Seminararbeit zum Thema Datenbanken
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FernUniversität/Gesamthochschule Hagen Seminar „Didaktik der Informatik“ (WS 2000/2001) Schriftliche Ausarbeitung des Referats zum Thema Einsatzmöglichkeiten der Thematik Datenbanken in der SEKI Studentin: Uta Jacobi (Kontakt: [email protected]) Inhaltverzeichnis 1 kurze, grobe fachwissenschaftliche Analyse der Thematik Datenbanken______________ 3 1.1 Was ist eine Datenbank? _______________________________________________________ 3 1.2 Welche Arten von Datenbanken gibt es und welche werden hauptsächlich eingesetzt? ___ 3 1.3 Was sind Daten und wie erstellt man eine für das Modell geeignete Datenbasis? ________ 4 1.4 Wie kann mit der Datenbank kommuniziert werden? ______________________________ 5 1.5 Welchen Nutzen/Gewinn bringt der Einsatz von Datenbanken in der Praxis?___________ 7 2 Begründungen des Einsatzes der Thematik in der SI _____________________________ 8 3 Vorstellung zweier Beispiele aus der Literatur und Praxis _________________________ 8 4 Vorstellung einer eigenen Konzeption einer Unterrichtsreihe für eine Jahrgangstufe 10_ 9 4.1 Darlegung des Unterrichtsgegenstandes __________________________________________ 9 4.2 Zielgruppendefinition _________________________________________________________ 9 4.3 didaktische Reduktion und Eingrenzung ________________________________________ 10 4.4 Erläuterung der Sequenz _____________________________________________________ 11 5 Grenzen und Schwierigkeiten einer derartigen Unterrichtsreihe ___________________ 14 1 kurze, grobe fachwissenschaftliche Analyse der Thematik Datenbanken 1.1 Was ist eine Datenbank? Eine Datenbank ist ein „System zur Beschreibung, Speicherung und Wiedergewinnung von umfangreichen Datenmengen, die von mehreren Anwendungsprogrammen benutzt werden„1. Sie besteht aus den Komponenten der Datenbasis und des sog. Datenbankmanagementsystems (DBMS). In der Literatur finden sich aber auch andere Definitionen, die z.B. als Ausgangsbasis den Begriff Datenbanksystem (DBS) verwenden und weiter untergliedern in Datenbank und DBMS. Letztendlich ist aber bei den unterschiedlichen Definitionen das gleiche gemeint. Die Eingangsdefinition möchte ich mit folgender Situation näher erläutern: In einer Bibliothek befinden sich fast unüberschaubar viele Bücher. Die Namen der entsprechenden Autoren sind auf Karteikarten festgehalten, die nach dem Alphabet sortiert und in Kästen aufbewahrt sind. Damit man nun das gesuchte Buch finden kann, empfiehlt es sich, einen Bibliothekar „aufzuspüren„, der einem das gesuchte Buch aus der Ansammlung von Büchern heraussucht. Dabei entsprechen die Daten auf den Karteikarten der Datenbasis und der Bibliothekar, der sich in der Bibliothek auskennt und einem das gesuchte Buch heraussucht, kann mit einem DBMS verglichen werden. Genauer bezeichnet man in der Informatik als Datenbasis, die Sammlung von strukturierten Daten, die unterschieden werden können in sog. Primärdaten und Verwaltungsdaten, die wiederum aus den physikalischen Daten (d.h. wo sind die Daten abgelegt) und den Informationen bzgl. der Struktur der Primärdaten bestehen. Primärdaten sind in dem obigen Beispiel die Autorennamen, das Signaturverzeichnis, etc. 1.2 Welche Arten von Datenbanken gibt es und welche werden hauptsächlich eingesetzt? Bei der Art von Datenbanken wird in verteilte und nicht verteilte unterschieden. Verteilt meint