Рабочая программа дисциплины

I. Рабочая программа дисциплины

1.  Цель и задачи дисциплины

Разработана в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по направлению 061800 «Математические методы в экономике» (квалификация – Экономист-математик) и с учетом инновационной образовательной программы ПГУ, направленной на формирование информационно-коммуникационной компетентности выпускников классического университета в соответствии с потребностями информационного общества.

Управление современным предприятием требует обработки и обобщения огромных объемов информации. Принятие грамотных и адекватных ситуации управленческих решений невозможно без использования достижений современных информационных технологий. База данных (БД) является центральным звеном любой информационной системы. Грамотное использование информационных технологий невозможно без освоения основных принципов построения и эксплуатации баз данных. Развитие современных информационных систем обнаруживает тенденцию роста объемов и повышения структурной сложности хранимой информации Часто такие системы используют технологии распределенных БД и другие современные методы хранения информации. Тем не менее в курсе «Информатика» данные вопросы рассмотрены недостаточно. Цель курса – обеспечить широкий кругозор и знания студентов в области баз данных и привить практические навыки по их использованию.

В задачи, стоящие перед данным курсом входят:

·  Получение студентами теоретических и практических знаний о принципах построения и функционирования различных баз данных.

·  Обучение будущих специалистов использованию этих технологий в своей профессиональной деятельности.

·  Обретение навыков проектирования структур баз данных и построения информационных запросов.

·  Обретение навыков практической реализации компонент информационных систем с помощью современных инструментальных средств.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины, соотнесенные с квалификационными характеристиками специалиста в соответствии с ГОС ВПО

В результате изучения дисциплины студент должен:

·  понимать значение ключевых терминов;

·  знать основные принципы построения баз данных и знаний;

·  иметь представление о возможности и целесообразности применения баз данных и знаний при построении информационных систем;

·  иметь опыт построения информационных моделей конкретной предметной области;

·  обладать навыками работы с конкретной СУБД.

·  уметь реализовать в рамках выбранной СУБД информационную модель предметной области.

В процессе изучения предусматриваются различные формы и методы учебной работы: лекции, контрольные занятия (в том числе в форме семинаров и коллоквиумов), лабораторные работы, дискуссии по теме, самостоятельная работа студентов с конкретными СУБД и информационными системами. Конкретный набор форм и методов изучения зависит как от темы курса, так и от уровня подготовленности студентов.

3.  Содержание курса

Тема 1. Информационные системы в экономике

Предмет, цели и задачи курса. Понятие, классификация, общая структура и функции информационных систем. База данных, назначение и функции. Концепция интеграции данных

Тема 2. Модели данных.

Понятие и цели моделирования данных в проектировании систем обработки информации. Понятия файла и базы данных. Определение модели данных. Понятие структуры данных, ограничений целостности и операций. Логическая и физическая организация данных. Уровни представления данных: внешний, концептуальный и физический. Логическая и физическая независимость данных.

Определение структуры данных. Данные и метаданные, типы и экземпляры, схемы, подсхемы и средства их описания: элементы данных и связи между ними, типы ассоциаций, ключи, возможные ключи. ER-диаграммы, прямоугольные схемы, таблицы как средство описания структур данных.

Основные типы моделей данных: иерархическая и сетевая модели. Основные операции. Особенности навигации и модификации данных в иерархической и сетевой моделях. достоинства и недостатки каждой модели.

Реляционная модель данных. Основные понятия. Операции реляционной алгебры. Адекватность реляционной модели.

Тема 3. Оптимизация логической схемы реляционной БД

Нормализация; причины декомпозиции эвристических структур данных, пути ее оптимизации, функциональные зависимости атрибутов. Первая нормальная форма. Получение второй и третьей нормальной формы. Нормальная форма Бойса-Кодда.

Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма.

Проблемы декомпозиции отношений. Соединение отношений без потерь информации.

Тема 4. Технология построения моделей данных

Подходы к проектированию логической структуры данных. Источники получения информации для построения моделей данных. Анализ запросов и функциональных зависимостей.

Использование реляционной модели и канонической схемы инфологического проектирования.

Тема 5. Ограничения целостности

Структурная и функциональная семантическая целостность данных. Причины нарушения целостности БД. Анализ целостности баз данных в результате выполнения различных операций. Ограничения целостности объектов, связей, приложений. Особенности структурных и функциональных ограничений целостности в сетевой, иерархической и реляционной моделях данных.

