БАЗИ ДАНИХ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти Перший (бакалаврський)
Галузь знань 12 Інформаційні технології
Спеціальність 126 Інформаційні системи та технології
Освітня програма Інформаційні управляючі системи та технології https://osvita.kpi.ua/sites/default/files/opfiles/126_oppb_iust_2024.pdf|
Статус дисципліни Нормативна
Форма навчання очна(денна)/заочна/дистанційна
Рік підготовки, семестр 2 курс, осінній семестр
Обсяг дисципліни 120 годин (36 годин – Лекції, 18 годин – Лабораторні,
66 годин – СРС)
Семестровий контроль/ контрольні заходи Екзамен
Розклад занять http://rozklad.kpi.ua/Schedules/ScheduleGroupSelection.aspx
Мова викладання Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів

Лектор: к.т.н., доцент Попенко Володимир Дмитрович

v.popenko@kpi.ua

моб. +38(050)911-40-05

Лабораторні: пос. Омельченко Віталій Вікторович

vitaly.om25@gmail.com

| | Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1723 , https://campus.kpi.ua |

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; проєктувати логічні та фізичні моделі баз даних, запити до них та використовувати різноманітні СУБД.

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 2.1 - Програмування. Частина 1. Основи програмування; ПО 2.2 - Програмування. Частина 2. Структури даних та алгоритми);
  • ПО 3 - Програмування. Курсова робота. Ця дисципліна необхідна для вивчення наступних дисциплін:
  • ПО 8 - Проєктування інформаційних систем;
  • ПО 9 - Теорія систем та системний аналіз.

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:

  • ФК 4 - Здатність проєктувати, розробляти та використовувати засоби реалізації інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій (методичні, інформаційні, алгоритмічні, технічні, програмні та інші).
  • ФК 6 - 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.
  • ФК 10 - Здатність вибору, проєктування, 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:

  • ПРН 3 - 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
  • ПРН 6 - 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.
  • ПРН 15 - Знати та застосовувати професійні стандарти і інші нормативноправові документи в галузі інформаційних систем та технологій.
  • ПРН 17 - Знати методології та технології проєктування та реалізації інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень. Вміти використовувати існуючі засоби, компоненти та технології для побудови інформаційних управляючих систем та технологій підтримки управлінських рішень.
  • ПРН 18 – Знати спеціалізовані мови та технології програмування необхідні для розробки програмного забезпечення інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень. Розробляти відповідне програмне забезпечення, що входить до складу інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень.
  • ПРН 19 - Вміти розв’язувати складні непередбачувані задачі 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.
  • ПРН 20 - Вміти застосовувати інформаційні технології обробки, зберігання, аналізу 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. Організація даних ТЕМА 10. Організація даних

Лабораторні заняття

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

Заочна форма

Лекційні заняття

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

Лабораторні заняття

ЛР1. Побудова ER-моделі предметної області ЛР2. Знайомство з СУБД, створення і заповнення таблиць ЛР3. Прості запити, підзапити та з’єднання

4. Навчальні матеріали та ресурси

Основна література

  1. Hector Garcia-Molina, Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom. Database Systems: The Complete Book. 2nd Edition. Pearson, 2008. – 1019 p.
  2. Oracle Database Documentation Help Center /URL: https://docs.oracle.com/en/
  3. Dusan Petkovic. Microsoft SQL Server 2008. A beginners guide. – 2008. -709 p.
  4. М. Ю. Лосєв, В. В. Федько. Бази даних. Навчально-практичний посібник для самостійної роботи студентів [Електронний ресурс] / М. Ю. Лосєв, В. В. Федько. – Харків : ХНЕУ ім. С. Кузнеця, 2018. – 233 с. ISBN 978-966-676-731-1

Допоміжна література

  1. Michael Hammer, James Champy. Reengineering The Corporation. A manifesto for business revolution. 2001, 2003. ISBN 0-06-622112-7
  2. Grady Means, David Schneider. MetaCapitalizm. The e-Business Revolution and the Design of 21st-Century Companies and Markets. – John Wiley & Sons, inc.
  3. Лилишенко О.В. Теорія бухгалтерського обліку: Підручник – Київ: Вид-во „Центр навчальної літератури”, 2008-219 с.
  4. Cary Millsap and Jeff Holt. Optimizing Oracle Performance / O’Reilly, 2003
  5. MongoDB Documentation Release 3.0. MongoDB Inc., February 08, 2016, URL: https://docs.mongodb.com/v3.0/
  6. SQL to MongoDB Mapping Chart. MongoDB: The developer data platform, URL: https://www.mongodb.com/docs/manual/reference/sql-comparison/

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 2019 і вище, Oracle Database Express версії 11g і вище, які розповсюджуються по безкоштовній ліцензії.