hierbei, daß mehrere Datenbasen zu einem Datenverbund vereinigt werden. Dies ermöglicht den Benutzern an unterschiedlichen Orten den Zugriff zu allen Daten im Rechnernetz. Im Zeitalter des Internets sind die nicht verteilten Datenbanken auf dem Vormarsch, d.h. alle Informationen liegen auf einem Server zentral und jeder Client greift auf die Daten auf dem Datenbankserver zu. Desweiteren gibt es 5 verschiedene Typen von Datenbanken: das hierarchische, objektorientierte, relationale, objekt-relationale und das Netzwerkdatenmodell. Die ersten Datenbanken waren hierarchischer Struktur. Sie waren allerdings aufgrund ihrer Starrheit den Anforderungen in der Praxis nicht mehr gewachsen. Die theoretische Auseinandersetzung mit der Datenmodellierung und Letztendlich haben sich die relationalen Datenbanken durchgesetzt und bewährt - u.a. aufgrund einer geeigneten Datenmodellierungsmöglichkeit. Allerdings sind die objekt-relationalen und die objektorientierten noch zu neu sind, als daß ein Trend hin zu diesen zu erkennen wäre. Weitverbreitete Datenbanksysteme sind: ORACLE, dBase, DB2, Adabas und Access. 1 siehe Duden >>Informatik<<, S.157 1.3 Was sind Daten und wie erstellt man eine für das Modell geeignete Datenbasis? Daten sind “kleinste, in Form von Ziffern, Buchstaben o.ä. vorliegende Informationen über reale Gegenstände, Gegebenheiten, Ereignisse usw., die zum Zwecke der Auswertung kodiert wurden.“2 Hieraus wird deutlich, daß die Informationen in einem Unternehmen nicht nur einfach gesammelt und so von einer Datenbank verwaltet werden können, sondern daß die Daten geeignet modelliert werden müssen. Hierbei spricht die Fachwelt von einer Datenmodellierung bzw. einem Datenbankentwurf. Mit der Sammlung von Informationen und einer Aufbereitung in Datenform besteht noch kein eigentlicher Satz von Primärdaten. Hierzu ist eine Konzeption notwendig. Darauf aufbauend wird auf interner Ebene das Server-Design konzeptioniert. Als letzter Schritt ist die Anlage von Applikationsschnittstellen (=externe Ebene) notwendig. Eine Möglichkeit Daten zu modellieren wurde 1976 von Chen entwickelt: das EntityRelationship-Modell (ER-Modell). Die grundlegende Elemente des ER-Modells sind Entitäten, Beziehungen und Attribute: • Entität: eindeutig abgrenzbare Dinge (z. B. besteht die “Firma” Schule aus den Entitäten Schüler, Lehrer, Schulfächer, Räume, …) • Attribute: Eigenschaften, die Entitäten besitzen (z.B. Attribute eines Mitarbeiters: Name, Adresse, Alter, …) • Beziehungen: Zuordnungen von Entitäten (z. B. hat jeder Schüler genau einen Klassenlehrer und mehrere Fachlehrer) Ferner verwendet man sog. Assoziationen zur Spezifikation von Beziehungen. Sie geben zahlenmäßig an, wieviele Entitäten eines Typs (T1) einer anderen Entität (T2) zugeordnet werden können. Es gibt 4 Arten von Assoziationen: Assoziationstyp Zeichen Anzahl der Zuordnungen aus E2 nach E1 einfach 1 genau eine konditionell c keine oder genau eine multipel m mindestens eine multipel-konditionell mc keine, eine oder mehrere In Zeichen ausgedrückt gibt es dementsprechend 1:1, 1:c, c:mc und m:m-Beziehungen. Anhand eines solchen ER-Modells werden in der Praxis die Daten strukturiert und so der Aufbau einer Datenbasis ermöglicht. Ein Beispiel eines ER-Modells (die Rechtecke stehen dabei für Entitätentypen, die Kreise für Attribute und die Rauten für Beziehungsarten): 2 siehe Duden Fremdwörterbuch (Mannheim: 1990), S. 163 Name Beruf Abtnr Abt. Name