аналізувати предметну область, визначену рамками певного проекту;
• будувати модель бізнес-процесів по результатам аналізу предметної області;
• будувати організаційну структуру, використовуючи горизонтальний та вертикальний описи;
• виділяти частини моделі системи, що проєктується в реляційну та нереляційну частини;
• фізично реалізовувати реляційні та нереляційні моделі, враховуючи особливості розподілених систем.

Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Пререквізити

При вивченні цієї дисципліни використовуються знання студентів з дисциплін:

• Бази даних;
• Розподілені системи обробки інформації;
• Моделювання процесів і систем;
• Інфраструктура інформаційних систем.

Постреквізити

Знання, одержані студентами при вивченні дисципліни, використовуються у наступних дисциплінах:

• Методологічні основи створення інформаційних систем
• Технології проєктування і реалізації інформаційних систем
• Робота над магістерською дисертацією

Зміст навчальної дисципліни

Лекційні заняття

Розділ 1. Загальні положення в області інформаційно-комунікаційних систем. Розділ 2. Процесний підхід побудови моделі бізнес-процесів. Розділ 3. Зв’язок інформаційно-комунікаційних систем та баз даних. Розділ 4. Розподілені інформаційні системи та бази даних. Розділ 5. Розподілені бази даних. Розділ 6. Нереляційні бази даних в інформаційно-комунікаційних системах. Розділ 7. Нереляційні та реляційні бази даних в проєктуванні інформаційно-комунікаційних систем.

Лабораторні заняття

1. Аналіз предметної області. Побудова інфологічної моделі інформаційно-комунікаційної системи.
2. Моделювання бізнес-процесів інформаційно-комунікаційної системи.
3. Фізична модель реляційної бази даних. Введення в нереляційні бази даних на прикладі MongoDB.
4. Фізична реалізація реляційної частини моделі.
5. Фізичне проєктування бази даних на СУБД Oracle Database Server 11g XE.

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. Brendan Burns. Designing Distributed Systems. Patterns and Paradigms for scalable, reliable services. – O’REILLY. – 2019
2. Репин В.В.Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов / В.В. Репин, В.Г. Елиферов. – М.: Стандарты и качество, 2005.
3. HR-инжиниринг. Как построить современную модель организации деятельности персонала / В.В. Кондратьев, Ю.А. Лунев. – М.: Эксмо, 2007 [Навигатор для профессионала].
4. Санжей Мишра, Алан Бьюли. Секреты Oracle SQL. – Символ Плюс. – 2006.
5. Стерн Д., Гринвальд Р., Стаковьяк Р. Oracle 11g. Основы, 4-е издание. – Символ Плюс. – 2009.

Допоміжна література

1. Tom Huynh, Design Patterns in Distributed System,
2. Репин В.В. Бизнес-процесс компании: построение, анализ, регламентация. – М.:
3. Стандарты и качество, 2007.
4. Кайт Том. Oracle для профессионалов: архитектура и методики программирования. 3-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2016. – 960 с.

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Очна форма

Лекційні заняття

Лабораторні заняття

Самостійна робота студента/аспіранта

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

• відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;
• на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом; відпрацьовує практичну частину на віртуальній машині з встановленою відповідною РСУБД; використовує гугл-диск для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної директорії гугл-диска для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР;
• на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
• лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
• модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;
• заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів не більше 10;
• штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторної роботи. Кількість штрафних балів не більше 10.

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

• виконання контрольних робіт (4 експрес-контрольних на лабораторних заняттях);
• виконання та захист 5 лабораторних робіт;
• виконання 2 модульних контрольних робіт (МКР);
• виконання 1 домашнього завдання;
• заохочувальні та штрафні бали.

Система рейтингових балів та критерії оцінювання

Експрес-контрольні роботи

• «відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 5 балів;
• «добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації) або повна відповідь з незначними недоліками – 4 балів;
• «задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 1-3 бали;
• «незадовільно» – відповідь не відповідає вимогам до «задовільно» – 0 балів.

Лабораторні роботи

• «відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 10/9 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 8/7 бали;
• «задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 6/5 бал;
• «незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 0-4 балів.

За кожне заняття запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал.

Модульні контрольні роботи

• «відмінно», повна відповідь (не менш ніж 90% потрібної інформації) – 10/9 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь (не менш ніж 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 8/7 балів;
• «задовільно», неповна відповідь (але не менш ніж 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 6/5 бали;
• «незадовільно», незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0-4 балів.

Домашнє завдання

• «відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) – 10/9 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 8/7 балів;
• «задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (але не менш ніж 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 4-6 бали;
• «незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний звіт-доповідь до домашньої роботи (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0-3 балів.

