Анализ документопотока и проектирование системы расчета учебной нагрузки

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Содержание

Введение

1. Анализ предметной области и средств ее разработки

1.1 Анализ предметной области

1.2 Инфологическая модель данных

1.3 Общие сведения о БД

1.4 Выбор средств разработки БД

2. Проектирование и реализация системы «Учебная нагрузка»

2.1 Даталогическая модель данных

2.2 Описание работы программы

2.3 SQL-запросы

Заключение

Список использованной литературы и источников

Приложения

Введение

Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. Поэтому в любом учреждении, как большом, так и маленьком, возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые учреждения используют бумажные носители, но большинство предпочитают компьютеризированные способы - базы данных, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных. И уже сегодня без баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих заведений.

Существует много веских причин перевода существующей информации на компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование клиент/серверных технологий позволяют сберечь значительные средства, а главное и время для получения необходимой информации, а также упрощают доступ и ведение, поскольку они основываются на комплексной обработке данных и централизации их хранения. Кроме того, ЭВМ позволяет хранить любые форматы данных: текст, чертежи, данные в рукописной форме, фотографии, записи голоса и т.д.

Для использования столь огромных объемов хранимой информации, помимо развития системных устройств, средств передачи данных, памяти необходимы средства обеспечения диалога человек-ЭВМ, которые позволяют пользователю вводить запросы, читать файлы, модифицировать хранимые данные, добавлять новые данные или принимать решения на основании хранимых данных. Для обеспечения этих функций созданы специализированные средства - системы управления базами данных (СУБД). Современные СУБД - многопользовательские системы управления базой данных, которые специализируется на управлении массивом информации одним или множеством одновременно работающих пользователей.

Цель дипломной работы: анализ документопотока и проектирование системы расчета учебной нагрузки применительно к специфике деятельности кафедры ВУЗа культуры и искусств.

Задачи дипломной работы:

- выявить проблемы и перспективы автоматизации расчета учебной нагрузки кафедры ВУЗа и ее документирования;

- спроектировать объекты базы данных, отвечающие обозначенным функциям системы, на основе СУБД Microsoft Access.

Объект исследования: деятельность типовой кафедры самарской государственной академии культуры и искусств.

Предмет исследования: технологические процессы разработки и ведения реляционной базы данных применительно к специфике деятельности кафедры высшего учебного заведения.

Методы исследования: системный анализ, анализ документации, методы проектирования реляционной базы данных.

База проведения исследования: кафедры самарской государственной академии культуры и искусств.

Практическая значимость: разработанная база данных будет использоваться сотрудниками кафедр ВУЗа.

1. Анализ предметной области и средств ее разработки

1.1 Анализ предметной области

Кафедра - основное учебно-научное подразделение любого вуза. Учебная и научная деятельность кафедры осуществляется в одной или нескольких областях знаний и подчиняется решению главной задачи - подготовке высококвалифицированных специалистов.

Кафедра может иметь учебные и научные лаборатории, филиалы, кабинеты, музеи, мастерские и другие подразделения.

Функции кафедры:

- организует и проводит на современном уровне учебную и учебно-методическую работу, в том числе разрабатывает учебные планы, тематику и программы курсов и семинаров, курсовых и дипломных работ и проектов, устанавливает все формы проведения занятий, соотношение между лекционными, практическими и лабораторными занятиями, распределяет учебные поручения, организует контроль за учебой студентов;

- формирует планы научных исследований, организует их проведение и осуществляет контроль выполнения;

- проводит подготовку специалистов высшей квалификации (кандидатов и докторов наук) через аспирантуру, докторантуру и в порядке соискательства;

- организует и контролирует повышение квалификации и переподготовку преподавателей и сотрудников кафедры;

- вносит на рассмотрение ученого совета факультета (университета) предложения о кандидатурах на замещение должностей, на представление к ученым и почетным званиям;

- организует документооборот с другими подразделениями ВУЗа и др.

Основная задача разрабатываемой базы данных - автоматизация расчета нагрузки сотрудников кафедры. Для выполнения этой задачи, БД должна иметь электронную картотеку сотрудников. Поэтому для описания предметной области необходимо рассмотреть личное дело сотрудника кафедры ВУЗа. В список анкетных данных входят:

- ФИО;

- табельный номер;

- пол;

- дата рождения;

- квалификация и специальность по диплому;

- вид найма;

- вид работы;

- ученая степень и звание;

- узкая специальность (специализация);

- семейное положение и состав семьи;

- адресные данные;

- данные о назначениях и перемещениях;

- квалификационный разряд;

- факультет, кафедра и текущая должность;

- дата приема на работу и дата увольнения.