Gehalt Angestellter c m arbeitet für Abt. Ort 1 Abteilung 1 c hat Angehörige managt mc Angehöriger Desweiteren ist zu einer geeigneten Implementierung eines relationalen DBS eine Eliminierung von Redundanzen notwendig. Diese Eliminierung wird durch einen mehrstufigen Prozeß erreicht, der Normalisierung. Die Normalisierung verläuft in drei Stufen. Die erste Normalform (NF1) ist erreicht, wenn die Werte der Wertebereiche jedes Attributes unteilbare Werte sind und nicht ihrerseits wieder aus Mengen oder Tupeln bestehen. Bei vielen Daten ist dieses von vornherein so, so daß eine Überführung in die erste Normalform in der Praxis nur selten durchgeführt werden muß. Eine Relation liegt in zweiter Normalform (NF2) vor, wenn jedes Nichtschlüsselattribut voll funktional abhängig von jedem Schlüssel der Relation ist. Dies muß in der Regel in der Praxis erst erreicht werden. Nach Vorliegen der zweiten Normalform, wird diese überführt in die dritte (NF3). Diese ist dann erreicht, wenn kein Nichtschlüsselattribut der Relation transitiv vom Identifikationsschlüssel abhängt. Möglicherweise muß dazu eine Relation in mehrere neue Relationen zerteilt werden.3 1.4 Wie kann mit der Datenbank kommuniziert werden? Im wesentlichen wird in der Literatur zwischen den deskriptiven und den prozeduralen Sprachen unterschieden. Beide umfassen die Teile der data-manipulation-language und der data-definition-language. Die verbreiteste Sprache bei den relationalen Datenbanken ist SQL (structured query language). Am Anfang der relationalen Datenbanken entwickelte der Erfinder des Relationenmodells Codd die Relationenalgebra als Datenbankmanipulationssprache.4 Diese hat sich aber in der Praxis nicht durchsetzen können. Danach entwickelten sich die sog. 3 vgl. Schlageter, S.20ff vgl. Schlageter, KE2, S. 10 “Eine Relationenalgebra definiert eine Menge von Operationen auf Relationen, mit deren Hilfe neue Relationen erzeugt werden können”. 4 Relationenkalküle, d.h. sie spezifizieren die gewünschten Relationen in deskriptiver Weise. SQL entstand Ende der 70er Jahre im Auftrag der Firma IBM für das experimentelle Datenbanksystem R/AST76, um eine Abfragesprache ohne mathematische Notationen für den Nicht-Programmierer bereitzustellen.5 Durch die Entwicklung verschiedener DBS entstanden jedoch auch verschiedene SQL-Dialekte, so dass heute jeder Anbieter eine eigene Notation verwendet, aber i.d. Regel den ANSI-Standard6 unterstützt. SQL setzt sich aus den Teilen der SELECT-Anweisung (die Abfrage) und den DML(die Veränderung)- und DDL-Anweisungen (die Definition) zusammen. Im folgenden werde ich kurz auf diese Elemente anhand von Beispielen eingehen. Die Grundstruktur einer Abfrage der Daten mittels SQL sieht wie folgt aus: SELECT spalte_i, spalte_j, ... FROM tabelle_n, tabelle_m, ... WHERE bedingung a and/or bedingung b, ... Beispiel einer solchen Abfrage: Finde die Namen der Angestellten der Abteilung 10, wobei die Informationen in einer Tabelle namens angest gespeichert sind. Desweiteren enthält die Tabelle mehrere Spalte, so auch die Spalte name und abteilung. Name Müller Maier ... Abteilung 20 10 ... ... ... ... ... Die SQL-Notation dazu lautet: SELECT name FROM angest WHERE abteilung=10 Desweiteren sind die Teile DML und DDL enthalten. Zum Bereich DML gehören die Statements INSERT, UPDATE, DELETE, die sich auf die Veränderung der Inhalte von einer oder mehreren Tabellen beziehen. Mittels des Statements INSERT werden Inhalte bzw. genauer gesagt Datensätze zugefügt. Um einen Mitarbeiter namens ‚Schmidt‘ in die obige Tabelle einzufügen wäre folgendes Statement notwendig: INSERT INTO angest (name, abteilung) VALUES (‘SCHMIDT‘, 30) 5 6 Vgl. Schlageter, KE2, S.25 ANSI= American National Standards Institute 1.5 Welchen Nutzen/Gewinn bringt der Einsatz von Datenbanken in der Praxis? Datenbanken haben im Wesentlichen folgende Vorteile (gegenüber der Speicherung auf Karteikarten, in Datenfiles, o.