Giáo án tin học 12 - Bài 2: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

2. HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU I. MỤC TIÊU Kiến thức - Biết khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Biết chức năng hệ quản trị cơ sở dữ liệu: tạo lập cơ sở dữ liệu, cập nhật dữ liệu, tìm kiếm kết xuất thông tin, kiểm soát, điều khiển việc truy cập vào cơ sở dữ liệu. - Biết được hoạt động tương tác của các thành phần trong một hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Biết vai trò của con người khi làm việc với hệ cơ sở dữ liệu. II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH - Máy vi tính và máy chiếu để giới thiệu các hình . - Danh sách liệt kê các thao tác xây dựng cơ sở dữ liệu. - Tranh minh họa dùng để kiểm tra kiến thức cũ của học sinh. Số thẻ ms sách ngày mượn ngày trả TV-02 TO-012 02/02/90 05/02/90 TV-04 TN-103 03/03/90 09/03/90 TV-01 TN-101 04/03/90 06/03/90 ... ... ... ... - Tranh vẽ hoặc về sự tương tác của hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Hệ QTCSDL Trình ứng dụng Truy vấn Bộ xử lí truy vấn Bộ quản lí dữ liệu Bộ quản lí tệp (Hệ điều hành) CSDL III. HOẠT ĐỘNG DẠY-HỌC 1. Kiểm tra kiến thức cũ của học sinh. a. Mục tiêu: - Đánh giá kiến thức của học sinh về cơ sở dữ liệu. - Học sinh biết các kiến thức trọng tâm. b. Phương pháp: - Sử dụng phương pháp vấn đáp, đàm thoại. c. Nội dung và các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Chiếu lên bảng hình vẽ: số thẻ ms sách ngày mượn ngày trả TV-02 TO-012 02/02/90 05/02/90 TV-04 TN-103 03/03/90 09/03/90 TV-01 TN-101 04/03/90 06/03/90 ... ... ... ... - Hỏi: Khi nào bảng dữ liệu trong hình vẽ là một cơ sở dữ liệu? - Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Theo dõi câu hỏi và quan sát hình. - Lên bảng trả lời: + Bảng này được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. + Được nhiều người sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. - Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là phần mềm cung cấp môi trường thuận lợi và hiệu quả để tạo lập, lưu trữ và khai thác thông tin của cơ sở dữ liệu. 2. Tìm hiểu các chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu. a. Mục tiêu: - Học sinh biết có ba nhóm chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu: cung cấp môi trường tạo lập cơ sở dữ liệu, cung cấp môi trường cập nhật và khai thác dữ liệu, cung cấp công cụ kiểm soát và điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu. b. Nội dung: - Cung cấp môi trường tạo lập cơ sở dữ liệu: dễ dàng khai báo kiểu dữ liệu, các cấu trúc dữ liệu thể hiện thông tin và ràng buộc trên dữ liệu. - Cung cấp môi trường cập nhật và khai thác dữ liệu: Có ngôn ngữ thuận tiện cho người dùng diễn tả các thao tác cập nhật hoặc khai thác dữ liệu. - Cung cấp công cụ kiểm soát, điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu: + Phát hiện và ngăn chặn sự truy cập không được phép. + Tổ chức và điều khiển các truy cập đồng thời. + Duy trì tính nhất quán dữ liệu và tính toàn vẹn của ràng buộc. + Khôi phục cơ sở dữ liệu khi có sự cố. + Quản lý các mô tả dữ liệu. c. Phương pháp: - Sử dụng phương pháp đàm thoại, kĩ thuật “kích não”. d. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Hỏi: Theo em những từ nào ta cần chú ý trong khái niệm hệ quả trị cơ sở dữ liệu. - Ghi bảng chức năng thứ nhất: Cung cấp môi trường tạo lập cơ sở dữ liệu. + Hỏi: Trong ngôn ngữ lập trình Pascal, ta đã học một lệnh tạo cấu trúc dữ liệu, đó là lệnh gì? ta khai báo được những gì cho cấu trúc dữ liệu đó? + Hỏi: Theo em thao tác tạo lập cơ sở dữ liệu gồm những thao tác nào? + Giáo viên bổ sung: ngoài ra còn có thao tác chỉnh sửa cấu trúc bảng và xem cấu trúc bản ghi của một bảng. + Diễn giải: những công cụ hỗ trợ việc tạo lập cơ sở dữ liệu được gọi là ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu. + Giải thích thêm từ Cung cấp môi trường thuận lợi và hiệu quả. Với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu hiện nay, người dùng có thể tạo lập cơ sở dữ liệu thông qua các giao diện đồ họa. - Ghi bảng chức năng thứ hai: Cung cấp môi trường cập nhật và khai thác dữ liệu. + Hỏi: Theo em biết cập nhật dữ liệu là làm những công việc gì? Hãy kể tên các thao tác khai thác dữ liệu mà em biết? + Hỏi: Trong ngôn ngữ lập trình Pascal, ta có các lệnh nào dùng để cập nhật dữ liệu? Lệnh nào để khai thác dữ liệu? + Giáo viên diễn giải: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu cung cấp một số công cụ (modul) để tác động lên dữ liệu: xem nội dung dữ liệu, cập nhật dữ liệu, sắp xếp, lọc, tìm kiếm thông tin và kết xuất báo cáo. Các modul này tạo thành ngôn ngữ thao tác dữ liệu. - Ghi bảng chức năng thứ ba: Cung cấp công cụ kiểm soát, điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu. + Hỏi: Kiểm soát truy cập vào cơ sở dữ liệu gồm những công việc nào? + Giáo viên chuẩn hóa lại trả lời của học sinh bằng nội dung đã được trình bày ở phần b) của hoạt động này. + Mở rộng: Mọi hệ quản trị cơ sở dữ liệu đều có thể cung cấp các chương trình thực hiện các công việc trên. - Chốt 1 ý: Chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu: cung cấp môi trường tạo lập, cập nhật và khai thác dữ liệu; cung cấp công cụ kiểm soát, điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu. - Tạo lập, lưu trữ và khai thác thông tin. - Ghi bài. + Lệnh Type để tạo cấu trúc dữ liệu, ta khai báo được tên của từng thành phần và kiểu dữ liệu của từng thành phần trong cấu trúc. Ví dụ: định nghĩa kiểu bản ghi, ta khai báo được tên của các trường và kiểu dữ liệu của các trường. + Tạo cấu trúc các bảng để lưu trữ dữ liệu, trong đó khai báo tên các cột, kiểu dữ liệu của cột, độ rộng của cột… - Ghi bài. + Cập nhật: Nhập, xóa và sửa dữ liệu. + Khai thác: Sắp xếp, lọc, tìm kiếm, kết xuất báo cáo… + Là lệnh Readln(), lệnh gán. + Lệnh Write, các thuật toán sắp xếp, tìm kiếm. + Ghi nhớ. - Ghi bài. + Phát hiện, ngăn chặn những truy cập trái phép. + Điều khiển các truy cập đồng thời. + Khôi phục cơ sở dữ liệu khi có sự cố. - Học sinh biết có ba nhóm chức năng:. + Nhóm cung cấp các công cụ tác động lên cấu trúc dữ liệu: khai báo cấu trúc, chỉnh sửa cấu trúc và xem cấu trúc. + Nhóm cung cấp khả năng cập nhật dữ liệu và khai thác dữ liệu: nhập dữ liệu, sửa, xóa dữ liệu, xem nội dung dữ liệu, sắp xếp, lọc, tìm kiếm và kết xuất thông tin. + Nhóm cung cấp công cụ kiểm soát, điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu. 3. Tìm hiểu về hoạt động của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu. a. Mục tiêu: - Học sinh biết được sự tương tác của hệ quản trị cơ sở dữ liệu với người dùng và với cơ sở dữ liệu. b. Nội dung: - Mỗi hệ quản trị cơ sở dữ liệu có hai thành phần chính là bộ xử lý yêu cầu và bộ quản lý dữ liệu. - Khi có yêu cầu của người dùng, hệ quản trị cơ sở dữ liệu gửi yêu cầu đó đến thành phần có nhiệm vụ thực hiện và yêu cầu hệ điều hành tìm một số tệp chứa dữ liệu cần thiết. Các tệp tìm thấy được chuyển về cho hệ quản trị cơ sở dữ liệu xử lý và kết quả được trả ra cho người dùng. c. Phương pháp: - Sử dụng phương pháp dạy học với Lí thuyết kiến tạo để thực hiện hoạt động này. d. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Chiếu hình vẽ về sự tương tác của hệ quản trị cơ sở dữ liệu với người dùng và với cơ sở dữ liệu (hình 12, sách giáo khoa, trang 18). + Chiếu nội dung nguyên lí hoạt động: Khi có yêu cầu của người dùng, hệ quản trị cơ sở dữ liệu sẽ gửi yêu cầu đó đến thành phần có nhiệm vụ thực hiện và yêu cầu hệ điều hành tìm một số tệp chứa dữ liệu cần thiết. Các tệp tìm thấy được chuyển về cho hệ quản trị cơ sở dữ liệu xử lý và kết quả được trả lại cho người dùng. - Nêu câu hỏi để học sinh tìm hiểu: + Thành phần nào trên hình vẽ thể hiện người dùng? + Những thành phần nào có nhiệm vụ thực hiện yêu cầu? + Thành phần nào thể hiện hệ điều hành? + Các tệp dữ liệu được tìm thấy ở đâu? - Khẳng định lại kiến thức cho học sinh. - Yêu cầu học sinh nhìn vào hình vẽ, nói nguyên lí hoạt động của hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Giáo viên có thể thực hiện một modul tìm kiếm thông tin của một hệ cơ sở dữ liệu để minh họa cho yêu cầu của người sử dụng và trả lời yêu cầu của bộ xử lý truy vấn (qua giao diện của trình ứng dụng) và cũng là để chốt lại kiến thức cho hoạt động này. - Quan sát hình vẽ và nguyên lý hoạt động của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Quan sát, suy nghĩ và trả lời. + Trình ứng dụng. + Bộ xử lý truy vấn, bộ quản lí dữ liệu. + Bộ quản lý tệp. + Ở cơ sở dữ liệu. - Ghi nhớ kiến thức. - Trả lời: Yêu cầu từ trình ứng dụng được Bộ xử lí truy vấn thực hiện, trong quá trình đó nếu cần dữ liệu thì bộ quản lý dữ liệu sẽ yêu cầu bộ quản lý tệp tìm file dữ liệu từ cơ sở dữ liệu. Kết quả sau khi xử lý được bộ xử lí truy vấn chuyển về cho trình ứng dụng. - Quan sát và theo dõi để biết được: + Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đóng vai trò cầu nối giữa các truy vấn của người dùng, các chương trình ứng dụng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu với hệ thống quản lý tệp và các bộ quản lí khác của hệ điều hành. + Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đóng vai trò chuẩn bị, việc thực hiện các chương trình là nhiệm vụ của hệ điều hành. 4. Tìm hiểu vai trò của con người khi làm việc với hệ cơ sở dữ liệu. a. Mục tiêu: - Học sinh biết có ba vai trò khác nhau của con người liên quan đến hoạt động của cơ sở dữ liệu. b. Nội dung: - Người quản trị cơ sở dữ liệu là một hay một nhóm người được trao quyền điều hành cơ sở dữ liệu, chịu trách nhiệm quản lý các tài nguyên như cơ sở dữ liệu, hệ quản trị cơ sở dữ liệu và các phần mềm liên quan. Là người có vai trò cài đặt cơ sở dữ liệu vật lí, cấp phát quyền truy cập cơ sở dữ liệu, cấp phần mềm và phần cứng theo yêu cầu, duy trì các hoạt động hệ thống đảm bảo các yêu cầu của các trình ứng dụng và người dùng. Người quản trị phải hiểu biết sâu sắc và kĩ năng tốt trong lĩnh vực cơ sở dữ liệu, hệ quản trị cơ sở dữ liệu và môi trường hệ thống. - Người lập trình ứng dụng là người viết ra các chương trình ứng dụng đáp ứng nhu cầu khai thác cơ sở dữ liệu của người dùng. - Người dùng chính là người có nhu cầu khai thác thông tin từ cơ sở dữ liệu. Họ tương tác với hệ thống thông qua việc sử dụng các chương trình ứng dụng đã được viết trước. Người dùng thường được phân thành từng nhóm, mỗi nhóm có một số quyền hạn nhất định để truy cập và khai