Тема 6. Язык SQL

Язык SQL – универсальный язык реляционных СУБД. Назначение и возможности. Основные операторы языка и методология использования

Тема 7. Обеспечение безопасности данных

Причины разрушения данных. Компьютерные вирусы и методы борьбы с ними. Проблема секретности данных. Пути утечки информации. Методы обеспечения сохранности и секретности данных. Разграничение доступа и способы идентификации пользователя. Кодирование и шифрование информации. Стандарт DES. Алгоритмы шифрования с открытым ключом.

Тема 8. Системы управления базами данных (СУБД)

Понятие СУБД. Классификация СУБД. Архитектура СУБД: назначение, общая концепция, модели и средства представления данных пользователями различных уровней, функциональная схема СУБД, средства создания и ведения базы данных, защита и обеспечение целостности, манипулирование данными, организация работы СУБД. Оценка и выбор СУБД.

Тема 9. Многопользовательская работа с базой данных

Проблемы многопользовательской работы с базой данных. Понятие транзакции. Организация параллельной работы транзакций. Проблемы потери результатов обновления, незафиксированной зависимости и несовместного анализа. Механизмы блокировки.

Понятия вычислительной сети и распределённой обработки данных. Концепция систем управления распределёнными базами данных.

Тема 10. Проблемы эксплуатации баз данных

Организация эксплуатации систем баз данных. Администратор банка данных, администраторы данных и задач. Эксплуатация предметных баз данных. Ведение баз данных: реорганизация и реструктуризация баз данных.

Тема 11. Информационно-поисковые системы (ИПС)

Основные понятия и терминология ИПС. Технические средства. Документальный и фактографический поиск. Семантические средства ИПС: информационно-поисковые языки, режимы индексирования поиска, информационно-поисковые тезаурусы, дескрипторные языки и семантические коды. ИПС и традиционные системы баз данных: реализация документального поиска в среде СУБД.

Тема 12. Экспертные системы

Экспертные системы и эксперты. Возможности и ограничения использования экспертных систем. Структура экспертных систем. Понятие базы знаний: база правил и база фактов. Примеры экспертных систем. Инструментальные средства экспертных систем.

Тема 13. Модели знаний в экономике.

Декларативные и процедурные модели представления знаний. Правила продукций: понятие и примеры.

Семантические сети: основные понятия, механизм "наследования" свойств, примеры.

Фреймовые модели: понятие фрейма, слота, заполнителей и сети фреймов.

Тема 14. Стратегии управления (механизм вывода).

Понятие стратегии управления. Прямой и обратный вывод. Поиск "вширь" и "вглубь". Проблема порождения ненужных высказываний.

Использование исчисления предикатов для получения логических выводов. Правильно построенные формулы. Правила вывода. Клаузальная форма. Процедура резолюции.

Тема 15. Обработка эмпирических данных в условиях неопределённости.

Источники неопределенности информации. Неопределенность фактов и правил. Коэффициенты достоверности. Вероятностный подход к учету неопределенности.

Тема 16. Тенденции и перспективы развития баз данных и интеллектуальных информационных систем.

Проблемы совершенствования экономики на основе достижений информатики. Тенденции развития индустрии обработки данных. Опыт и перспективы развития обработки данных и знаний в экономике.

4.  Темы практических занятий

Тема 1. Модели данных.

Вопросы к теме:

1.  Понятие объекта, его свойства, типы и экземпляры, атрибуты объекта.

2.  Идентификация объектов в базе данных, понятие ключа.

3.  Понятие структуры данных, элементы данных и связи между ними.

4.  Определение структуры данных.

5.  ER-диаграммы, прямоугольные схемы, таблицы как средство описания структур данных.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 6].

Тема 2. Оптимизация логической схемы реляционной БД

Вопросы к теме:

1.  Причины проведения нормализации структур данных.

2.  Понятие функциональной зависимости атрибутов.

3.  Первая нормальная форма.

4.  Получение второй и третьей нормальной формы.

5.  Нормальная форма Бойса-Кодда.

6.  Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма.

7.  Проблемы декомпозиции отношений. Соединение отношений без потерь информации.

8.  Проблема сохранения зависимостей.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 6].

Тема 3. Технология построения моделей данных

Вопросы к теме:

1.  Подходы к проектированию логической структуры данных.

2.  Источники получения информации для построения моделей данных, понятие сообщения.

3.  Анализ сообщений, запросов и функциональных зависимостей.

4.  Использование реляционной модели и канонической схемы инфологического проектирования.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 3, 6].

Тема 4. Ограничения целостности

Вопросы к теме:

1.  Структурная и функциональная семантическая целостность данных.