ä.)7: 1. Datenunabhängigkeit Eine Änderung der Daten sowie der Grobstrukturen bedeutet (im allgemeinen) nicht, daß Anwendungsprogramme umprogrammiert werden müssen. 2. Schutz der Daten Mittels einer Datenbank kann ein sog. Sicherheitskonzept aufgestellt und eingehalten werden. Jeder Benutzer der Datenbank erhält nur bestimmte Rechte - z.B. nur Leserechte – und die Möglichkeit nur auf einen bestimmten Teil der Datenbasis zuzugreifen. 3. Flexibilität Mittels Datenbanken können relativ einfach neue Anwendungen oder Auswertungen vorhandener Daten realisiert werden. Die Organisation der Daten ist anpassungsfähig an die sich verändernden Anforderungen in einem Unternehmen. 4. Konsistenz Erstens kann die logische Übereinstimmung der Inhalte leicht gewährleistet werden und zweitens kann erreicht werden, daß jeder Benutzer die gleichen Informationen zu gleichem Zeitpunkt sieht. 5. Daten-Programm-Unabhängigkeit Bei der Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen mittels Dateisystemen besteht das Problem, daß sich bei Änderung des Aufbaus einer Datei, die darauf basierenden Programme geändert werden müssen. Wird beispielsweise für eine Anwendung ein weiteres Element benötigt (z.B. die häusliche Telefonnummer eines Angestellten), so müssen dann alle darauf beruhenden Programme geändert werden, unabhängig davon, ob diese das neue Datenelement verarbeiten oder nicht. Bei Verwendung von relationalen Datenbanken bedingt ein Hinzufügen einer Spalte keine Änderung der Programme (wenn entsprechend der Vorschriften die Programme sinnvoll angelegt wurden). 6. Vermeidung von Redundanzen Durch Strukturierung und Vernetzung der Daten werden Informationen in einer Datenbank nicht mehrfach gespeichert. So wird z.B. der Name eines Mitarbeiters in einem anwendungsbezogenen System in der Personaldatei als auch in einer Datei über Arbeitszeiten gespeichert, ganz im Gegenteil zu einem (gut durchdachten) System in einer Datenbank. 7 vgl. Schlageter, S.8 und Duden >>Informatik<<, S. 158f 2 Begründungen des Einsatzes der Thematik in der SI Mit Blick auf die Fachwissenschaft, den Lebensalltag der Schüler und Schülerinnen, die berufliche Perspektive und der Didaktik des Fachs Informatik lassen sich im Wesentlichen 4 Begründungsstränge aufzeigen: 1. Sowohl die noch gültigen Richtlinien (für NRW) als auch die Mehrheit der schulbezogenen Buchautoren sehen im Fach Informatik die Vermittlung der Konzepte der Sprache Pascal. Informatik als Wissenschaft hat mehr Facetten zu bieten als eine imperative Programmiersprache8. SQL als Vertreterin der Sprachen der 4.Generation und als Vertreterin von deskriptiven Sprachen ist als eine Bereicherung des Faches Informatik anzusehen. Desweiteren ist die Thematik Datenbanken so weit gefächert, daß sich 4 Themenstränge widerspiegeln lassen: Anwendungsbereich, algorithmischer, technischer und gesellschaftlicher Bereich. 