БАЗИ ДАНИХ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

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

Опис дисципліни

При проходженні даної дисципліни, студенти познайомляться з поняттям «база даних», видами баз даних, детальніше вивчатимуть реляційну модель даних та мову доступу до реляційних БД SQL. На лабораторних заняттях опанують етапи проектування реляційних баз даних і використання мови SQL, включаючи створення запитів та програмування, а також основи роботи з NoSQL базами даних. На рівні користувача з досвідом опанують системи управління базами даних Microsoft SQL Server 2008-2016 або Oracle Database 11g, на початковому рівні – MongoDB. В курсі передбачений контроль якості отриманих знань у вигляді самостійних та модульних контрольних робіт у формі тестів.

Предмет навчальної дисципліни

основні поняття ER-моделювання та реляційної теорії, введення в реляційні бази даних, нормалізація, реляційні системи управління базами даних SQL на основі MsSQL та Oracle Databases, системи управління базами даних NoSQL на основі СУБД MongoDB.

Основні завдання навчальної дисципліни

Знання

програмування, володіння алгоритмічним мисленням, методами програмної інженерії для реалізації бази даних з урахуванням вимог до її якості, надійності, виробничих характеристик, сучасних теорій організації баз даних та знань, методів і технологій їх розробки.

Уміння

• застосовувати мови опису інформаційних ресурсів, запитів до бази даних, специфікацій, програмування, інструментальних засобів доступу до баз даних; • проектувати логічні та фізичні моделі баз даних, запити до них та використовувати різноманітні СУБД;

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

При вивченні цієї дисципліни використовуються знання студентів з дисциплін:

• ПО 2 – Програмування
• ПО 3 - Курсова робота по програмуванню.

Знання, одержані студентами при вивченні дисципліни, використовуються у наступних дисциплінах: Проектування інформаційних систем. Після проходження дисципліни студенти зможуть відтворити базові етапи створення реляційних баз даних, а саме виконувати аналіз предметної області, будувати концептуальну модель предметної області, трансформувати концептуальну модель у фізичну модель бази даних, застосовувати нормалізацію таблиць та формалізацію зв’язків. Писати скрипти (розділ DDL мови SQL) для фізичної моделі даних під реляційну СУБД MsSQL або Oracle Database. Виконувати SQL-запити до створеної бази даних.

Загальні компетентності, необхідні для вивчення дисципліни:

• ЗК 2 - Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
• ЗК 3 - Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності. Фахові компетентності, необхідні для вивчення дисципліни:
• ФК4 - Здатність проектувати, розробляти та використовувати засоби реалізації інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій (методичні, інформаційні, алгоритмічні, технічні, програмні та інші).
• ФК6 – Здатність використовувати сучасні інформаційні системи та технології (виробничі, підтримки прийняття рішень, інтелектуального аналізу даних та інші), методики й техніки кібербезпеки під час виконання функціональних завдань та обов’язків.
• ФК7 – Здатність застосовувати інформаційні технології у ході створення, впровадження та експлуатації системи менеджменту якості та оцінювати витрати на її розроблення та забезпечення.
• ФК10 - Здатність вибору, проектування, розгортання, інтегрування, управління, адміністрування та супроводжування інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій, сервісів та інфраструктури організації.

В результаті освоєння дисципліни (але не тільки її) повинні бути сформовані такі програмні результати навчання:

• ПРН3 - Використовувати базові знання інформатики й сучасних інформаційних систем та технологій, навички програмування, технології безпечної роботи в комп’ютерних мережах, методи створення баз даних та інтернет-ресурсів, технології розроблення алгоритмів і комп’ютерних програм мовами високого рівня із застосуванням об’єктно-орієнтованого програмування для розв’язання задач проектування і використання інформаційних систем та технологій
• ПРН6 - Демонструвати знання сучасного рівня технологій інформаційних систем, практичні навички програмування та використання прикладних і спеціалізованих комп’ютерних систем та середовищ з метою їх запровадження у професійній діяльності.
• ПРН7 - Обґрунтовувати вибір технічної структури та розробляти відповідне програмне забезпечення, що входить до складу інформаційних систем та технологій.
• ПРН8 - Застосовувати правила оформлення проектних матеріалів інформаційних систем та технологій, знати склад та послідовність виконання проектних робіт з урахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів для запровадження у професійній діяльності.
• ПРН15 - Знати та застосовувати професійні стандарти і інші нормативноправові документи в галузі інформаційних систем та технологій
• ПРН19 - Знати методологій та технологій проектування та реалізації інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень
• ПРН20 – Вміти використовувати існуючі засоби, компоненти та технології для побудови інформаційних управляючих систем та технологій підтримки управлінських рішень
• ПРН21 - Знати спеціалізовані мови та технології програмування
• ПРН24 - Вміти розв’язувати складні непередбачувані задачи і проблеми у спеціалізованих сферах професійної діяльності та/або навчання, що передбачають збирання та інтерпретацію та аналіз інформації (даних), вибір методів та інструментальних засобів, застосування інноваційних підходів
• ПРН25 - Розробляти відповідне програмне забезпечення, що входить до складу інформаційних систем та технологій
• ПРН26 - Вміти застосовувати інформаційні технології обробки, зберігання та передачі даних

3. Зміст навчальної дисципліни

Очна форма

Лекційні заняття

ТЕМА 1. Інформаційні системи та бази даних ТЕМА 2. Концептуальне проектування бази даних на основі ER-моделі предметної області ТЕМА 3. Архітектура СУБД ТЕМА 4. Реляційна модель даних та реляційна алгебра ТЕМА 5. Основи SQL ТЕМА 6. Структура СУБД. Компоненти реляційної СУБД ТЕМА 7. Організація даних. ТЕМА 8. Паралелізм, розподілені транзакції, секціонування. ТЕМА 9. Оптимізація в БД. л.23 ТЕМА 10. NoSQL бази даних.

Лабораторні заняття

ЛР1. Лабораторна робота 1. Побудова ER-моделі предметної області. ЛР2. Лабораторна робота 2. Знайомство з СУБД, створення і заповнення таблиць. ЛР3. Лабораторна робота 3. Прості запити, підзапити та з’єднання ЛР4. Лабораторна робота 4. Запити для групової обробки даних. Запити на оновлення БД. ЛР5. Лабораторна робота 5. Аналітичні запити ЛР6. Лабораторна робота 6. Ключі, обмеження, тригери, збережені процедури ЛР7. Лабораторна робота 7. Створення і заповнення бази даних MongoDB. Запити до бази MongoDB

Заочна форма

Лекційні заняття

• Розділ 1. Концептуальне проектування бази даних на основі ER-моделі предметної області
• Розділ 2. Основи SQL
• Розділ 3. Структура СУБД. Компоненти реляційної СУБД.

Лабораторні заняття

1. ЛР1. Лабораторна робота 1. Побудова ER-моделі предметної області. ЛР2. Лабораторна робота 2. Знайомство з СУБД, створення і заповнення таблиць. ЛР3. Лабораторна робота 3. Прості запити, підзапити та з’єднання ЛР4. Лабораторна робота 4. Запити для групової обробки даних. Запити на оновлення БД. ЛР5. Лабораторна робота 5. Аналітичні запити ЛР6. Лабораторна робота 6. Ключі, обмеження, тригери, збережені процедури ЛР7. Лабораторна робота 7. Створення і заповнення бази даних MongoDB. Запити до бази MongoDB

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. Гарсіа-Моліна Г. Системы баз данных Полный курс/ Г. Гарсіа Моліна, Дж.Ульман, Дж. Уидом М.: Изд. дом “Вильямс”, 2003. – 1088 с.
2. Ульман Дж. Основи систем баз даних / Дж. Ульман. М.: “Финансы и статистика”, Гарвард, 1983. – 325 с.
3. Oracle Database Documentation Help Center / https://docs.oracle.com/en/
4. Томас Кайт. Oracle для проффесионалов.1,2 т. К.: DiaSoft.- 2003.-1427c.
5. Петкович Д. Microsoft SQL Server 2008. Руководство для начинающих / Пер.с англ. – 3-е изд. – СПб.: БВ-Петербург, 2012. – 752 стр.: ил.

