Розробники та рецензенти
Заклад вищої освіти:
Компанія-рецензент 1:
Компанія-рецензент 2:
Валідація:
Розробник навчальної програми:
Андрій Копп – доктор філософії зі спеціальності “Комп’ютерні науки”, доцент кафедри "Програмної інженерії та інтелектуальних технологій управління"
Базова інформація
Шифр та назва спеціальності:
121 - Програмна інженеріяНазва освітньо-наукової програми
Інженерія програмного забезпеченняНазва дисципліни
Моделі та структури данихВид дисципліни
ОсновнаБлок дисципліни
Обробка данихКількість студентів
90Курс/Семестр
3Загальна інформація про дисципліну
Анотація
Завданням дисципліни є засвоєння студентами знань та умінь, необхідних для побудови моделей даних, вибору та застосування систем управління базами даних (СУБД), проєктування, нормалізації та створення баз даних у реляційних СУБД, а також роботи з ними засобами DML (Data Manipulation Language) мови SQL (Structured Query Language).Анотація
Формування у студентів теоретичних та практичних знань, які необхідні для роботи з моделями та структурами даних при розв’язанні завдань, пов’язаних з розробкою, супроводженням та забезпеченням якості програмного забезпечення.Анотація
Лекції, лабораторні роботи, самостійна робота. Підсумковий контроль – іспит.Розподіл часу
Загальний обсяг (кредитів): 4; Лекції (занять): 8; Лабораторні (занять): 16; Практичні (занять): 0; Самостійна робота (годин): 72
Попередні дисципліни
Основи програмування, Основи інженерії програмного забезпечення, Архітектура ЕОМ та операційні системиМатеріально-технічне та програмне забезпечення дисципліни
Комп’ютер (ноутбук) з доступом до інтернету, офісний пакет програм для підготовки презентацій та звітів, інструмент(и) моделювання (StarUML, draw.io або інші) PostgreSQL, pgAdmin.Структура дисципліни
| Теоретична складова Назва, перелік питань або анотація лекції | Годин | Практична складова Опис та приклад завдання, а також посилання на методичні матеріали | Годин | Інструменти, засоби та технології | ||||||||||||||
| Тема 1 – ВСТУП ДО БАЗ ДАНИХ | ||||||||||||||||||
| Сучасні СУБД, їх призначення, основні види та обмеження. Основні вимоги до СУБД. Основні компоненти моделі ANSI/SPARC. Основні особливості мов запитів у сучасних СУБД. Поняття незалежності даних. Поняття обмежень цілісності та узгодженості даних, безпеки та розмежування доступу в СУБД. Основні метрики оцінки продуктивності. Об’єктно-реляційна втрата відповідності. | 2 | Доповідь з презентацією. Аналіз сучасних і найбільш поширених СУБД (реляційних та NoSQL), їх функціональних можливостей та моделей даних. | 4 | Інтернет-ресурси, засоби створення презентацій (PowerPoint, Canva тощо) | ||||||||||||||
| Тема 2 – СТРУКТУРИ ЗБЕРІГАННЯ ДАНИХ | ||||||||||||||||||
| Основні відмінності OLTP та OLAP систем. Характеристики систем NoSQL. Критерії оцінки якості паралельних систем. Фактори вибору СУБД для розробки інформаційних систем. Сучасні SQL та NoSQL хмарні рішення для зберігання та обробки даних. Системи Business Intelligence та їх призначення (Power BI, QlikView, Tableau та інші). | 2 | Доповідь з презентацією. Аналіз сучасних хмарних систем зберігання даних та BI-систем (призначення, основні функції, відмінності та обмеження). | 4 | Інтернет-ресурси, засоби створення презентацій (PowerPoint, Canva тощо) | ||||||||||||||
| Тема 3 – МОДЕЛІ ДАНИХ | ||||||||||||||||||
| Моделі даних та їх основні особливості. Ідентифікація та змінюваність. Навігація та пошук за значеннями. Об’єкти та колекції об’єктів. Властивості моделей даних. | 2 | Практичне заняття. Встановлення СУБД PostgreSQL. Робота в командному рядку та в pgAdmin. | 4 | Інтернет-ресурси, СУБД PostgreSQL, командний рядок, засіб pgAdmin | ||||||||||||||