2. Im Lebensalltag werden die SchülerInnen indirekt mit dem Thema konfrontiert, da erstens ihre eigenen Daten verwaltete werden (in der Schule, beim Onlineshop, in der Bank, ...) und zweitens sie Benutzer solcher Datenbanken sind ( Bibliothek, Online-Suche, ...). Um kritisch mit der Thematik umgehen zu können, ist eine Auseinandersetzung durch Kenntnissgewinnung notwendig. 3. Ihre beruflichen Perspektiven werden gestärkt, wenn die SchülerInnen den Umgang mit der Sprache SQL beherrschen und die Herangehensweise rund um das Thema Datenbanken ihnen vertraut ist. Datenbanken stellen z.Z. einen wesentlichen Teil des Berufsalltags im technischen Bereich als auch in anderen Sparten dar. 4. Wenn die Sprache SQL als ein wichtiger Teil der Informatik in der Schule gelten kann, müssen dazu Grundlagen geschaffen werden, um sich mit dieser Sprache beschäftigen zu können. Die Beschäftigung mit der Sprache als auch der Auseinandersetzung mit der Datenmodellierung kann vom Umfang und der Anforderung m.E. nur in der SII geleistet werden. Dazu ist es aber notwendig, im Sinne des Spiralprinzips, daß in der SI hierzu die Grundlagen gelegt werden müssen. 3 Vorstellung zweier Beispiele aus der Literatur und Praxis In der Literatur finden sich einige Vorschläge zu einem Einsatz rund um das Thema „Datenbanken“. Der Fokus soll allerdings auf der Vorstellung der eigenen Konzeption liegen und nicht in der Erörterung bestehender Konzepte, so daß ich nur sehr kurz auf zwei Konzepte eingehen möchte. Eine interessante Unterrichtsreihe ist in der Zeitschriftenreihe "Informatik betrifft uns" beschrieben. Diese Unterrichtsreihe wird mit "Malochum" betitelt und verwendet WORKS, um verschiedene Aufgaben bei der Planung und Verwaltung einer fiktiven Stadt zu bewältigen. "Die Grundidee von Malochum ist es, einem Raum (Stadt und Umland) in Datenbanken abzubilden und in der Realität ablaufende Vorgänge (Datenerfassung, Datenanalyse, Planungsüberlegungen) zu simulieren."9 Die SchülerInnen sollten dazu vorher Kenntnisse von Tabellenkalkulation besitzen, "eine einfache Datenbank angelegt haben (z.B. Namen der Kursteilnehmer) "10 und mit einigen 8 vgl. Baumann, S. 281ff siehe Dorner, S. 2 10 s. dito 9 Begriffen aus dem Bereich Datenbanken schon vertraut sein. Am Ende der Reihe sollen sie mit den Möglichkeiten von Datenbanken vertraut gemacht worden sein und mit ihnen umgehen können. Sie sollen den Computer als Handlungswerkzeug benutzen (Aufbau, Terminologie, Abfrage- und Sortiermöglichkeiten) und seine Mängel und Gefahren durchschauen lernen. Eine grobe Unterrichtsreihenskizze zum Thema "Einführung in die Funktionsweise von Datenbanken am Beispiel des Unterrichtsprojekts Fluggesellschaft" (S.78f) findet sich auch in den Richtlinien für die Sek I für Nordrhein-Westfalen. Diese Unterrichtseinheit ist für die Jahrgangstufe 9.2 gedacht. Der Schwerpunkt dieser Reihe “liegt auf dem Verständnis der Grundoperationen Projektion, Selektion und Verbund (Join), welche sie mit Hilfe einer geeigneten Programmierumgebung […] auf elementare Dateioperationen zurückführen. Die Schülerinnen und Schüler erfassen mit Hilfe des Softwarewerkzeugs Datenbank Daten und lernen, diese nach verschiedenen Kriterien unter Einsatz des Computers auszuwerten.”11 Motiviert werden soll diese Einheit durch einen Besuch eines Flughafengebäudes, wo die SchülerInnen den EDV-Einsatz vor Ort erkunden sollen. 