2.  Причины нарушения целостности БД.

3.  Анализ целостности баз данных в результате выполнения различных операций.

4.  Ограничения целостности объектов, связей, приложений.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 6].

Тема 5. Язык SQL

Вопросы к теме:

1.  Основные операторы языка и методология использования.

2.  Структура оператора SELECT.

3.  Использование подзапросов в основном запросе.

4.  Использование представлений.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 15].

Тема 6. Обеспечение безопасности данных

Вопросы к теме:

1.  Причины разрушения данных.

2.  Проблема секретности данных.

3.  Пути утечки информации.

4.  Методы обеспечения сохранности и секретности данных.

5.  Разграничение доступа и способы идентификации пользователя.

6.  Кодирование и шифрование информации.

7.  Симметричные алгоритмы шифрования. Стандарт DES.

8.  Алгоритмы шифрования с открытым ключом.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 6].

Тема 7. Системы управления базами данных (СУБД)

Вопросы к теме:

1.  Понятие СУБД. Классификация СУБД.

2.  Архитектура СУБД: назначение, общая концепция, модели и средства представления данных.

3.  СУБД MS SQL Server:

­  функциональная схема СУБД,

­  средства создания и ведения базы данных,

­  защита и обеспечение целостности,

­  манипулирование данными,

­  организация работы СУБД.

4.  Оценка и выбор СУБД.

Рекомендуемый учебно-методический список литературы: [1, 2, 5].

5.  Лабораторные работы (лабораторный практикум)

Лабораторные занятия проводятся в компьютерном классе. Для проведения лабораторных работ требуется оснащение класса ПО Microsoft SQL Server.

№ и названия разделов и тем	Цель и содержание лабораторной работы	Результаты лабораторной работы
Лабораторная работа № 1: Формирование базы данных средствами MS SQL Server
Тема 2. Модели данных Тема 3. Язык SQL Тема 6. Ограничения целостности	Требуется описать структуру учебной базы данных «Предприятие оптовой торговли продуктами питания» и заполнить ее информацией контрольного примера	Сформированная база данных
Лабораторная работа № 2:Написание к запросов базе данных средствами MS SQL Server.
Тема 2. Модели данных. Тема 3. Язык SQL	Требуется написать ряд запросов к учебной базе данных «Предприятие оптовой торговли продуктами питания»	Выполненные запросы
Лабораторная работа № 3: Формирование представлений средствами MS SQL Server.
Тема 2. Модели данных. Тема 3. Язык SQL	Требуется сформировать ряд представлений и написать ряд запросов к учебной базе данных «Предприятие оптовой торговли продуктами питания», использующих эти представления	Сформированный набор представлений
Лабораторная работа № 4: Формирование политики безопасности средствами MS SQL Server.
Тема 3. Язык SQL Тема 7. Обеспечение безопасности данных	Требуется сформировать политику безопасности для учебной базы данных «Предприятие оптовой торговли продуктами питания»	Сформированная политика безопасности

6.  Тематика курсовых/контрольных работ/рефератов

В процессе изучения курса предусмотрено выполнение двух контрольных работ, курсовой работы и одного индивидуального задания.

Контрольная работа №1 состоит в разработке схемы базы данных для заданной предметной области.

Примерный перечень заданий:

1.  Спроектировать БД страховой компании. Компания заключает договора с клиентами на страхование их имущества. В течение срока действия договора клиенты уплачивают оговоренные взносы. При повреждении или утрате застрахованного имущества клиент получает возмещение.

2.  Трастовый фонд принимает деньги у своих клиентов и вкладывает их в различные финансовые инструменты, проводит операции на фондовом рынке. По итогам своей работы начисляет доход по вкладам своих клиентов.

3.  Отдел кадров осуществляет прием и увольнение сотрудников предприятия, отслеживает их внутренние перемещения, повышение квалификации, контролирует соблюдения графика отпусков, штатного расписания.

4.  Методист деканата составляет расписание занятий для факультета.

5.  Коммерческий ВУЗ осуществляет платную подготовку студентов. Требуется БД, позволяющая вести планирование и контроль поступлений и расходов. Предусмотреть возможность анализа (планирования) расходов как по направлениям (например, зарплата, ремонт помещений, покупка оборудования) так и по подразделениям (факультет, кафедра, лаборатория).

6.  Станция техобслуживания производит обслуживание и ремонт автомобилей различных марок. Учесть, что некоторые виды ремонта требуют специфического оборудования, работа на котором невозможна без специальной подготовки.