Для поступления на работу в ВУЗ на должность преподавателя, каждый специалист должен пройти конкурсный отбор, поэтому необходимо ознакомиться с Приказом Министерства образования РФ от 26 ноября 2002 г. N4114 «Об утверждении положения о порядке замещения должностей научно-педагогических работников в высшем учебном заведении Российской Федерации». К профессорско-преподавательскому составу относят должности ректора, проректора, декана факультета, заведующего кафедрой, профессора, доцента, старшего преподавателя, преподавателя, ассистента и др.

Положение определяет порядок и условия конкурсного отбора и заключения трудовых договоров (контрактов) между образовательным учреждением высшего профессионального образования и работником из числа профессорско-преподавательского состава сроком до 5 лет.

В СГАКИ разработан приказ «О порядке проведения конкурсного отбора», на основании Приказа Министерства образования РФ от 26 ноября 2002 г. N4114 «Об утверждении положения о порядке замещения должностей научно-педагогических работников в высшем учебном заведении Российской Федерации». программа даталогический учебный

Условия конкурсного отбора научно-педагогического состава:

а) обсуждение и конкурсный отбор претендентов на должности профессора и доцента выпускающих кафедр, а также на должности профессорско-преподавательского состава (профессора, доцента, старшего преподавателя, преподавателя) общефакультетских кафедр проводится на ученом совете академии:

б) обсуждение и конкурсный отбор претендентов на должности преподавателя и старшего преподавателя выпускающих кафедр проводится на ученом совете факультета;

в) порядок вынесения рекомендации по кандидатам на замещение должностей профессора и доцента всех кафедр академии, а также на замещение должностей преподавателя и старшего преподавателя общефакультетских кафедр:

1) кандидаты обязаны представить на заседание кафедры для предварительного обсуждения следующие документы: заявление об участии в конкурсе, к которому следует приложить заверенные в установленном порядке копию диплома об окончании вуза и в зависимости от квалификационных требований копию диплома об ученой степени кандидата либо доктора наук, копию аттестата об ученом звании доцента или профессора; отчет о проделанной работе за период, предшествующий новому конкурсному отбору; список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля, а также выписку из трудовой книжки или справку о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству;

2) по итогам предварительного обсуждения кандидатов на замещаемые должности кафедра готовит мотивированное заключение по каждой из кандидатур;

3) результат голосования по каждому из кандидатов оформляется выпиской из протокола заседания кафедры;

4) кандидаты, прошедшие предварительное обсуждение на кафедрах на вышеперечисленные должности, приглашаются на заседание совета факультета;

5) секретарь совета факультета представляет документы для избрания по конкурсу (заявление на участие в конкурсе, с прилагаемыми к нему копиями документов; мотивированное заключение кафедры, выписку из протокола заседания кафедры, список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля, а также выписку из трудовой книжки или справку о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству) по каждому из кандидатов для дальнейшего обсуждения;

6) результат голосования по каждому из кандидатов оформляется выпиской из протокола заседания совета факультета;

7) кандидаты, прошедшие обсуждение на совете факультета приглашаются на заседание учебного совета академии;

8) секретарь ученого совета академии представляет документы для избрания по конкурсу (заявление на участие в конкурсе, с прилагаемыми к нему копиями документов; мотивированное заключение кафедры, выписку из протокола заседания кафедры, выписка из протокола заседания совета факультета, список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля, а также выписку из трудовой книжки или справку о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству) по каждому из кандидатов для дальнейшего обсуждения;

9) результат голосования по каждому из кандидатов оформляется протоколом заседания счетной комиссии и выпиской из протокола заседания ученого совета академии, где, в случае успешного прохождения конкурсного отбора, указывается срок, рекомендуемый ректору для заключения нового трудового договора;

г) порядок вынесения рекомендации по кандидатам на замещение должностей преподавателя и старшего преподавателя выпускающих кафедр:

1) кандидаты обязаны представить на заседание кафедры для предварительного обсуждения следующие документы: заявление об участии в конкурсе, к которому следует приложить заверенные в установленном порядке копию диплома об окончании вуза и в зависимости от квалификационных требований копию диплома об ученой степени кандидата либо доктора наук, копию аттестата об ученом звании доцента или профессора; отчет о проделанной работе за период, предшествующий новому конкурсному отбору; список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля, а также выписку из трудовой книжки или справку о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству;

2) по итогам предварительного обсуждения кандидатов на замещаемые должности кафедра готовит мотивированное заключение по каждой из кандидатур;