| Тема 4 – МОДЕЛЮВАННЯ ДАНИХ | ||||||||||||||||||
| Модель сутність-зв’язок. Концептуальна модель. Об’єктна модель. Слабоструктуровані моделі. Моделі подання знань. Моделі ключ-значення. Застарілі моделі даних. | 2 | Лабораторна робота 1. Вибір предметної області, побудова моделі сутність-зв’язок. DMS_DB1_LaboratoryWorks_UA.docx | 4 | Інтернет-ресурси, нотація Chen (ER), засоби моделювання (StarUML, draw.io тощо) | ||||||||||||||
| Тема 5 – РЕЛЯЦІЙНА МОДЕЛЬ ДАНИХ | ||||||||||||||||||
| Основні поняття реляційної моделі даних. Реляційна алгебра. Реляційне числення. Функціональні залежності та ключі. Нормалізація та нормальні форми. | 2 | Лабораторна робота 2. Побудова реляційної моделі даних. DMS_DB1_LaboratoryWorks_UA.docx | 4 | Інтернет-ресурси, нотація IDEF1X (DB Schema), засоби моделювання (StarUML, draw.io тощо) | ||||||||||||||
| Тема 4 – ОСНОВИ МОВИ ЗАПИТІВ SQL | ||||||||||||||||||
| Призначення мови SQL. Основні команди маніпулювання даними DML. Основні команди визначення даних DDL. Прості типи даних SQL. Особливості синтаксису SQL. Запити INSERT INTO, UPDATE, DELETE. | 2 | Лабораторна робота 3. Реалізація бази даних у СУБД PostgreSQL. Лабораторна робота 4. Маніпулювання даними за допомогою виразів INSERT, UPDATE, DELETE. DMS_DB1_LaboratoryWorks_UA.docx | 4 | Інтернет-ресурси, PostgreSQL, pgAdmin, SQL | ||||||||||||||
| Запити SELECT, SELECT DISTINCT, SELECT TOP. Вираз WHERE та логічні оператори AND, OR, NOT. Оператори LIKE, IN, BETWEEN, AS. Оператори EXISTS, ANY, ALL. Вираз ORDER BY. Вирази GROUP BY та HAVING. Функції агрегації MIN, MAX, COUNT, AVG, SUM. | 2 | Лабораторна робота 5. Вилучення даних за допомогою запитів SELECT, сортування та групування даних. DMS_DB1_LaboratoryWorks_UA.docx | 4 | Інтернет-ресурси, PostgreSQL, pgAdmin, SQL | ||||||||||||||
| Вирази JOIN та UNION. Оператор CASE. Значення NULL та робота з ними. Додаткові можливості SQL та PostgreSQL щодо обробки даних - CTE, віконні функції. | 2 | Лабораторна робота 6. Вилучення даних з декількох таблиць за допомогою виразів JOIN. DMS_DB1_LaboratoryWorks_UA.docx | 4 | Інтернет-ресурси, PostgreSQL, pgAdmin, SQL | ||||||||||||||
Теми та завдання для самостійної роботи
| Назва та опис завдання | Методи контролю та критерії оцінювання | Годин | |||||||||||||||
| Аналіз найбільш поширених СУБД та їх функціональних можливостей. | Доповідь з презентацією. Заслуховується доповідь студента, оцінюється повнота викладення матеріалу, якість презентаційних матеріалів. | 4 | |||||||||||||||
| Порівняльний аналіз моделей зберігання даних, які реалізують сучасні СУБД. | Доповідь з презентацією. Заслуховується доповідь студента, оцінюється повнота викладення матеріалу, якість презентаційних матеріалів. | 4 | |||||||||||||||
| Встановлення СУБД PostgreSQL. Робота в командному рядку та в pgAdmin. | Практичне заняття. Перевіряється встановлення студентом СУБД PostgreSQL, вміння запускати командний рядок і виконувати основні команди, запускати pgAdmin та орієнтуватись в основних елементах інтерфейсу. | 4 | |||||||||||||||
| Вибір предметної області, побудова моделі сутність-зв’язок. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється ступінь розуміння студентом предметної області, повнота та коректність побудованої ER моделі в нотації Chen. | 4 | |||||||||||||||