7.  Косметический салон оказывает услуги клиентам.
Учесть, что для выполнения услуги необходимо не только наличие соответствующего специалиста, но и наличие определенных материалов (кремы, лаки и т. п.).

8.  Поликлиника оказывает медицинские услуги населению близлежащего района. Терапевты принимают пациентов со своего участка. Узкие специалисты – всех пациентов поликлиники. Прием ведется по предварительной записи, повторный прием в случае лечения заболевания – во время, назначенное врачом. Все случаи заболевания фиксируются. Пациенты с хроническими заболеваниями ставятся на учет и проходят различные обследования по плану.

9.  Инвестиционная компания ведет инвестиционные портфели своих клиентов. Обычно клиент лишь дает указания, какой тип портфеля (агрессивный или консервативный) он выбирает, но может дать и прямые указания, какие ценные бумаги следует купить или продать. В любой момент клиент может внести дополнительную сумму на свой инвестиционный счет, либо изъять свободную сумму, если таковая имеется. По требованию клиента компания обязана дать отчет, какие бумаги составляют его инвестиционный портфель, какие операции проводились в заданный период.

Контрольная работа №2 состоит в написании ряда SQL запросов для заданной базы данных.

Структура предлагаемой базы данных:

Примерный перечень заданий:

Задание №1:

−выдать список читателей, просрочивших сдачу книг;

−кто из авторов самый популярный в прошлом месяце;

−выдать список произведений, написанных в соавторстве;

Задание №2:

−выдать список книг, находящихся на руках;

−кто из читателей самый активный в прошлом месяце;

−выдать список читателей, прочитавших более трех книг за прошлый месяц;

Задание №3:

−по каждой книге выдать, сколько раз она выдавалась на руки за последний месяц;

−какое произведение самое читаемое в прошлом месяце;

−выдать список авторов, которых выдавали более 5 раз за прошлый месяц;

Задание №4:

−выдать список читателей, имеющих книги на руках;

−сколько читателей брали больше двух книг за последний месяц?

−сколько изданий каждого произведения есть в библиотек?

Задание №5:

−сколько произведений написано каждым автором?
−кто из читателей самый активный в прошлом месяце;

−произведения каких авторов брали более 3 читателей (за последний месяц)?

Курсовая работа состоит в разработке проекта базы данных для выбранной студентом предметной области. Примерный перечень возможных областей не является исчерпывающим. Студент может по согласованию с преподавателем выбрать предметную область, не входящую в приведенный список.

1.  Сеть магазинов (ЧП).

2.  Школа.

3.  Библиотека.

4.  Поликлиника.

5.  Отдел кадров предприятия.

6.  Страховая компания.

7.  Коммерческий ВУЗ.

8.  Станция техобслуживания.

9.  Инвестиционная компания.

10.  Рекламное агентство.

11.  Автосалон.

12.  Швейное ателье.

13.  Видео прокат.

14.  Интернет-магазин.

15.  ТСЖ.

16.  Салон красоты.

17.  Клуб любителей кошек.

18.  Кинопрокатное объединение.

19.  Парикмахерская.

20.  Солярий.

21.  Компьютерный магазин.

22.  Услуги связи.

23.  Пекарня.

24.  Пункт проката.

25.  Зоомагазин.

26.  Туристическое агентство.

27.  Начисление зарплаты сотрудникам предприятия.

28.  Банк.

29.  Охранное предприятие.

30.  Ремонт обуви.

31.  Детский сад.

32.  Автотранспортное предприятие.

Выполнение индивидуального задания состоит в реализации проекта, разработанного в процессе выполнения курсовой работы, средствами MS SQL Server и MS C#.

7.  Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.3.  Список литературы

Основной

, , Базы данных: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. Основы баз данных. Курс лекций. – М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005 – 487с. (электронный вариант (http://citforum. *****/database/osbd/contents. shtml)

Дополнительный

1.  , Базы знаний интеллектуальных систем: Учеб. пособие для вузов.-СПб.;М.;Харьков;Минск, Питер,2001.-384с.

2.  В. Интеллектуальные информационные системы:- М.: Высш. шк.,2003.-431 с

3.  ДЖ. Введение в системы баз данных. 6-е изд. Пер. с англ. К.;М.;- СПб: Изд. дом "Вильямс", 1999.

4.  , Базы данных: учеб. пособие для вузов. - М.:Академия,2005.-320 с

5.  Основы SQL: курс лекций учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. 351400 " математика и информатика, - М.: .: Интернет-университет информационных технологий,2с.