thác cơ sở dữ liệu. c. Phương pháp: - Phối hợp sử dụng kĩ thuật "tia chớp" và phương pháp đàm thoại để thực hiện hoạt động này. - Dùng phương pháp mô phỏng, liên tưởng để giúp học sinh biết các vai trò của con người khi làm việc với hệ cơ sở dữ liệu. d. Một số nội dung và các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Giả sử có một ngôi nhà, hãy cho biết có những vai trò nào của con người đối với ngôi nhà đó. - Nêu câu hỏi: Những loại người nào liên quan đến hệ cơ sở dữ liệu mà em biết? - Ghi bảng: Người dùng. - Hỏi: Trong các thao tác thường gặp khi xử lí thông tin của một tổ chức thì người dùng thường phải thực hiện những thao tác nào? - Giáo viên chính xác hóa trả lời của học sinh thông qua nội dung tại mục c) của hoạt động này. Nhấn mạnh: người dùng tương tác với hệ thống thông qua việc sử dụng những chương trình ứng dụng đã được viết trước. - Quay nhanh lại hình vẽ 12 (sách giáo khoa) để khẳng định lại kiến thức đã được học ở hoạt động trước. - Nêu vấn đề: Vì người dùng phải sử dụng chương trình ứng dụng để tương tác với hệ thống -> liên quan đến hệ thống còn có những ai? + Ghi bảng: Người lập trình ứng dụng. + Yêu cầu học sinh tham khảo sách giáo khoa để biết công việc của người lập trình ứng dụng. - Ghi bảng: Người quản trị cơ sở dữ liệu + Yêu cầu học sinh tham khảo sách giáo khoa và cho biết vai trò của người quản trị cơ sở dữ liệu. - Chốt 1 ý: Có ba vai trò khác nhau liên quan đến hoạt động của một hệ cơ sở dữ liệu: người dùng, người lập trình ứng dụng, người quản trị cơ sở dữ liệu. - Nếu còn thời gian, mở rộng thêm về những người chịu trách nhiệm thiết kế cơ sở dữ liệu. Không nên quá mất nhiều thời gian và làm học sinh thêm khó hiểu. - Trả lời nhanh: + Người sử dụng ngôi nhà + Người xây dựng ngôi nhà + Người thiết kế ngôi nhà. - Liên tưởng để trả lời + Người dùng. + Người xây dựng hệ cơ sở dữ liệu. - Ghi bài. - Cập nhật dữ liệu và khai thác dữ liệu. - Theo dõi dẫn dắt và suy nghĩ trả lời: Người lập trình ứng dụng. + Người viết ra chương trình ứng dụng. + Tạo ra các giao diện dùng để ra yêu cầu và nhận kết quả. - Ghi bài. + Cài đặt cơ sở dữ liệu vật lý, cấp phát các quyền truy cập cơ sở dữ liệu, cấp phần mềm, phần cứng theo yêu cầu, duy trì các hoạt động của hệ thống. - Ghi nhớ kiến thức 5. Tìm hiểu các bước xây dựng cơ sở dữ liệu. a. Mục tiêu: Học sinh biết trình tự khi xây dựng cơ sở dữ liệu có thể được chia làm ba bước chính: khảo sát, thiết kế và kiểm thử. b. Nội dung: Bước 1: Khảo sát: - Tìm hiểu các yêu cầu của công tác quản lí. - Xác định các dữ liệu cần lưu trữ, phân tích mối liên hệ giữa chúng. - Xác định khả năng phần cứng, phần mềm có thể khai thác sử dụng. - Phân tích các chức năng cần có của hệ thống khai thác thông tin, đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Bước 2: Thiết kế: - Thiết kế cơ sở dữ liệu. - Lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Xây dựng hệ thống chương trình ứng dụng. Bước 3: Kiểm thử: - Nhập dữ liệu. - Chạy thử các chương trình ứng dụng. Nếu còn lỗi thì rà soát lại các bước đã thực hiện để tìm lỗi và khắc phục. c. Phương pháp: - Sử dụng phương pháp dạy học với lí thuyết kiến tạo; kĩ thuật điều phối. d. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ: Hãy cho biết các bước để hoàn thành một chương trình giải một bài toán bằng ngôn ngữ lập trình Turbo Pascal. + Nếu còn thời gian có thể yêu cầu học sinh xác định các thao tác con của ba bước trên. - Giáo viên giới thiệu: Khi xây dựng cơ sở dữ liệu, ta cũng tiến hành theo ba bước: Khảo sát, thiết kế và kiểm thử. - Chiếu lên bảng các thao tác trong ba bước, các thao tác được xáo trộn: +Thiết kế cơ sở dữ liệu. +Tìm hiểu các yêu cầu của công tác quản lí. +Nhập dữ liệu cho cơ sở dữ liệu. +Xác định các dữ liệu cần lưu trữ... +Xây dựng hệ thống chương trình ứng dụng. +Lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu. +Tiến hành chạy thử chương trình ứng dụng. +Phân tích các chức năng cần có của hệ thống khai thác thông tin. + Xác định khả năng phần cứng, phần mềm... - Yêu cầu học sinh sắp xếp lại theo ba nhóm ứng với ba bước mà giáo viên đã đưa ra. - Tiếp tục yêu cầu học sinh sắp xếp các thao tác trong các bước sao cho các thao tác có thứ tự logic. - Chốt lại kiến thức: Có thể chia việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thành ba bước: khảo sát, thiết kế và kiểm thử. (không đòi hỏi học sinh phải có hiểu biết sâu sắc về các vấn đề trên). - Chú ý câu hỏi và suy nghĩ trả lời: + Tìm hiểu bài toán. + Lập trình. + Kiểm thử chương trình. - Quan sát, suy nghĩ và sắp xếp. Bước 1: Khảo sát: +Tìm hiểu các yêu cầu của công tác quản lí. +Xác định các dữ liệu cần lưu trữ... + Xác định khả năng phần cứng, phần mềm... +Phân tích các chức năng cần có của hệ thống khai thác thông tin, đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Bước 2: Thiết kế: +Thiết kế cơ sở dữ liệu. +Lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu. +Xây dựng hệ thống chương trình ứng dụng. Bước 3: Kiểm thử: +Nhập dữ liệu cho cơ sở dữ liệu. +Chạy thử các chương trình ứng dụng. - Ghi nhớ kiến thức. Học sinh biết được rằng việc xây dựng một cơ sở dữ liệu là không đơn giản và không được tùy tiện. 6. Củng cố, khắc sâu kiến thức a. Mục tiêu: - Khắc sâu những kiến thức trọng tâm: Các chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu; vai trò của con người khi làm việc với hệ cơ sở dữ liệu. Điều chỉnh các sai sót của học sinh và hoạt động dạy học trong thời gian tiếp theo. - Học sinh nắm được các kiến thức trọng tâm. b. Phương pháp: - Phối hợp sử dụng phương pháp đàm thoại; kĩ thuật điều phối để thực hiện hoạt động này. c. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Nêu các vấn đề và yêu cầu học sinh nhắc lại: - Kể tên các chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu. - Con người có những vai trò nào khi làm việc với hệ cơ sở dữ liệu. - Kể tên các bước xây dựng cơ sở dữ liệu. Theo dõi câu hỏi và nhớ lại kiến thức cũ để trả lời - Cung cấp môi trường tạo lập, cập nhật và khai thác dữ liệu - Cung cấp công cụ kiểm soát, điều khiển truy cập vào cơ sở dữ liệu. - Quản trị, lập trình ứng dụng, sử dụng. - Khảo sát, thiết kế, kiểm thử 7. Hướng dẫn học ở nhà a. Mục tiêu: - Học sinh đọc lại kiến thức cũ và chuẩn bị kiến thức cho tiết học tiếp theo. b. Các bước tiến hành: - Chọn các bài tập và yêu cầu học sinh làm ở nhà: 3, 4, 5, sách giáo khoa, trang 20. - Yêu cầu học sinh xem bài đọc thêm 1: Sơ lược lịch sử cơ sở dữ liệu (trang 22, sách giáo khoa). - Hướng dẫn bài thực hành 1: + Nêu mục đích yêu cầu của bài thực hành. + Yêu cầu học sinh tự thực hành bài tập 1 trong những buổi nghỉ học: Tìm hiểu nội quy thư viện, thẻ thư viện, phiếu mượn-trả sách, sổ quản lý sách của thư viện trường trung học phổ thông. + Giới thiệu các yêu cầu của bài tập 2, bài tập 3 và bài tập 4 và định hướng cho học sinh. + Chia lớp thành các nhóm chuẩn bị nội dung các bài thực hành ở nhà để tiết sau thảo luận và báo cáo trên lớp.