3) результат голосования по каждому из кандидатов оформляется выпиской из протокола заседания кафедры;

4) кандидаты, прошедшие предварительное обсуждение на кафедрах на вышеперечисленные должности, приглашаются на заседание совета факультета;

5) секретарь совета факультета представляет документы для избрания по конкурсу (заявление на участие в конкурсе, с прилагаемыми к нему копиями документов; мотивированное заключение кафедры, выписку из протокола заседания кафедры, список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля, а также выписку из трудовой книжки или справку о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству) по каждому из кандидатов для дальнейшего обсуждения;

6) результат голосования по каждому из кандидатов оформляется протоколом заседания счетной комиссии и выпиской из протокола заседания совета факультета, где, в случае успешного прохождения конкурсного отбора, указывается срок, рекомендуемый ректору для заключения нового трудового договора.

Договор предусматривает обязанности, права и ответственность сторон. Конкретные сроки договора устанавливаются по соглашению сторон с учетом коллективного договора и мнения ученого совета вуза (института, факультета, филиала). При определении срока договора целесообразно чтобы его окончание совпадало с окончанием учебного года.

Документы, требуемые при подаче заявления на конкурс:

- заявление об участии в конкурсе;

- копия диплома об окончании вуза, заверенная в установленном порядке;

- копия диплома об ученой степени кандидата либо доктора наук, копия аттестата об ученом звании доцента или профессора;

- отчет о проделанной работе за период, предшествующий новому конкурсному отбору;

- список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля;

- выписка из трудовой книжки или справка о научно-преподавательском стаже при работе по совместительству.

При ознакомлении с Приказом Министерства образования РФ от 26 ноября 2002г. N4114 «Об утверждении положения о порядке замещения должностей научно-педагогических работников в высшем учебном заведении Российской Федерации» были выявлены документы необходимые для дальнейшего хранения: отчет о проделанной работе за период, предшествующий конкурсному отбору; список научных трудов, список творческих работ для кафедр творческого профиля.

Данная информация использована как справочный материал для сотрудников кафедры.

Для более полного представления о движении документов на кафедре, рассмотрим должностные обязанности каждого сотрудника.

Должностные обязанности заведующего кафедрой:

- осуществление планирования, организации и контроля учебной, учебно-методической, научно-методической, научной и научно-исследовательской работы кафедры по всем формам получения образования;

- рассмотрение и утверждение на заседаниях кафедры распределения учебной нагрузки по кафедре и между преподавателями, индивидуальных планов работы преподавателей, план работы кафедры;

- осуществление контроля качества, проведения всех видов учебных занятий преподавателями кафедры и всех форм итогового контроля;

- утверждение графиков работы преподавателей кафедры и учебно-вспомогательного персонала;

- осуществление контроля выполнения индивидуальных планов преподавателей, плана работы кафедры, плана и графика работы учебно-вспомогательного персонала;

- контроль разработки рабочих программ по дисциплинам, закрепленным за кафедрой, и в установленном порядке представление их к согласованию и утверждению;

- чтение лекции для студентов по одной или нескольким дисциплинам.

- контроль качества и количества методического обеспечения дисциплин, читаемых на кафедре. Своевременно организовывать работы по укомплектованию закрепленных за кафедрой курсов необходимыми и достаточными методическими материалами;

- осуществление руководства подготовкой к изданию учебников, учебных пособий, конспектов лекций, методических указаний и другого методического материала по дисциплинам, закрепленным за кафедрой;

- принятие личного участия в научно-методической работе кафедры в составе методической комиссии по специальности, научно-методического совета факультета, института, университета;

- анализировать и обсуждать на заседаниях кафедры итогов текущего контроля, экзаменационной сессии, результатов защиты выпускной квалификационной работы и государственного экзамена, на основе результатов анализа разрабатывать и реализовывать необходимые мероприятия, направленные на улучшение организации учебного процесса и повышение качества подготовки специалиста;

- осуществление подбора и комплектования штатов профессорско-преподавательского состава, научно-исследовательского, учебно-производственного и учебно-вспомогательного персонала кафедры, обеспечивать рациональное распределение обязанностей между ними, способствовать созданию нормального психологического климата в коллективе;

- планирование, контроль и принятие участия в подготовке и повышении квалификации научно-педагогических работников и инженерно-технического персонала кафедры, оказание методической помощи начинающим преподавателям в овладении педагогическим мастерством;

- организация и руководство научно-исследовательской работой по профилю кафедры, привлечение к научным исследованиям студентов, организация их участия в конференциях, выставках, конкурсах, олимпиадах, проводимых университетом или другими вузами;