Заохочувальні бали

• за виконання творчих робіт з кредитного модуля (наприклад, участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць тощо); за активну роботу на лекції (питання, доповнення, зауваження за темою лекції, коли лектор пропонує студентам задати свої питання) 1-2 бали, але в сумі не більше 10;
• презентації по СРС – від 1 до 5 балів.

Міжсесійна атестація

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 40 бали (2 лабораторні, МКР чи домашнє завдання, 2 експрес-контрольні). На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 16 балів.

За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 85 балів (4 лабораторних, 2 МКР, домашнє завдання, 3 експрес-контрольна). На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 38 бал.

Максимальна сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:

RD = 5*r_лаб+2*r_мкр+4*r_ек+r_дз + (r_з - r_ш)=5*10+2*10+4*5+10+ (r_з - r_ш)=100 + (r_з - r_ш), де r_лаб – бал за лабораторну роботу (0…10); r_мкр – бал за написання МКР (0…10); r_дз – бал за написання домашнього завдання (0…10); r_ек – бал за написання експрес-контрольної роботи (0…5); r_з – заохочувальні бали за активну участь на лекціях, презентації, участь в олімпіадах, конкурсі роботи, наукові роботи за тематикою дисципліни (0…10); r_зш – штрафні бали.

Екзамен

Студенти, які виконали всі умови допуску до семестрової атестації (не мають заборгованостей з лабораторних робіт, наявні усі електронні звіти) та набрали протягом семестру необхідну кількість балів (RD ≥ 60), отримують залікову оцінку (залік) так званим «автоматом» відповідно до набраного рейтингу (табл. 1, що наведена нижче). У такому разі до заліково-екзаменаційної відомості вносяться бали RD та відповідні оцінки. Студенти, які набрали протягом семестру менше ніж 60 балів та не мають заборгованостей, зобов’язані виконувати залікову контрольну роботу. На заліку студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожне завдання містить три теоретичних питання і два практичних. Перелік питань наведений у методичних рекомендаціях до засвоєння кредитного модуля. Кожне питання оцінюється у 20 балів. Студентам, які протягом семестру набрали більш ніж 60 балів та виконали всі умови допуску, надається можливість виконувати залікову контрольну роботу з метою підвищення оцінки. В такому разі, попередній рейтинг студента з кредитного модуля скасовується і він отримує оцінку з урахуванням результатів залікової контрольної роботи (табл. 1, що наведена нижче).

Система оцінювання питань

• «відмінно», повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 18-20 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації, або незначні неточності) – 13-17 балів;
• «задовільно», неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації та деякі помилки) – 7-12 балів;
• «незадовільно», незадовільна відповідь – 0-6 балів.

Сума набраних балів RD або балів за залікову роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

• перелік теоретичних питань, які виносяться на семестровий контроль наведено в Додатку 1;
• на початку семестру викладач аналізує існуючі курси по тематиці дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отриманням студентом сертифікату проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач закриває відповідну частину курсу (лабораторні чи лекції) за попередньою домовленістю з групою.

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено доцент, к.т.н., Ульяницька Ксенія Олександрівна

Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету[1] (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)