4 Vorstellung einer eigenen Konzeption einer Unterrichtsreihe für eine Jahrgangstufe 10 4.1 Darlegung des Unterrichtsgegenstandes Die Problemstellung für die geplante Unterrichtsreihe lautet: Wir werden einen internen CD-Verleih aufmachen. Wir sind n SchülerInnen und jeder von uns hat m CDs (max. 5), die er/sie zum internen Verleih bereitstellen kann. Wie können wir geeignet feststellen, wer welche CDs ausgeliehen hat, wie lange sie schon ausgeliehen wurden und ob eine bestimmte Frist überschritten ist? Das Ziel dieser Unterrichtseinheit besteht aus 4 Grobzielen: 1. Erstellung eines geeigneten Datenmodells 2. Erstellung eines Tabellenmodells 3. Eingabe der Primärdaten mittels einer vom Lehrer bereitgestellten Software 4. Simulation von Verleihvorgängen und der Beobachtung der Veränderung der Daten Eine Lehrperson, die die Unterrichtsreihe durchführt, hätte somit folgende wesentliche Aufgaben: 1. Installation der benötigten Software (Client-Server-Umgebung) 2. Anlegen der Datenstruktur 3. Programmierung der Zugriffssoftware 4.2 Zielgruppendefinition Am Ende der Jahrgangsstufe 9 oder am Anfang der Jahrgangstufe 10 ist diese Unter11 siehe Richtlinien, S.79 richtsreihe denkbar. Die SchülerInnen könnten schon mit dem Thema Datenbanken - so wie es z.B. die Reihe Malochum verlangt - ein wenig vertraut sein. Es ist aber auch denkbar, daß im Kurs noch keine Grundlagen gelegt wurden und somit die Reihe in das Themengebiet einführt. Dann muß jedoch oberflächlicher das Gebiet behandelt werden. Minimal sollte jedoch in vorherigen Einheiten folgendes erarbeitet worden sein: • Was sind Informationen und Daten • Wie gehe ich mit den Rechnern im Rechnerraum um • Anwendung von Dateiverwaltungssystemen und Textverarbeitungssystemen 4.3 didaktische Reduktion und Eingrenzung In einer Sequenz in einer Jahrgangsstufe 9 oder 10 kann m.E. nicht das Ziel sein, in die (umfassende) Theorie von Datenbanken und somit dem ER-Modell, Normalisierung, SQL, u.a. einzuführen. Eine Möglichkeit in die Thematik einzuführen, um dann in der Oberstufe näher und eingehender das Thema Datenbanken zu besprechen, sehe ich in dem Nachvollziehen und Nachahmen (soweit möglich) von Vorgehensweisen in der Praxis. Ein Verlauf in der Praxis ist im folgenden Schema dargestellt: Idee ERModell Geschäftsprozess/ Funktionsanalyse Action Edit Block Filed ApplikationsDesign DBDesign + X Customers: Action Edit Block Filed + X Customers: + Abb. 1 In der Regel werden die zur Idee (hier: Aufbau eines CD-Verleihs und Implementierung eines Systems zur Ausleihe) notwendigen Informationen und Daten zunächst gesammelt und dann strukturiert. Die Strukturierung wird unterstützt durch die Normalisierung, das ER-Modell, die Geschäftsprozessmodellierung und die Funktionsanalyse. Diese Vorgehensweisen dienen der Vorbereitung des DB-Designs und des Applikations-Designs. Zusammen ergibt sich das Endprodukt, womit im CD-Verleihgeschäft die Leihvorgänge vorgenommen werden können. Um die SchülerInnen für das Thema zu motivieren, ist Alltagsnähe und eine Problemorientierung notwendig. In der oben geschilderten Problemstellung als Einstieg in die Reihe ist eine Handlungsorientierung möglich und die Nähe zur Praxis gegeben. Als Endergebnis sollte eine Datenbank stehen und somit die Möglichkeit, Ausleihvorgänge mittels Computer vorzunehmen. Das Erstellen des Datenbanksystems steht im Hintergrund; ferner ist die Bereitstellung eines geeigneten Moduls zur Dateneingabe und pflege zunächst Aufgabe der Lehrperson. Falls es einfach zu handhabende Tools geben sollte, könnten auch die SchülerInnen selbst mitbeteiligt werden bei der Erstellung eine Moduls. Überdies können die oben erwähnten Prozesse (Funktionsanalyse, …) nicht ausführlich behandelt werden. Vielmehr sollte der Zweck, das Ziel die Verwendung der Prozesse im Unterricht bestimmen und nicht eine theoretische Auseinandersetzung mit diesen durchgeführt werden. 