Навчальний контент

5. Очна форма

Лекційні заняття

Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС)
1 Структура та зміст курсу. РСО.
2 Тема 1. Лекція 1. Роль інформаційної системи у стратегічному управлінні підприємством. Основні функції і еволюція інформаційних систем.
3 Тема 2. Лекція 2. Концептуальні моделі даних. Модель «Сутність-зв’язок». Література:[1] c.24-58.
4 Тема 3. Лекція 3. Архітектура СУБД. СУБД навігаційного типу. Ієрархічні. Сітьові. [1] c. 178-185. СУБД реляційного типу. [1] c. 61-64. Об’єктно-орієнтовані БД. [1] c. 132-134.
5 Тема 4. Реляційна модель даних та реляційна алгебра.
6 Лекція 4. Перетворення ER-моделі у реляційну модель даних. [1] c.65-75
7 Лекція 5. Проектування реляційних схем на основі форм нормалізації [1] c.102-117
8 Лекція 6. Операції реляційної алгебри. [1] c. 191-207. 221-230
9 Тема 5. Основи SQL.
10 Лекція 7. Основи SQL, базові операції. [1] c.240-253
11 Лекція 8. Мова SQL. Агрегування, групування, модифікація даних і схем. Подання. [1] c.277-314
12 Лекція 9. Обмеження, тригери. Методика створення запитів. [1] c.316-348
13 Лекція 10. Програмування в TSQL. Цикли, курсори та процедури. [1] c. 349-377.
14 Лекція 11. Динамічні запити та виключні ситуації. [1] c.361-363.
15 Тема 6. Структура СУБД. Компоненти реляційної СУБД
16 Лекція 12. Структура СУБД. Компоненти реляційної СУБД. [1] c.10-14.
17 Тема 7. Організація даних.
18 Лекція 13. Організація даних [1] с. 567-603
19 Лекція 14. Індексна організація та збалансоване дерево [1] c. 605-648.
20 Тема 8. Паралелізм, розподілені транзакції, секціонування.
21 Лекція 15. Паралелізм, розподілені транзакції, секціонування. [1] chapter 18.
22 Лекція 16. Оптимізація в БД. [8] chapter 1-4.
23 Тема 9. NoSQL бази даних.
24 Лекція 17. NoSQL бази даних [10]
25 Лекція 18. MongoDB [9] chapter 4, 11

Лабораторні заняття

Назва лабораторної роботи Кількість ауд. годин
1 Побудова ER-моделі предметної області. 4
2 Знайомство з СУБД, створення і заповнення таблиць. 4
3 Прості запити, підзапити та з’єднання 4
4 Запити для групової обробки даних. Запити на оновлення БД. 4
5 Аналітичні запити 8
6 Ключі, обмеження, тригери, збережені процедури 4
7 Створення і заповнення бази даних MongoDB. Запити до бази MongoDB 8
В підсумку 36

Самостійна робота студента

Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Користувачі, права і ролі в РСУБД [1] chapter 8.2-8.3 2
2 Програмування індексу бази даних [1] c.605-649 2
3 Секціонування [3], chapter 26 2
4 Інтерфейс взаємодії SQL і мови програмування. [1] chapter 8.4. 8.5 2
5 Online Analytical Processing [1] chapter 20.4-20.6 2
6 Виконання лабораторних робіт 12
7 Підготовка до модульних контрольних робіт 6
8 Підготовка до екзамену по всьому матеріалу модуля 20
В підсумку 48

6. Заочна форма

Лекційні заняття

Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС)
2 Тема 2. Лекція 2. Концептуальні моделі даних. Модель «Сутність-зв’язок». Література:[1] c.24-58.
4 Тема 4. Реляційна модель даних та реляційна алгебра.
5 Лекція 4. Перетворення ER-моделі у реляційну модель даних. [1] c.65-75
6 Тема 5. Основи SQL.
7 Лекція 7. Основи SQL, базові операції. [1] c.240-253

Лабораторні заняття

Назва лабораторної роботи Кількість ауд. годин
1 Побудова ER-моделі предметної області. 2
2 Знайомство з СУБД, створення і заповнення таблиць. 1
3 Прості запити, підзапити та з’єднання 1
В підсумку 4

Самостійна робота студента

Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Реляційна модель даних, розроблена Е.Коддом – визначення, принципи. [1] c.65-75, 102-117 12
2 Мова SQL. Агрегування, групування, модифікація даних і схем. Подання. [1] c.277-314 10
3 Користувачі, права і ролі в РСУБД [1] chapter 8.2-8.3 2
4 Програмування індексу бази даних [1] c.605-649 2
5 Секціонування [3], chapter 26 2
6 Інтерфейс взаємодії SQL і мови програмування. [1] chapter 8.4. 8.5 2
7 Online Analytical Processing [1] chapter 20.4-20.6 2
8 Організація даних [1] с. 567-603 8
9 Індексна організація та збалансоване дерево [1] c. 605-648. 8
10 Паралелізм, розподілені транзакції, секціонування. [1] chapter 18. 8
11 Оптимізація в БД. [8] chapter 1-4. 8
12 MongoDB [9] chapter 4, 11 10
13 Виконання лабораторних робіт 12
14 Підготовка до модульних контрольних робіт 6
15 Підготовка до екзамену по всьому матеріалу модуля. 20
В підсумку 112

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

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).

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 підхід до студентів.

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.

8. 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 бали;
  • «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.
  • По узгодженню з викладачем студент може пройти онлайн-курс по темі дисципліни, при наявності сертифікату отримавши за це до 20 додаткових балів, які додаються до підсумкової оцінки.
Міжсесійна атестація

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

В умовах військового стану і можливих повітряних тривог екзамен проводиться в режимі заліку, тобто в відомість іде оцінка, набрана студентом за семестр і нормована до 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
Кількість балів Оцінка
100-95 Відмінно
94-85 Дуже добре
84-75 Добре
74-65 Задовільно
64-60 Достатньо
Менше 60 Незадовільно
Не виконані умови допуску Не допущено

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. Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус): Складено доцент, к.т.н., Попенко Володимир Дмитрович Ухвалено кафедрою АСОІУ (протокол № 16 від 12.06.2023 р.) Погоджено Методичною радою ФІОТ (протокол № 10 від 21.06.2022 р.)