Додаток 1 - Перелік теоретичних питань на залік

1. Поняття «інформація» та «дані» - визначення, різниця між поняттями. Класифікація інформації.
2. Інформаційна модель та інфологічна модель – дайте визначення, різниця між поняттями. Приклад інформаційної та/чи інфологічної моделі.
3. Поняття «система» - визначення, класифікація систем. Охарактеризуйте поняття «інформаційна система».
4. Закриті та відкриті системи. Визначення, приклади. Охарактеризуйте дані поняття для інформаційної системи.
5. Класифікація систем за складністю. Визначення, приклади. Охарактеризуйте дані поняття для інформаційної системи.
6. Місце баз даних в інформаційних системах. Дайте визначення поняттю «інформаційно-комунікаційна система».
7. Забезпечення інформаційних систем. Класифікація видів забезпечення. Охарактеризуйте поняття «інформаційне забезпечення».
8. Розшифруйте поняття ОТОУ. Визначення, побудова моделі управління в загальному сенсі.
9. Структура ОТОУ. Приклад опису структури певного ОТОУ за людським та організаційним факторами.
10. Загальна система управління ОТОУ зі зворотнім зв’язком. Опис структурної схеми.
11. Дайте визначення терміну «процес» ОТОУ. Наведіть класифікацію або наближену класифікацію процесів ОТОУ.
12. Дайте визначення поняттю «бізнес-процес». Наведіть приклад бізнес-процесу із застосуванням однієї з нотацій побудови бізнес-процесів (IDEF0, IDEF3, DFD, UML та ін.)
13. Первинні та вторинні бізнес-процеси. Визначення, приклад.
14. Дайте визначення терміну «об’єкт бізнес-процесу». Приклад застосування. Чи може існувати бізнес-процес без об’єкту бізнес-процесу? Доведіть Вашу думку.
15. Дайте визначення терміну «бізнес-правило». Приклад застосування.
16. Процесний підхід в управлінні ОТОУ – визначення. На чому базується такий підхід?
17. Цикл Деминга. Надайте структурну модель циклу, опишіть життєвий цикл бізнес-процесу за даним циклом.
18. Наведіть роботу з бізнес-процесом по циклу Деминга (за схемою PDCA). Опишіть життєві етапи бізнес-процесу.
19. Горизонтальний та вертикальний описи бізнес-процесу. Визначення, приклад застосування.
20. Інфологічна модель предметної області. Варіанти побудови моделі. Один варіант описати з прикладом.
21. Даталогічна модель. Визначення, варіанти побудови. Один варіант описати з прикладом.
22. Загальна схема утворення бази даних. Інфологічне проектування – послідовність проектування, результати проектування.
23. Загальна схема утворення бази даних. Даталогічне проектування – послідовність проектування, результати проектування.
24. Загальна схема утворення бази даних. Фізичне проектування бази даних. Фізична реалізація. Приклад.
25. Інфологічне проектування. Концептуальне моделювання – визначення, модель, опис, приклад.
26. Інфологічне проектування. Моделі локальних представлень.
27. Інфологічне проектування. Обмеження цілісності в рамках інфологічного проектування.
28. Даталогічне проектування. Методи переходу від моделі предметної області до схеми бази даних.
29. Даталогічне проектування. Створення схем відношень. Поняття «відношення» та «зв'язки».
30. Даталогічне проектування. Нормалізація відношень. Три нормальні форми – визначення, приклади.
31. Нормалізація. Терміни нормалізації (атрибут, домен атрибуту, нормальна форма). 1НФ – визначення, приклад.
32. Нормалізація. Терміни нормалізації (кортеж, кардинальність, функціональна залежність). 2НФ – визначення, приклад.
33. Нормалізація. Терміни нормалізації (відношення, схема відношень). 3НФ – визначення, приклад.
34. Теорема САР. Визначення, пояснення виразу «лише 2». Належність різних типів БД до ребер «трикутника» теореми.
35. Нереляційні моделі даних. Види, визначення, приклади.
36. Реляційна СУБД – принцип побудови, визначення. ACID – визначення, приклади.
37. Нереляційні СУБД - принцип побудови, визначення. BASE – визначення, приклади.
38. Реляційна модель даних. Реляційна база даних. (Визначення, зв'язок термінів, терміни реляційної теорії).
39. Даталогічне проектування БД. Класифікація зв’язків відношень. Перетворення логічних зв’язків у фізичні зв’язки.
40. Даталогічне проектування БД. Визначення обмежень цілісності. Приклади відповідних зв’язків.
41. 1НФ. Визначення, приклад приведення до 1НФ, методи приведення до 1НФ.
42. 2НФ. Визначення, приклад приведення до 2НФ, методи приведення до 2НФ.
43. 3НФ. Визначення, приклад приведення до 3НФ, методи приведення до 3НФ.
44. Класифікації зв’язків реляційної моделі даних. Рекурсивний зв’язок – приклад логічної та фізичної реалізації.
45. Основні етапи проектування баз даних.
46. Дайте визначення поняттю «сутність», «атрибут» та «домен атрибуту». Приклад на інфологічній та даталогічній моделі.
47. Дайте визначення безумовному зв’язку в реляційній моделі. Приклад фізичної реалізації.
48. Дайте визначення умовному зв’язку в реляційній моделі. Приклад фізичної реалізації.
49. Дайте визначення біумовному зв’язку в реляційній моделі. Приклад фізичної реалізації.
50. Дайте визначення рекурсивному зв’язку в реляційній моделі. Повний приклад можливостей виникнення даного зв’язку.
51. Формалізуйте зв’язок 1:1. Приклад на даталогічній моделі.
52. Формалізуйте зв’язок 1:М. Приклад на даталогічній моделі.
53. Формалізуйте зв’язок М:N. Приклад на даталогічній моделі.
54. Дайте визначення стержневій сутності. Приклад на інфологічній моделі.
55. Дайте визначення асоціативній сутності. Приклад на інфологічній моделі.
56. Дайте визначення характеристичній сутності. Приклад на інфологічній моделі.
57. Дайте визначення сутності позначення. Приклад на інфологічній моделі.
58. Дайте визначення первинному ключу відношення. Приклад на фізичній моделі.
59. Дайте визначення вторинному ключу відношення. Приклад на фізичній моделі.
60. Дайте визначення унікальному ключу відношення. Приклад на фізичній моделі.
61. Дайте визначення функціональної залежності (повної та часткової) неключового атрибуту від складеного первинного ключа.
62. Дайте визначення транзитивній залежності. Приклад на даталогічній моделі у розділі нормалізації даних.

[1] Методичною радою університету – для загальноуніверситетських дисциплін.