4.4 Erläuterung der Sequenz Die gedachte Sequenz setzt sich zusammen aus folgenden Teileinheiten: 1. Einstieg anhand der Problemstellung 2.1. Sammlung von Möglichkeiten der Pflege von Verleihvorgängen 2.2. Einführung in die Datenpflege mittels eines DBS 2.3. Erstellung eines einfachen ER-Modells und einer Geschäftsprozessanalyse 2.4. Erstellung eines Tabellenmodells auf der Grundlage des ER-Modells 3. Einführung in die Kommunikationsmöglichkeit mit dem DBS 4. Verwendung einer Applikation zur Datenpflege 5. Erörterung von möglichen Verbesserungsmöglichkeiten des Endprodukts Meilensteine in dieser Sequenz sind also eine abgespeckte Version des ER-Modells, eine kurze Geschäftsprozessanalyse, das Tabellenmodell, und die Applikation. Der Einstieg in die Reihe könnte durch den Besuch eines CD-Verleihs oder einer Videothek motiviert werden. Die SchülerInnen könnten dort den Vorgang einer Ausleihe dokumentieren und anschließend im Unterricht in Gruppenarbeit clustern und Beziehungen zwischen den Daten festhalten. Aus dieser Phase heraus erwüchsen vereinfachte Formen einer Geschäftsprozessanalyse (Abb3 und 4) und eines ER-Modell (Abb. 2). Die Ausprägung dieser Modelle werden extrem abhängig sein von dem Einbringen der SchülerInnen, da diese Formen nicht dem Selbstzweck dienen, sondern das Endprodukt vorbereiten sollen. Die Einführung in die Welt der Datenbanken muß von der Lehrkraft erfolgen, damit ein geeignetes Fundament gelegt wird. Ziel dabei sollte aber sein, die SchülerInnen geeignet zur Lösung der Problemstellung zu verhelfen. Dabei ist es durchaus sinnvoll eine kleine Einführung in die Abfragesprache von relationalen DB zu gestalten, damit den SchülerInnen die Kommunikation mit der DB verständlich wird, sie diese also nachvollziehen können und für sie nicht eine black-box bleibt. Der Abschluß der Reihe bildet der Umgang mit der Applikation. Die SchülerInnen sollen Ausleihvorgänge simulieren, das Verhalten der DB testen und Verbesserungsvorschläge machen bzgl. Der Leistung der eingesetzten Tools (DBS und Applikation). vereinfachtes ER-Modell mit Hinführung auf das Tabellenmodell SCHÜLER: #*Mitglieds-Nr. *Nachname *Vorname oGeburtsdatum *Strasse *Wohnort oTel-Nr. besitzen tätigen zugeordnet sein LEIHVORGANG: #*Leihvorgang-Nr. *Ausleihdatum *bezahlte Leihtage oRückgabedatum *Mitglieds-Nr. *Inventar-Nr. Abb. 2 si MUSIK-CD: #*Inventar-Nr. *Titel oErscheinungsjahr *Interpret o Eigentum sein von Neupreis oLable von oSpieldauer n i d se n #Mitglieds-Nr. a t s n e #Leihpreiskategorie Geg auf n e h ezie b ch kosten zugewiesen sein GEBÜHR: #Leihpreiskategorie #Preis pro Leihtag #Nachgebühr pro Verzugstag Geschäftsprozessanalyse MitgliederMitgliederverwaltung verwaltung CDCDAusleihe Ausleihe Kunde wird Mitglied Kunde leiht CD aus Kundendaten erfassen Kunden beraten Kunde bereits Mitglied? Gebühren kassieren Verleihvorgang erfassen Kunden beraten Abb. 3 MitgliederMitgliederverwaltung verwaltung CDCDAusleihe Ausleihe Mitgliedsausweis erstellen Verleihquittung erstellen Abb. 4 (Fortführung von Abb. 3) Kunde ist Mitglied CD(s) aushändigen Kunde hat Leih-CD(s) 5 Grenzen und Schwierigkeiten einer derartigen Unterrichtsreihe Im folgenden werde ich 4 mögliche Kritikpunkte erörtern: 1. Ist das Thema DB zu komplex/abstrakt? 