- принятие необходимых мер по координации работ с другими кафедрами и научными подразделениями университета. Организация необходимых мероприятий по внедрению результатов НИР в производство;

- организация систематической связи с выпускниками кафедры, а также с предприятиями и учреждениями, в которых они работают, с целью своевременной корректировки учебного процесса на кафедре;

- организация и постоянный контроль ведения документации кафедры согласно утвержденной номенклатуре дел кафедры;

- своевременно доводить до сведения сотрудников кафедры приказы, распоряжения, решения и другие документы деканата, администрации университета, касающиеся учебной и научной деятельности кафедры, факультета (института), университета и контролировать их исполнение сотрудниками кафедры;

- контроль и принятие всех необходимых мер по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности на кафедре с целью обеспечения безопасности работы в учебных, научных помещениях кафедры, полного исключения производственного травматизма и профзаболеваний сотрудников.

Старший преподаватель кафедры обязан:

- организовывать и проводить учебную и учебно-методическую работу по курируемой дисциплине или отдельным видам учебных занятий;

- участвовать в научной и научно-исследовательской работе;

- читать лекции по курируемой дисциплине;

- разрабатывать рабочие программы по курируемым дисциплинам;

- комплектовать и разрабатывать методическое обеспечение курируемой дисциплины или отдельных видов учебных занятий и учебной работы;

- принимать участие в организации и руководстве научно-исследовательской работы студентов;

- руководить самостоятельной работой студентов по курируемой дисциплине или по отдельным видам учебных занятий и учебной работы;

- оказывать методическую помощь начинающим преподавателям в овладении педагогическим мастерством и профессиональными навыками;

- принимать участие в научно-методической работе кафедры в составе методической комиссии по специальности;

- соблюдать правила по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности;

- контролировать выполнение студентами правил по промсанитарии и противопожарной безопасности при проведении учебных занятий по курируемой дисциплине и при проведении отдельных видов занятий и научных исследований;

- принимать активное участие в воспитательной работе среди студентов;

- своевременно оповещать руководство кафедры, факультета (института) о невозможности выполнить обусловленную трудовым договором и расписанием учебных занятий учебную работу;

- передавать в собственность университета подготовленные в рамках выполнения служебного задания учебники, монографии, учебные пособия, патенты, методические разработки, рабочие программы и другие виды методических разработок и интеллектуальной собственности.

Доцент кафедры обязан:

- осуществлять планирование, организацию и контроль учебной и учебно-методической работы по курируемой дисциплине или дисциплинам;

- принимать участие в научной или научно-исследовательской работе по одному из научных направлений кафедры;

- участвовать в научно-методической работе по вопросам профессионального образования;

- читать лекции по курируемым дисциплинам;

- осуществлять контроль качества проведения преподавателями кафедры всех видов учебных занятий по курируемой дисциплине;

- разрабатывать рабочие программы по курируемым дисциплинам;

- принимать личное участие в научно-методической работе кафедры в составе методической комиссии по специальности или научно-методического совета академии;

- контролировать, комплектовать и разрабатывать методическое обеспечение курируемых дисциплин;

- организовывать и руководить научно-исследовательской работой студентов, принимать участие в работе студенческого научного общества;

- принимать участие в повышении квалификации научно-педагогических работников кафедры, оказывать методическую помощь начинающим преподавателям в овладении педагогическим мастерством и профессиональными навыками;

- организовывать и планировать самостоятельную работу студентов по курируемым дисциплинам;

- организовывать и проводить профориентационную работу со школьниками по специальностям кафедры;

- участвовать в пропаганде научно-технических, социально-экономических и правовых знаний среди населения;

- соблюдать правила по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности;

- контролировать выполнение правил по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности при проведении учебных занятий по курируемым дисциплинам и научных исследований;

- принимать участие в развитии материально-технической базы кафедры;

- своевременно оповещать руководство кафедры, факультета (института) о невозможности выполнить обусловленную трудовым договором и расписанием учебных занятий учебную работу;

- передавать в собственность университета подготовленные в рамках выполнения служебного задания учебники, монографии, учебные пособия, патенты, методические указания, рабочие программы и другие виды методических разработок и интеллектуальной собственности.

