Beispiel Landerer - Konzepte von Datenbanken Datei

DATENMODELLIERUNG IM NEUEN AHS-REFERENZRAHMEN.
BEISPIELDESKRIPTOREN FÜR DIE INHALTSKATEGORIE „KONZEPTE VON DATENBANKEN“
EINLEITUNG
Im Folgenden wird beispielhaft aufgezeigt, wie im neuen AHS-Referenzrahmen für Informatikstandards in der
Oberstufe die Inhaltskategorie „Konzepte von Datenbanken“ im Inhaltsbereich „Konzepte der Informatik“ mit
entsprechenden Deskriptoren für alle Handlungsbereiche befüllt werden kann.
Inhaltlich wird es dabei um den Teilbereich „Datenmodellierung“ gehen – der wichtigste Teil im Bereich der
Konzepte für Datenbanken. Die entsprechende Leitidee, der Lehrplanbezug sowie das notwendige Vorwissen
dazu sind angegeben. Außerdem wird am Ende dieses Beitrags anhand von zwei Beispielen gezeigt wie
Problemstellungen aussehen könnten, die alle Deskriptoren umfassend betreffen und damit z.B. als
abschließende Beispiele einer Lerneinheit, als Schularbeiten- oder aber auch als Maturabeispiele finden
können.
LEITIDEE
Die Schüler sollen über den Bereich der Datenmodellierung einige einfache Techniken der informatischen
Modellbildung kennen lernen. Sie sollen lernen, wie man einen Sachverhalt aus der Realität mit den Mitteln der
Datenmodellierung formal beschreibt und in einer gängigen Datenbanksoftware als relationale redundanzfreie
Tabellenstruktur (incl. Fremdschlüsselbeziehungen und referentieller Integrität) implementiert. Dieser Prozess
ist in der einen oder anderen Form (wenigstens im Kleinen) Teil der täglichen Arbeit mit Daten bzw.
Datenbanken jeder Art und kann im Sinne der informatischen Vorgangsweise als prototypischer
Modellbildungsprozess (vom Problem aus der Realität über den informatischen Lösungsprozess zur
informatischen Lösung) aufgefasst werden.
ZUORDNUNG ZUM LEHRPLAN
Lehrstoff 6. – 8. Klasse:
Datenbanken
Besonderer Bezug zu den didaktischen Grundsätzen:
Ein Schwerpunkt des Informatikunterrichts hat in der formalen Modellierung von Sachverhalten zu liegen,
welche aus Analyse, Beschreibung in verschiedenen Darstellungsformen, Implementation, Überprüfung und
Interpretation besteht.
Besonderer Bezug zu Bildungs- und Lehraufgabe:
Durch eine präzise, strukturierte und vollständige Beschreibung sowohl von Problemstellungen als auch von
Abläufen, sowie durch die Modularisierung komplexer Aufgaben soll die Informatik zur Schulung abstrakten
Denkens beitragen.
NÖTIGES VORWISSEN
Tabellen erstellen und einfache Abfragen formulieren, Konzept von Primär- und Fremdschlüssel bzw. einzelne
Datensätze mithilfe eines Schlüssels identifizieren, Redundanzen und Inkonsistenzen erkennen
INHALTSKATEGORIE - ZUORDNUNG IM REFERENZRAHMEN
Konzepte der Informatik  Konzepte von Datenbanken
Deskriptoren für die Inhaltskategorie „Konzepte von Datenbanken“ im neuen AHS-Referenzrahmen
HANDLUNGSDIMENSIONEN
HANDLUNGSDIMENSION „WISSEN UND VERSTEHEN“
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Der Schüler kennt Objektkarten, Objektdiagramme und die Wortanalyse (Haup-, Zeitwort und
Attributanalyse) als Techniken zur Analyse eines gegebenen Sachverhaltes im Rahmen des
Datenmodellierungsprozesses.
