| Раздел 1. Основы организации баз данных и систем управления данными | Данные и информация. Структурированные, полуструктурированные и неструктурированные данные. Файловое хранение и его ограничения: избыточность, противоречивость, зависимость программ от структуры файлов, сложности совместного доступа и обеспечения целостности. Понятие базы данных и системы управления базами данных. Функции СУБД. Основные компоненты среды базы данных. Пользователи и роли: разработчик, проектировщик, администратор, прикладной программист и конечный пользователь. Схема и экземпляр базы данных. Метаданные и системный каталог. Трёхуровневая архитектура представления данных. Физическая и логическая независимость данных. Жизненный цикл базы данных. Обзор моделей данных. Роль баз данных в электронном журнале, LMS, школьной библиотеке, электронном портфолио, системе тестирования и организации дополнительного образования.
Лабораторная работа 1. Анализ предметной области образовательной информационной системы. Выбор прикладной задачи; описание пользователей и информационных процессов; выявление основных информационных объектов; разработка словаря терминов; определение правил обработки данных; построение схемы информационных потоков и предварительной концептуальной модели. | 22 | 2 | 12 | 8 |
| Раздел 2. Реляционная модель и моделирование данных | Основные понятия реляционной модели: отношение, атрибут, кортеж, домен, схема отношения и состояние отношения. Свойства отношений. Потенциальные, первичные, альтернативные, составные и внешние ключи. Ссылочная, доменная и сущностная целостность. Основные операции реляционной алгебры: выборка, проекция, объединение, разность, декартово произведение и соединение. Модель «сущность — связь». Сущности, атрибуты и идентификаторы. Простые, составные, многозначные и производные атрибуты. Связи один-к-одному, один-ко-многим и многие-ко-многим. Обязательность участия в связи. Слабые сущности. Ассоциативные сущности. Преобразование ER-модели в реляционную схему. Функциональные зависимости. Аномалии вставки, обновления и удаления. Первая, вторая и третья нормальные формы. Денормализация рассматривается только как обзор последующих архитектурных решений.
Лабораторная работа 2. Разработка нормализованной реляционной модели образовательного сервиса. Построение ER-диаграммы; определение идентификаторов и мощностей связей; преобразование модели в набор отношений; определение первичных и внешних ключей; анализ функциональных зависимостей; приведение отношений к третьей нормальной форме; подготовка словаря данных и обоснование проектных решений. | 28 | 2 | 18 | 8 |
| Раздел 3. Реализация реляционной базы данных и основы SQL | PostgreSQL как учебная и промышленная реляционная СУБД. Создание базы данных и схемы. Основные типы данных: целые и вещественные числа, логические значения, строки, даты и время. Выбор типа данных с учётом предметной области. Основы DDL. Создание, изменение и удаление таблиц. Ограничения PRIMARY KEY, FOREIGN KEY, UNIQUE, NOT NULL, DEFAULT и CHECK. Автоматическая генерация идентификаторов. Основы DML. Добавление, изменение и удаление записей. Основы DQL. Простая выборка, псевдонимы, вычисляемые выражения, фильтрация, сортировка и ограничение числа строк. Обработка NULL. Простое соединение двух связанных таблиц. Базовые агрегатные функции используются только для проверки содержимого базы. Импорт и экспорт CSV. Просмотр структуры базы данных и метаданных. Проверка соответствия физической реализации логической модели.
Лабораторная работа 3. Реализация учебной реляционной базы данных в PostgreSQL. Создание базы и таблиц по разработанной модели; выбор типов данных; реализация ключей и ограничений; загрузка тестового набора; выполнение базовых операций добавления, изменения, удаления и выборки; проверка ссылочной целостности; импорт и экспорт данных; подготовка воспроизводимого SQL-скрипта развёртывания базы. | 28 | 0 | 18 | 10 |
| Раздел 4. Целостность, безопасность и сопровождение базы данных | Целостность как свойство информационной системы. Проверка данных на уровне приложения и СУБД. Назначение транзакции. Свойства ACID на концептуальном уровне. Фиксация и откат изменений. Подробное изучение уровней изоляции, блокировок и конкурентного доступа переносится в последующую дисциплину по SQL. Пользователи, роли и привилегии. Принцип минимально необходимых прав. Разграничение доступа к данным обучающихся, педагогов и администрации. Представление персональных данных в учебных базах. Обезличивание и использование синтетических данных. Назначение журналирования. Основы резервного копирования и восстановления PostgreSQL. Проверка восстановления учебной базы. Документирование структуры: ER-диаграмма, реляционная схема, словарь данных, DDL-скрипт и инструкция по развёртыванию. Тестирование структуры базы данных. Типичные ошибки начинающих проектировщиков. Возможности применения баз данных в учебной и проектной деятельности по информатике. Связь с заданиями по информационным моделям и таблицам в ОГЭ и ЕГЭ рассматривается как профессиональный контекст, но не как основное содержание дисциплины.
Лабораторная работа 4. Комплексный проект «Реляционная база данных образовательной организации». Разработка завершённой учебной базы данных для выбранной образовательной задачи. Проект включает описание предметной области, ER-диаграмму, нормализованную реляционную схему, SQL-скрипт создания таблиц, ограничения целостности, тестовые данные, набор базовых запросов, роли пользователей, резервную копию, проверку восстановления и техническую документацию. | 30 | 0 | 20 | 10 |