Профессор кафедры обязан:

- осуществлять планирование, организацию и контроль учебной и учебно-методической работы по курируемым дисциплинам;

- организовывать или руководить научной или научно-исследовательской работой по профилю кафедры;

- участвовать в научно-методической работе по вопросам профессионального образования;

- читать лекции по курируемым дисциплинам;

- осуществлять контроль качества проведения всех видов учебных занятий и всех форм контроля, проводимых преподавателями кафедры по курируемым им дисциплинам;

- разрабатывать рабочие программы или руководить разработкой рабочих программ по курируемым дисциплинам;

- принимать личное участие в научно-методической работе кафедры в составе методической комиссии по специальности или научно-методического совета факультета (института), университета;

- контролировать методическое обеспечение курируемых дисциплин;

- руководить подготовкой учебников, учебных пособий, конспектов лекций, методических указаний и другого методического материала по курируемым дисциплинам и осуществлять руководство подготовкой их к изданию;

- организовывать и руководить на кафедре научно-исследовательской работой студентов, студенческим научным обществом;

- принимать участие в повышении квалификации научно-педагогических работников кафедры, оказывать методическую помощь начинающим преподавателям в овладении педагогическим мастерством и профессиональными навыками;

- руководить подготовкой научно-педагогических кадров по профилю кафедры;

- организовывать и планировать самостоятельную работу студентов по курируемым дисциплинам;

- проводить семинары по научной организации педагогического труда;

- руководить профориентационной работой со школьниками по специальностям кафедры;

- участвовать в пропаганде научно-технических, социально-экономических и правовых знаний среди населения;

- соблюдать правила по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности;

- контролировать выполнение студентами и работниками кафедры правил по охране труда, промсанитарии и противопожарной безопасности при проведении учебных занятий по курируемым дисциплинам и научных исследований по курируемым направлениям;

- принимать участие в развитии материально-технической базы кафедры;

- своевременно оповещать руководство кафедры факультета (института) о невозможности выполнить обусловленную трудовым договором и расписанием учебных занятий работу;

- передавать в собственность университета подготовленные в рамках выполнения служебного задания учебники, монографии, учебные пособия, патенты, методические разработки, рабочие программы и другие виды интеллектуальной собственности.

Преподаватель ВУЗа:

- проводит обучение студентов в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов;

- обеспечивает высокую эффективность педагогического процесса, развивает у студентов самостоятельность, инициативу, творческие способности;

- использует наиболее эффективные формы, методы и средства обучения, новые педагогические технологии, способствующие лучшему усвоению студентами необходимых теоретических и практических знаний по специальности, а также формированию навыков аналитической работы;

- формирует у студентов профессиональные умения, подготавливает их к применению полученных знаний в практической деятельности;

- участвует в разработке образовательных программ, несет ответственность за их реализацию в соответствии с учебным планом и графиком учебного процесса, качество подготовки выпускников;

- осуществляет:

1) чтение лекций;

2) проведение практических занятий, семинаров, итоговых собеседований, коллоквиумов, имитационных игр, тестирования, самостоятельных занятий;

3) прием и проверку курсовых работ, рефератов, письменных контрольных работ, структурированных проблемных сочинений, эссе, выпускных квалификационных (дипломных) работ;

4) прием зачетов, дифференцированных зачетов, экзаменов;

5) планирование самостоятельной работы студентов и руководство такой работой;

- дает консультации студентам в специально отведенные часы;

- принимает участие в разработке программ производственной и преддипломной практики;

- несет ответственность за качество подготовки выпускников;

- организует научно-исследовательскую работу, обеспечивающую высокий научный уровень образования, осуществляет руководство этой работой и вовлекает в нее студентов;

- принимает участие в собраниях преподавателей и в других формах учебно-методической деятельности;

- принимает участие в подготовке программ и необходимых учебных и методических материалов;

- поддерживает учебную дисциплину, контролирует режим посещения занятий;

- соблюдает Устав и правила внутреннего трудового распорядка;

- бережно относится к духовным и материальным ценностям академии и его подразделений;

- повышает свой научно-теоретический уровень;

- совершенствует практический опыт, профессиональную квалификацию, педагогическое мастерство;

- соблюдает права и свободы студентов, уважает права и личное достоинство будущих специалистов, проявляет заботу об их культурном развитии;

- следует общепринятым нравственным и этическим нормам.

Сотрудники кафедры делятся на профессорско-преподавательский и учебно-вспомогательный составы. Лаборанты - учебно-вспомогательный состав.

Лаборант обязан выполнять следующее:

- обеспечение студентов и слушателей методическими материалами, имеющимися на кафедре, планами семинарских и практических занятий;

- обеспечение кафедры расписанием занятий, осведомление преподавателей об изменениях в расписании;

- выполнение машинописных работ (печать методических и других материалов) и обеспечение их тиражирования;

- участие в составлении отчетов кафедры и других документов;

- ведение делопроизводства на кафедре;

- оказание технической и другой помощи преподавателям в подготовке и проведении всех видов учебных занятий;

- обеспечение сохранности материальных ценностей закрепленных за кафедрой;

- поддержание чистоты и порядка в аудиториях, закрепленных кафедрой;

- в рамках служебных взаимоотношений лаборант взаимодействует со всеми структурными подразделениями по вопросам, входящим в его компетенцию.