Рекомендованный

Структурный подход к ведению баз данных. - М.: Финансы и статистика, 1983. , Проектирование баз данных информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1989. Гарсиа- Ульман Дж. Д., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс: Пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильямс», 2003. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. - М.: Мир. 19с. Уэлдон Дж.-Л. Администрирование баз данных. - М.: Финансы и статистика, 1984. , , Базы и банки данных. - М.: Высш. шк., 1987. Элти Дж., Экспертные системы: концепции и примеры. - М.: Финансы и статистика, 19с.

7.2. Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплин

Для проведения занятий необходимы:

· Презентационный комплекс (ноутбук и мультимедийный проектор).

· Программа MS PowerPoint.

· Компьютерный класс (для лаб. работ).

· Программа MS SQL Server.

· Программа MS C#.

· Программа NetOp.

7.3.  Методические указания студентам

Задания для самостоятельной работы студентов

Разделы и темы для самостоятельного изучения	Виды и содержание самостоятельной работы
Темы 7,8,10	Проработка материала лекций по разделу. Подготовка докладов по материалам, не рассматриваемым детально на лекциях. Поиск и обзор научных публикаций и электронных источников информации
Темы 1-6,9,11-16	Проработка учебного материала по конспектам лекций, по учебной литературе, решение задач, ответы на вопросы

-  возможность проблемного изложения, дискуссии, диалога с целью активизации деятельности студентов;

-  опора смысловой части лекции на подлинные факты, события, явления, статистические данные;

-  тесная связь теоретических положений и выводов с практикой и будущей профессиональной деятельностью студентов.

Преподаватель, читающий лекционные курсы в вузе, должен знать существующие в педагогической науке и используемые на практике варианты лекций, их дидактические и воспитывающие возможности, а также их методическое место в структуре процесса обучения.

6. Семинар проводится по узловым и наиболее сложным вопросам (темам, разделам) учебной программы. Он может быть построен как на материале одной лекции, так и на содержании обзорной лекции, а также по определённой теме без чтения предварительной лекции. Главная и определяющая особенность любого семинара – наличие элементов дискуссии, проблемности, диалога между преподавателем и студентами и самими студентами.

При подготовке классического семинара желательно придерживаться следующего алгоритма:

а) разработка учебно-методического материала:

-  формулировка темы, соответствующей программе и госстандарту;

-  определение дидактических, воспитывающих и формирующих целей занятия;

-  выбор методов, приемов и средств для проведения семинара;

-  подбор литературы для преподавателя и студентов;

-  при необходимости проведение консультаций для студентов;

б) подготовка обучаемых и преподавателя:

-  составление плана семинара из 3-4 вопросов;

-  предоставление студентам 4-5 дней для подготовки к семинару;

-  предоставление рекомендаций о последовательности изучения литературы (учебники, учебные пособия, законы и постановления, руководства и положения, конспекты лекций, статьи, справочники, информационные сборники и бюллетени, статистические данные и др.);

-  создание набора наглядных пособий.

Подводя итоги семинара, можно использовать следующие критерии (показатели) оценки ответов:

-  полнота и конкретность ответа;

-  последовательность и логика изложения;

-  связь теоретических положений с практикой;

-  обоснованность и доказательность излагаемых положений;

-  наличие качественных и количественных показателей;

-  наличие иллюстраций к ответам в виде исторических фактов, примеров и пр.;

-  уровень культуры речи;

-  использование наглядных пособий и т. п.

В конце семинара рекомендуется дать оценку всего семинарского занятия, обратив особое внимание на следующие аспекты:

-  качество подготовки;

-  степень усвоения знаний;

-  активность;

-  положительные стороны в работе студентов;

-  ценные и конструктивные предложения;

-  недостатки в работе студентов;

-  - задачи и пути устранения недостатков.

После проведения первого семинарского курса, начинающему преподавателю целесообразно осуществить общий анализ проделанной работы, извлекая при этом полезные уроки.

7. При изложении материала важно помнить, что почти половина информации на лекции передается через интонацию. Учитывать тот факт, что первый кризис внимания студентов наступает на 15-20-й мин, второй – на 30-35-й мин. В профессиональном общении исходить из того, что восприятие лекций студентами младших и старших курсов существенно отличается по готовности и умению.

8. При проведении аттестации студентов важно всегда помнить, что систематичность, объективность, аргументированность – главные принципы, на которых основаны контроль и оценка знаний студентов. Проверка, контроль и оценка знаний студента требуют учета его индивидуального стиля в осуществлении учебной деятельности. Знание критериев оценки знаний обязательно для преподавателя и студента.