2. Muß die Lehrperson zu stark den Unterrichtsprozeß steuern? 3. Ist der finanzielle Aufwand leistbar? 4. Ist der zeitliche Aufwand für die Lehrperson leistbar? Zu 1. Das Thema DB ist ziemlich komplex, was sich in meiner fachwissenschaftlichen Analyse schon in Ansätzen zeigte. Allerdings soll es in einer Reihe in der Sekundarstufe 1 nicht darum gehen, Teile des Themas ausschießlich theoretisch zu beleuchten und zu erörtern. M.E. kann das Thema an den Kenntnissen und den Wissensstand der SchülerInnen angepaßt werden, so daß sie in die Thematik eingeführt werden. Das Abstrakte wurde durch die Problemorientierung möglichst gering gehalten, und es versucht, sehr anschaulich und praxisorientiert die Thematik anzugehen. Zu 2. Durch Exkursion (zum CD-Verleih) und vielen möglichen Gruppenarbeitsphasen kann der Unterricht aufgelockert und anschaulich gestaltet werden. Ferner können die SchülerInnen mittels SQL und Applikation selbst mit der DB kommunizieren und Erfahrungen im Umgang damit sammeln. In den Phasen der Einweisung in neue Sachzusammenhänge, etc. muß die Lehrperson jedoch sehr viel Input leisten. Aber das gehört doch schließlich auch zum (naturwissenschaftlichen) Unterricht. Zu 3. Die Anschaffung eines DBS kann u.U. zeitaufwendig und teuer werden. Die meisten Firmen jedoch bieten extrem kostengünstige Versionen für Schulen und Universitäten an. Außerdem gibt es in dem DB-Umfeld auch kostenfreie Software, die sich die Lehrperson kostenlos besorgen kann. Zu 4. Dies ist sicherlich der heikelste Punkt. Die Lehrperson sollte Erfahrung im Umfeld von Datenbanken und Software mitbringen, damit sie sich nicht ganz neu einarbeiten muß. Denn sie muß den SchülerInnen Hilfestellungen leisten und ggf. allein die Applikation erstellen, was ohne Erfahrung sehr zeitaufwendig sein kann, mit Erfahrung jedoch läßt sich ein einfaches Modul, mit dem die SchülerInnen arbeiten können, relativ schnell erstellen. Die anderen Gegebenheiten wie Exkursion, Gruppenarbeit, Experimentieren, etc. sollte die Lehrperson als Chance für jeden Unterricht sehen und möglichst einsetzen, wo Zeit und Raum zur Verfügung stehen. Abschließen möchte ich mit einem Zitat aus den Richtlinien: “Der Informatikunterricht hat [...] die Aufgabe, bei den Schülerinnen und Schülern ein grundlegendes Verständis für [...] Vorgehensweisen, Methoden, Bedingungen, Anforderungen, Zusammenhänge und Normen [der Informations- und Kommunikationstechnoligien] zu entwickeln.”12 Dies soll in der vorgestellten Sequenz durch die Parallele zur Praxis (Ablauf in einem Consultingteam) und die Möglichkeit viel selbst zu handeln und zu erkunden erreicht werden. 12 siehe Richtlinien und Lehrpläne Informatik, Gymnasium SI, S. 32 Literaturverzeichnis: Baumann, Rüdeger: Didaktik der Informatik, Klett, Stuttgart, 1990 Dorner, Michael / Lewandowski, Helmut: Malochum - Datenbild einer Stadt, in: Informatik betrifft uns, Nr1-4, 1997 Engesser, Hermann (Hrsg.): Duden >>Informatik<<, Dudenverlag, Mannheim, 1993 Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Richtlinien und Lehrpläne Informatik, Gymnasium Schlageter, Gunter: Datenbanksysteme, FernUniversität-Hagen – Fachbereich Informatik, 1999 Schneider, Hans-Jochen (Hrsg.): Lexikon der Informatik und Datenverarbeitung, Oldenbourg, München, 1998