Der Schüler kennt die Notationsform der ER-Diagramme in Martin-Notation oder von UMLKlassendiagrammen (incl. Kardinalitäten) sowie deren Verwendungsmöglichkeit als konzeptionelles
Datenmodell im Rahmen des Datenmodellierungsprozesses.
Der Schüler weiß was ein Relationenschema ist und versteht dessen Anwendungszweck.
Der Schüler kennt die Ableitungsregeln für die Definition eines Relationenschemas auf Basis eines
gegebenen konzeptionellen Datenmodells.
Der Schüler erkennt den Zusammenhang zwischen Relationenschema und Tabellen in einer konkreten
Datenbank.
Der Schüler kennt die ersten drei Normalformen.
Der Schüler weiß was referentielle Integrität bedeutet.
Der Schüler versteht, dass die Technik der Datenmodellierung als informatischer
Modellbildungsprozess verstanden werden kann und kann andere Modellbildungsprozesse mit
anderen Techniken und Werkzeugen damit in Beziehung setzen.
HANDLUNGSDIMENSION „ANWENDEN“
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Der Schüler kann aus einem gegebenen Sachverhalt mittels entsprechender Analysetechniken ein
konzeptionelles Datenmodell (ER- oder Klassendiagramm) erzeugen.
Der Schüler kann aus einem konzeptionellen Datenbankmodell (ER- oder Klassendiagramm) ein
entsprechendes Relationenschema ableiten.
Der Schüler kann ein Relationenschema bis zur dritten Normalform normalisieren.
Der Schüler kann ein gegebenes Relationenschema in einem gegebenen DBMS implementieren.
Der Schüler kann die Datenintegrität sowie die referentielle Integrität einer Datenbank sicherstellen.
HANDLUNGSDIMENSION „GESTALTEN“
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Der Schüler kann informatische Datenmodellierungstechniken schrittweise anwenden, um einen
Sachverhalt aus der Realität als vollständige redundanzfreie relationale Datenbank in einem
Datenbanksystem abzubilden.
HANDLUNGSDIMENSION „BEWERTEN“
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Der Schüler kann ein gegebenes konzeptionelles Datenmodell (ER- bzw. Klassendiagramme) /
Relationenmodelle / Implementierungen davon erklären bzw. interpretieren und im Bezug auf die
Kategorien Vollständigkeit, Redundanzfreiheit, Datenintegrität und referentielle Integrität bewerten.
BEISPIELPROBLEMSTELLUNGEN
Folgende Beispielproblemstellungen sind Beispiele für umfassende Problemstellungen im Bereich
Datenmodellierung und können für die Überprüfung aller genannten Deskriptoren verwendet werden, etwa in
Form von Abschlussübungen für Lerneinheiten, Schularbeiten- aber auch Maturabeispielen. Schüler müssen
Mag. Claudio Landerer, Bakk.
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Deskriptoren für die Inhaltskategorie „Konzepte von Datenbanken“ im neuen AHS-Referenzrahmen
derartige Problemstellungen lösen können, wenn sie die oben genannten Deskriptoren („Der Schüler kann…“)
mit Ja beantworten können.