Документооборот кафедры - сложная система, требующая автоматизации, но по заданию необходимо рассмотреть схему движения документов, касающихся сотрудников кафедры.

К входящим документам относятся нагрузка, поступающая из деканата или института, расписание занятий - из учебного отдела, а так же приказы, идущие из ректората. Основной поток информации, необходимый для АИС «Учебная нагрузка», поступает из отдела кадров. Как любое подразделение кафедра имеет так же и исходящие документы:

- служебные записки передаются практически во все подразделения ВУЗа;

- таблица учета рабочего времени поступает в бухгалтерию;

- изменения в расписании и нагрузка на каждого преподавателя передаются в учебный отдел.

Документы, обозначенные в «Номенклатуре документов кафедры» (приложение 1), относятся к документам для внутреннего пользования. Перечни должностных обязанностей сотрудников - документы для внутреннего пользования.

На рисунке 1.1 представлена схема движения документов, содержащих информацию о сотрудниках кафедры

Рисунок 1.1 - Схема движения документов, содержащих информацию о сотрудниках кафедры

1.2 Инфологическая модель данных

Описание предметной области, выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства, называется инфологической моделью [28, 15].

Для того чтобы база данных адекватно отражала предметную область, разработчик базы данных должен хорошо представлять себе все нюансы, присущие данной предметной области (ПрО), и уметь отобразить их в базе данных. Поэтому прежде чем начинать проектирование базы данных, необходимо исследовать предметную область, для отображения которой создается БД. Предметная область должна быть предварительно описана. Для этого может использоваться и естественный язык, но его применение имеет много недостатков, основным из которых являются громоздкость описания и неоднозначность его трактовки. Поэтому обычно для этих целей используют искусственные формализованные языковые средства. В связи с этим под инфологической моделью (ИЛМ) понимают описание предметной области, выполненное с использованием специальных языковых средств, не зависящих от используемых в дальнейшем программных средств [33, 13].

Наиболее часто инфологическая модель исследуемой предметной области представляется в виде ER-диаграммы (от англ. Entity/Relationship - сущность/связь). Первый вариант модели «сущность-связь» был предложен в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом. В дальнейшем многими авторами были разработаны свои методы построения ER-диаграмм (метод Мартина, метод IDEFI, метод Баркера и др.). По сути, все варианты ER-диаграмм исходят из одной идеи - рисунок всегда нагляднее текстового описания. Все такие диаграммы используют графическое изображение сущностей предметной области, их атрибутов и взаимосвязей между сущностями [23, 25-26].

Воспользуемся методом Баркера, как наиболее наглядным. Для этого необходимо подготовить следующую информацию о предметной области:

- список сущностей предметной области;

- список атрибутов сущностей;

- описание взаимосвязей между сущностями.

Опишем компоненты и определим их обозначения в ER-диаграмме по методу Баркера:

а) Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели. Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное существительным в единственном числе. Каждая сущность в модели изображается в виде прямоугольника с наименованием [36, 64];

б) Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности. Экземпляры сущностей должны быть различимы, т.е. сущности должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого экземпляра этой сущности [36, 66];

в) Атрибут сущности - это именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности. Наименование атрибута должно быть выражено существительным в единственном числе (возможно, с характеризующими прилагательными). Атрибуты изображаются в пределах прямоугольника, определяющего сущность [36, 67];

г) Ключ сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность. Сущность может иметь несколько различных ключей. Ключевые атрибуты изображаются на диаграмме подчеркиванием [36, 69];

д) Связь - это некоторая ассоциация между двумя сущностями. Графически связь изображается линией, соединяющей две сущности. Каждая связь имеет одно или два наименования. Наименование обычно выражается в неопределенной глагольной форме. Каждое из наименований относится к своему концу связи. Иногда наименования не пишутся ввиду их очевидности. Каждая связь может иметь один из следующих типов связи:

1) связь типа один-к-одному означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с одним экземпляром второй сущности (правой).

2) связь типа один-ко-многим означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с несколькими экземплярами второй сущности (правой);

3) связь типа много-ко-многим означает, что каждый экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и каждый экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности. Ее изображение: [36, 72-73].

На основе анализа предметной области, выделим основные сущности:

- сотрудник;

- группа;

- учебный план.