| Побудова реляційної моделі даних. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється повнота та коректність побудованої ER моделі в нотації IDEF1X, дотримання студентом вимог нормалізації до 3 NF. | 4 | |||||||||||||||
| Реалізація бази даних у СУБД PostgreSQL. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється повнота реалізації в СУБД спроєктованої структури бази даних, коректність вибору типів даних. | 8 | |||||||||||||||
| Маніпулювання даними за допомогою виразів INSERT, UPDATE, DELETE. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється розуміння студентом виразів INSERT, UPDATE, DELETE, перевіряється розуміння практичних особливостей зв’язування даних в реляційних СУБД. | 12 | |||||||||||||||
| Вилучення даних за допомогою запитів SELECT, сортування та групування даних. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється розуміння команди SELECT та її основних виразів — вибірка унікальних даних (DISTINCT), обмеження кількості записів (LIMIT), сортування (ORDER BY), фільтрації (WHERE та супутніх операторів LIKE, IN, BETWEEN, AS, EXISTS, ANY, ALL), функцій агрегації (MIN, MAX, COUNT, AVG, SUM), групування записів (GROUP BY), фільтрації по агрегатним даним (HAVING та його відмінність від WHERE). | 12 | |||||||||||||||
| Вилучення даних з декількох таблиць за допомогою виразів JOIN. | Захист лабораторної роботи. Перевіряється розуміння вибірки даних з 2-х чи більше зв’язаних таблиць за допомогою виразів JOIN, розуміння принципу операції декартового з’єднання CARTESIAN PRODUCT і чому слід використовувати оператори JOIN, з’єднання таблиці з собою - SELF JOIN для роботи з ієрархічними даними. Перевіряється розуміння концепції значень NULL та підходів до роботи з цими значеннями. Додаткові питання з використання CTE, віконних функцій. | 12 | |||||||||||||||
| Побудова аналітичного рішення шляхом візуалізації даних з БД за допомогою інструментів Power BI. | Захист індивідуального завдання. Перевіряється розуміння основних елементів інтерфейсу та функціональних можливостей системи Power BI Desktop, здатність студента підключати створену раніше базу даних у Power BI, робити завантаження даних, будувати аналітичні звіти на основі попередньо розглянутих запитів, використовувати вирази DAX, візуально відображати дані з БД для підтримки прийняття рішень. | 8 | |||||||||||||||
Проєкт
| Назва та опис завдання | Метод контролю та захисту | Строки виконання | |||||||||||||||
| Індивідуальне завдання. На основі створеної бази даних, наповнених даних та сформованих запитів, студентам пропонується виконати заключний проєкт з побудови аналітичного рішення шляхом візуалізації даних з БД за допомогою інструментів Power BI. | Захист індивідуального завдання наприкінці семестру перед іспитом, з презентацією в PowerPoint, доповіддю (до 5 хв.) та демонстрацією розробленого рішення. Звіт з виконання індивідуального завдання готується за вимогами звіту до лабораторних робіт. Звіт обов’язково повинен містити такі розділи: - аналіз сучасних СУБД (SQL, NoSQL), хмарних рішень для зберігання та обробки даних; - аналіз сучасних BI-систем, їх переваги та недоліки, основне призначення; - короткі відомості про Power BI та особливості його застосування для розв’язання задачі (послідовність дій для побудови рішення); - основні результати у вигляді скріншотів створених аналітичних звітів, їх коротких описів; - висновки та можливі напрямки вдосконалення створеного рішення. Презентація готується за структурою звіту. | Протягом семестру, захист - на заліковому тижні до іспиту з дисципліни | |||||||||||||||