Допоміжна література

6. Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. Базы знаний интелектуальных систем / Учебное пособие. – СПб.: – Питер. 2000. – 384с.: – ил., В. Хорошевский. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб:. Питер, 2000 г
7. Морган С. Проектирование и оптимизация доступа к базам данных Microsoft SQL Server 2005. Учебный курс Microsoft : Пер.с англ. / С.Морган, Т.Тернстрем. – М.: Издательство «Русская редакция», 2008. – 480 стр.: ил.
8. Джонс М. Т. Программирование искусственного интеллекта в приложениях / М. Тим Джонс ; Пер. с англ. Осипов А. И. - М.: ДМК Пресс, 2004. - 312 с: ил.
9. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных. – М.: Мир, 1991. - 252 с.
10. Дейт К. Введение в систему баз данных. – М.: Мир, 1998. - 846 с.
11. Д. Крёнке. Теория и практика построения баз данных. / Учебное пособие. - СПб.: – Питер. 2003. – 800с.: – ил.
12. Хаммер М. Реинжиниринг корпорации : Манифест революции в бизнесе / Майкл Хаммер, Джеймс Чампи; перс англ. – М.: Манн, Иванов и Фербер, 2006. – 304 с.
13. Грейди Минс, Девид Шнайдер. Метакапитализм и революция в электронном бизнесе: какими будут компании и рынки в ХХІ веке/ Пер.с англ. – Альпина Паблишер, 2001 – 280с.
14. Михеева В.Д., Харитонова И.А. Microsoft Access 2003. СПб: БХВ-Петербург, 2006. – 1072 с.: ил.
15. Лилишенко О.В. Теорія бухгалтерського обліку: Підручник – Київ: Вид-во „Центр навчальної літератури”, 2008-219 с.
16. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. 2-е изд.-СПб: Питер 2008. – 416 с.: ил.
17. Третья нормальная форма. Материал из Википедии — свободной энциклопедии [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Третья_нормальная_форма#
18. SCADA. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/SCADA
19. Третья нормальная форма. Материал из Википедии — свободной энциклопедии [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Третья_нормальная_форма#
20. SCADA. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/SCADA
21. Ґрід. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Ґрід.

Для викладання дисципліни необхідні наступні ресурси:

• В лекційній аудиторії має бути комп’ютер з доступом до Moodle, а також проектор;
• В аудиторії, де проводяться лабораторні роботи, мають бути робочі станції з доступом до Інтернету і браузерами, в кількості студентів у групі, для проходження модульних тестів. Maє бути забезпечений доступ студентів до Moodle.
• В локальній мережі мають бути встановлені СУБД Microsoft SQL Server Express версії 2008 і вище, Oracle Database Express версії 10g і вище, які розповсюджуються по безкоштовній ліцензії.

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Очна форма

Лекційні заняття

Задіяні методи і засоби навчання

Перевага надається методам, які спрямовані на виховання критичного мислення, з акцентом на те, що в реальних задачах не існує єдиного правильного рішення. Міждисциплінарний підхід реалізується в оперті на раніще засвоєні дисципліни, наприклад, широко використовується UML для ілюстрації матеріалу; наводяться аналогії зі структурної лінгвістики. Комунікативний і професійно-орієнтований підходи реалізуються в тому, що певна увага приділяється суміжним професійним питанням, як-от властивості ІТ-ринків в країні і за кордоном, менеджмент, взаємовідносини в команді і з замовниками. Основним засобом навчання є Moodle - Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment, версії 3.6. Наступні види тестових питань У Moodle найчастіше використовуються:

• Багатоваріантне питання (вибір одної чи кількох альтернатив;
• Правильно/Неправильно;
• Відповідність (двох переліків);
• Вкладені відповіді (вставка тексту);
• Числове питання;
• Перетягування маркерів, в тому числі на малюнок;
• Есе (текст, який потребує оцінювання викладачем).

Окремо треба відмітити есе. Якщо в дисципліні передбачена письмова контрольна робота, як-от вирішення математичної задачі по темі або написання запиту до бази даних на мові SQL, викладач може визначити тест з питанням(и) типу есе з тим, аби власноручно оцінити відповіді.