Выделим набор атрибутов и идентификатор для каждой сущности (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Сущности, атрибуты и ключи исследуемой ПО

Сущность	Атрибуты	Ключи
Сотрудник	Фотография Имя Отчество Дата рождения Пол Домашний телефон Мобильный телефон ICQ номер Электронная почта Домашний адрес Ученая степень Ученое звание Состав Вид найма (основной) Вид найма (совместительство) Должность Дата приема на работу Дата увольнения	Индекс
Группа	Название Факультет Форма обучения Количество студентов	Индекс
Учебный план	Предмет Группа Факультет Форма обучения Курс Семестр Количество студентов Поток Количество подгрупп Лекции (по плану) Лекции (фактически) Семинары (по плану) Семинары (фактически) Лабораторные работы (по плану) Лабораторные работы (фактически) Консультация Экзамен Зачет СРС Контрольная работа Преподаватель	Индекс

1.3 Общие сведения о БД

База данных - это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация [8, 5].

Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных библиотеки. В ней есть все необходимые сведения об авторах, книгах, читателях и т.д. Доступ к этой базе могут иметь как работники библиотеки, так и читатели, которым необходимо найти какое-либо издание. Но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных [7, 10].

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office [18, 27].

Структура простейшей базы данных. Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть - это структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных - деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции [6, 41].

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

Свойства полей базы данных. Поля базы данных не просто определяют структуру базы - они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

- имя поля - определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц);

- тип поля - определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле;

- размер поля - определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле;

- формат поля - определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю;

- маска ввода - определяет форму, в которой вводятся данные, а поле (средство автоматизации ввода данных);

- подпись - определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля);

- значение по умолчанию - то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных);

- условие на значение - ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты);

- сообщение об ошибке - текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных;

- обязательное поле - свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы;

- пустые строки - свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым);

- индексированное поле - если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных [17, 68-69].

Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

Типы данных. Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных:

- текстовый - тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов);

- числовой - тип данных для хранения действительных чисел;

- поле Мемо - специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда;

- дата/время - тип данных для хранения календарных дат и текущего времени;

- денежный - тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа;

- счетчик - специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование - для порядковой нумерации записей;

- логический - тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет);

- гиперссылка - специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происходит запуск браузера и воспроизведение объекта в его окне;

- мастер подстановок - это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

Безопасность баз данных. Базы данных - это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

Базы данных - это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети [41, 109].

Проблема безопасности баз данных решается тем, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

1.4 Выбор средств разработки БД

Выбор средств разработки баз данных представляет собой сложную многопараметрическую задачу и является одним из важных этапов при разработке приложений баз данных. Выбранный программный продукт должен удовлетворять как текущим, так и будущим потребностям предприятия, при этом следует учитывать финансовые затраты на приобретение необходимого оборудования, самой системы, разработку необходимого программного обеспечения на ее основе, а также обучение персонала [10, 21].

Очевидно, наиболее простой подход при выборе средств разработки БД основан на оценке того, в какой мере существующий инструментарий удовлетворяют основным требованиям создаваемого проекта информационной системы. Более сложным и дорогостоящим вариантом является создание испытательного проекта на основе нескольких инструментариев и последующий выбор наиболее подходящего из кандидатов. Но и в этом случае необходимо ограничивать круг возможных систем, опираясь на некие критерии отбора. Вообще говоря, перечень требований к средствам разработки БД, используемых при анализе той или иной информационной системы, может изменяться в зависимости от поставленных целей. Тем не менее, можно выделить несколько групп критериев:

- модели данных;

- особенности архитектуры и функциональные возможности;

- контроль работы системы;

- особенности разработки приложений;

- производительность;

- надежность;

- требования к рабочей среде;

- смешанные критерии;

Рассмотрим каждую из этих групп в отдельности.

Моделирование данных:

- используемая модель данных. Существует множество моделей данных; самые распространенные - иерархическая, сетевая, реляционная, объектно-реляционная и объектная. Вопрос об использовании той или иной модели должен решаться на начальном этапе проектирования информационной системы;

- триггеры и хранимые процедуры. Триггер - программа базы данных, вызываемая всякий раз при вставке, изменении или удалении строки таблицы. Триггеры обеспечивают проверку любых изменений на корректность, прежде чем эти изменения будут приняты. Хранимая процедура - программа, которая хранится на сервере и может вызываться клиентом. Поскольку хранимые процедуры выполняются непосредственно на сервере базы данных, обеспечивается более высокое быстродействие, нежели при выполнении тех же операций средствами клиента БД. В различных программных продуктах для реализации триггеров и хранимых процедур используются различные инструменты;