PROBLEMSTELLUNG 1 – SHAKERZ
Du bist Mitarbeiter der Firma „Hotel IT Solution „ im Imst. Die Firma ist spezialisiert auf die Programmierung
von Software für das Hotel- und Gastgewerbe. Deine Firma wurde nun kürzlich vom Cocktaillokal Shakerz in
Imst beauftragt, eine Mixgetränke-Datenbank zu erstellen. Neu eingestellten Barkeepern und Kellnerinnen soll
so die Arbeit etwas erleichtert werden. Das Protokoll der ersten Besprechung mit dem Shakers-Inhaber hat
dein Chef beigelegt:
Bei uns im Shakers hat jedes Cocktailrezept einen eindeutigen Namen, ein Bild auf dem der fertige
Cocktail abgebildet ist, sowie eine Rezeptbeschreibung. Ein Cocktailrezept und ist einer oder mehreren
Cocktailarten (z.B. Shooter, Flip, alkoholfrei etc.) zugeordnet. Zu jedem Cocktailrezept gehört auch
genau eine passende Servieranweisung (wobei eine Servieranweisung wirklich nur für einen ganz
bestimmten Cocktail gilt). Zu dieser Servieranweisung gehört der passende Glastyp (zu jedem Glastyp
speichern wir eine Bezeichnung, ein Bild sowie das Füllvermögen in Zentiliter), die Anzahl der
Eiswürfel und auch eine Beschreibung zur Dekoration. Ein Cocktailrezept besteht aus mehreren
Zutaten wobei jede Zutat in einer festgelegten Menge (in Zentiliter) verwendet werden muss. Für die
Zutaten speichern wir einen Namen, das Herkunftsland, den Alkoholgehalt in Promille und einen Preis
pro Liter. Ein Mix ist ebenfalls eine Zutat, die jedoch aus mehreren anderen Zutaten zusammengemixt
wird. Manchmal gehen uns bestimmte Zutaten auch aus. Wir müssen dann alternative Zutaten
verwenden (d.h. einige Zutaten lassen sich durch bestimmte andere Zutaten ersetzen).
Auftrag: Dein Chef beauftragt dich mit der Erstellung einer Access-Datenbank für die Anforderungen der
Shakerz-Besitzer. Er möchte für das Projetkmeeting mit den Shakerz-Besitzern am 21.5.2011 eine erste
Implementierung in Access vorlegen können. Er möchte außerdem, dass du ein entsprechendes ER-Diagramm
sowie ein dazu passendes Relationenschema bereithältst, damit der Datenbankprototyp auch graphisch etwas
illustriert werden kann.
PROBLEMSTELLUNG 2 – TIERARZTPRAXIS MUSTERMANN
Du bist Mitarbeiter der Firma „Medical IT Solutions“ in Imst. Die Firma ist spezialisiert auf die Programmierung
von Software für Arztpraxen. Dein Chef hat vor Kurzem einen Geschäftskontakt mit der Tierarztpraxis Dr. Fritz
Mustermann geknüpft. Die Praxis für die Rechnungslegung zur Zeit noch mit MS-Word, was natürlich nicht
optimal ist. Dein Chef hat Dr. Fritz Mustermann angeboten zu einem Sonderpreis einen einfachen Protoypen
einer Datenbank zu erstellen um ihm die Vorteile einer datenbankgestützen Rechnungslegungssoftware
nahezubringen. Leider hat Dr. Mustermann zur Zeit sehr viel zu tun. Ein entsprechendes Projektmeeting in dem
eine genaue Sachverhaltsdarstellung erfolgen hätte können ist noch nicht anberaumt. Alles was wir bisher von
Dr. Mustermann bekommen haben ist ein Rechnungsformular das er eben zurzeit noch in MS Word schreibt.
Mag. Claudio Landerer, Bakk.
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Deskriptoren für die Inhaltskategorie „Konzepte von Datenbanken“ im neuen AHS-Referenzrahmen
Auftrag: Dein Chef möchte, dass du aus dem Rechnungsformular einen ersten Datenbank-Prototypen (incl. ERDiagramm und Relationenschema) erstellst. Ein möglicher Auftrag von Dr. Mustermann wäre eine ziemlich
große Sache für Medical IT-Solutions. Daher möchte er, dass das implementierte Datenmodell insbesondere
auf Vollständigkeit, Redundanzfreiheit, Datenintegrität und referentielle Integrität hin untersucht wird. Diese
Untersuchung muss den erstellen Modellen und der Implementierung in Form eines Testbericht mit den
Ergebnissen der Untersuchung beigelegt werden.
Mag. Claudio Landerer, Bakk.
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