Після кожної лекції передбачене тестування з двох питань по матеріалу лекції. Текст лекції, по якому проводиться тестування і власне читається лекція, завжди доступний на сторінці дисципліни в Moodle. Двічі в семестрі студенти проходять модульний тест з 30 питань. Аби уникнути перекосу в сторону тестування, важливо написання письмових контрольних робіт в аудиторії і очна здача екзамену по письмовій відповіді на питання.

Стосовно лабораторних робіт, аудиторний час дозволяє прийняти очно лише їх третину, тому більша частина діалогу щодо їх виконання відбувається в Moodle. При цьому всі помилки коментуються викладачем, до задовільного засвоєння студентом відповідних методів. Так реалізується індивідуалізований студентоцентрований підхід.

Лабораторні заняття

Заочна форма

Лекційні заняття

Самостійна робота студента

Очна і заочна форми

Заочна форма

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Як викладач, так і студент зобов’язані дотримуватись Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Система вимог, які ставляться перед студентом: • на лекції викладач користується презентаційним матеріалом, доступним для студентів під час підготовки до самостійних/модульних тестів або екзамену; використовує Moodle для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної активності Moodle (лабораторні роботи або тести) для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР; • на лекції дозволено задавати питання викладачу, усі питання, уточнення та ін. студенти також задають в кінці лекції; • лабораторні роботи захищаються у двох режимах: в очному – в аудиторії під час лабораторної роботи; в заочному – перевірка викладачем звіту по лабораторній роботі, збереженому в Moodle, оцінювання роботи і написання відгуку викладачем. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту, який має бути збережений у Moodle; • модульні тести проводяться на лабораторних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат зберігається в Moodle; • заохочувальні бали виставляються за: 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 на більше 10; • штрафні бали виставляються за невчасну здачу лабораторної роботи, тобто коли перше збереження звіту в Moodle спізнюється відносно термінів, оголошених у документі «Графік здачі лабораторних робіт і максимальні оцінки» на сторінці дисципліни. Кількість штрафних балів не більше 6 за лабораторну роботу.

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

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

1. виконання контрольних робіт (до 5 експрес-контрольних на лекційних заняттях);
2. виконання самостійних тестів після кожної лекції;
3. виконання та захист 7 лабораторних робіт;
4. виконання 2 модульних контрольних робіт (МКР);
5. 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

Більша частина лабораторних робіт здається заочно по збережених у Moodle звітах. В разі очної здачі на парі відповіді оцінюються так:

• «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 – 6/4 бал;
• «незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 0/3 балів.

За кожні 2 тижні запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 2 бали, але не нижче 4 балів.

Модульні контрольні роботи

Оскільки вони відбуваються в формі тестів, відповіді оцінюються автоматично системою Moodle.

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

На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо він має дві здані лабораторні роботи. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо він має 4 здані лабораторні роботи.

Максимальна сума балів у кінці семестру визначається остаточно в кінці семестру, з урахуванням контрольних робіт і самостійних тестів. Вона може бути в межах 150-200 балів. У формулі визначення остаточної оцінки кількість зароблених студентом балів ділиться на максимальну суму балів і множиться на 60, після цього максимальа зароблена в семестрі сума балів дорівнює 60.

Екзамен

Студенти, які набрали протягом семестру менше ніж 60 балів, до екзамену не допускаються.

На екзамені студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожне завдання містить два теоретичних питання і одне практичне. Перелік питань остаточно визначається в кінці семестру і публікується на сторінці Moodle дисципліни. Теоретичні питання оцінюються по 13 балів, практичне - у 14 балів. Таким чином, максимальна сума балів за екзамен складає 40 балів, а максимальна підсумкова оцінка – 100 балів.

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 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)

В кінці семестру викладач публікує на сторінці дисципліни в Moodle список питань, що виносяться на екзамен. Цей список щорічно оновлюється у відповідності зі змінами у змісті дисципліни.

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., Попенко Володимир Дмитрович Ухвалено кафедрою АСОІУ (протокол № 12 від 29.04.2020 р.) Погоджено Вченою радою ФІОТ (протокол № 10 від 21.05.2020 р.)