- средства поиска. Некоторые современные системы имеют встроенные дополнительные средства контекстного поиска;

- предусмотренные типы данных. Здесь следует учесть два фактически независимых критерия: базовые или основные типы данных, заложенные в систему, и наличие возможности расширения типов. В то время как отклонения базовых наборов типов данных у современных систем от некоего стандартного, обычно, невелики, механизмы расширения типов данных в системах того или иного производителя существенно различаются;

- реализация языка запросов. Все современные системы совместимы со стандартным языком доступа к данным SQL-92, однако многие из них реализуют те или иные расширения данного стандарта.

Особенности архитектуры и функциональные возможности:

- мобильность. Мобильность - это независимость системы от среды, в которой она работает. Средой в данном случае является как аппаратура, так и программное обеспечение (операционная система);

- масштабируемость. При выборе СУБД необходимо учитывать, сможет ли данная система соответствовать росту информационной системы, причем рост может проявляться в увеличении числа пользователей, объема хранимых данных и объеме обрабатываемой информации;

- распределенность. Основной причиной применения информационных систем на основе баз данных является стремление объединить взгляды на всю информацию организации. Самый простой и надежный подход - централизация хранения и обработки данных на одном сервере. К сожалению, это не всегда возможно и приходится применять распределенные базы данных. Различные системы имеют разные возможности управления распределенными базами данных;

- сетевые возможности. Многие системы позволяют использовать широкий диапазон сетевых протоколов и служб для работы и администрирования;

Контроль работы системы:

- контроль использования памяти компьютера. Система может иметь возможность управления использованием, как оперативной памяти, так и дискового пространства. Во втором случае это может выражаться, например, в сжатии баз данных, или удалении избыточных файлов;

- автонастройка. Многие современные системы включают в себя возможности самоконфигурирования, которые, как правило, опираются на результаты работы сервисов самодиагностики производительности. Данная возможность позволяет выявить слабые места конфигурации системы и автоматически настроить ее на максимальную производительность.

Многие производители СУБД выпускают также средства разработки приложений для своих систем. Как правило, эти средства позволяют наилучшим образом реализовать все возможности сервера, поэтому при анализе СУБД стоит рассмотреть также и возможности средств разработки приложений.

Особенности разработки приложений:

- средства проектирования. Некоторые системы имеют средства автоматического проектирования, как баз данных, так и прикладных программ. Средства проектирования различных производителей могут существенно различаться;

- многоязыковая поддержка. Поддержка большого количества национальных языков расширяет область применения системы и приложений, построенных на ее основе;

- возможности разработки Web-приложений. При разработке различных приложений зачастую возникает необходимость использовать возможности среды Internet. Средства разработки некоторых производителей имеют большой набор инструментов для построения приложений под Web;

- поддерживаемые языки программирования. Широкий спектр используемых языков программирования повышает доступность системы для разработчиков, а также может существенно повлиять на быстродействие и функциональность создаваемых приложений.

Производительность:

- рейтинг TPC (Transactions per Cent). Для тестирования производительности применяются различные средства, и существует множество тестовых рейтингов. Одним из самых популярных и объективных является TPC-анализ производительности систем. Фактически TPC анализ рассматривает композицию СУБД и аппаратуры, на которой эта СУБД работает. Показатель TPC - это отношение количества запросов обрабатываемых за некий промежуток времени к стоимости всей системы;

- возможности параллельной архитектуры. Для обеспечения параллельной обработки данных существует, как минимум, два подхода: распараллеливание обработки последовательности запросов на несколько процессоров, либо использование нескольких компьютеров-клиентов, работающих с одной БД, которые объединяют в так называемый параллельный сервер;

- возможности оптимизирования запросов. При использовании непроцедурных языков запросов их выполнение может быть неоптимальным. Поэтому необходимо произвести процесс оптимизации запросов, т.е. выбрать такой способ выполнения, когда по начальному представлению запроса путем его синтаксических и семантических преобразований вырабатывается процедурный план выполнения запроса, наиболее оптимальный при существующих в базе данных управляющих структурах [29, 26-29].

Надежность:

Понятие надежности системы имеет много смыслов - это и сохранность информации независящая от любых сбоев, и безотказность работы системы в любых условиях, и обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа.

- восстановление после сбоев. При возникновении программных или аппаратных сбоев целостность, да и работоспособность всей системы может быть нарушена. От того, как эффективно спланирован механизм восстановления после сбоев, зависит жизнеспособность системы;

...