Рекомендовані джерела інформації та навчальні матеріали
Контрольні заходи
| Назва та опис | Методи контролю та критерії оцінювання | |||||||||||||||||
| Доповідь з презентацією (2) Доповідь студента, відповіді на питання викладача. | Заслуховується доповідь студента, оцінюється повнота викладення матеріалу, якість презентаційних матеріалів. Max 5 балів * 2 = 10 балів | |||||||||||||||||
| Практичне заняття (1) Демонстрація встановленого та вивченого ПЗ. | Перевіряється встановлення студентом СУБД PostgreSQL, вміння запускати командний рядок і виконувати основні команди, запускати pgAdmin та орієнтуватись в основних елементах інтерфейсу. Max 5 балів | |||||||||||||||||
| Лабораторна робота (6) Захист лабораторної роботи, відповіді на питання викладача, виконання додаткових вправ. | Перевірка ступеня повноти, коректності та самостійності виконання студентом завдання на лабораторну роботу, розуміння предметної області та ступінь її вивчення, розуміння та опанування розглянутими в лабораторній роботі технологіями. Max 8 балів * 6 = 48 балів | |||||||||||||||||
| Індивідуальне завдання (1) Захист проєкту з презентацією, відповіді на питання викладача. | Перевірка розуміння основних елементів інтерфейсу та функціональних можливостей системи Power BI Desktop, здатність студента підключати створену раніше базу даних у Power BI, робити завантаження даних, будувати аналітичні звіти на основі попередньо розглянутих запитів, використовувати вирази DAX, візуально відображати дані з БД для підтримки прийняття рішень. Max 12 балів | |||||||||||||||||
| Тест (1) Складання тесту з теоретичного матеріалу на основі корпоративної платформи університету. | Перевірка засвоєння студентом теоретичного матеріалу, розуміння основ моделювання даних, особливостей різних типів баз даних, глибокого розуміння реляційної моделі даних та вимог нормалізації (нормальних форм), основних можливостей мови SQL з маніпулювання даними, створення складних запитів на основі агрегації даних, JOIN, CTE, віконних функцій. Max 25 балів | |||||||||||||||||
| РАЗОМ | На іспиті студент має можливість підвищити оцінку, якщо сума балів, накопичених протягом семестру, його (її) не влаштовує. Студенту пропонується відповісти на 2 теоретичних запитання за матеріалами лекцій, відповісти на додаткові запитання викладача в разі потреби, виконати практичне завдання (за темами практичної частини курсу). Max 100 балів | |||||||||||||||||
Результати навчання
Згідно зі стандартом спеціальності 121 - Інженерія програмного забезпечення: ПР01. Аналізувати, цілеспрямовано шукати і вибирати необхідні для вирішення професійних завдань інформаційно-довідникові ресурси і знання з урахуванням сучасних досягнень науки і техніки. ПР05. Знати і застосовувати відповідні математичні поняття, методи доменного, системного і об’єктно-орієнтованого аналізу та математичного моделювання для розробки програмного забезпечення. ПР07. Знати і застосовувати на практиці фундаментальні концепції, парадигми і основні принципи функціонування мовних, інструментальних і обчислювальних засобів інженерії програмного забезпечення. ПР13. Знати і застосовувати методи розробки алгоритмів, конструювання програмного забезпечення та структур даних і знань. ПР18. Знати та вміти застосовувати інформаційні технології обробки, зберігання та передачі даних.
Зв'язок з ринком праці
Спеціальність/професія, підготовці до діяльності в якій читається курс:
Спеціаліст по роботі із данимиПосилання на вакансії (понад 3),
- https://jobs.dou.ua/companies/pragmatic-play-ukraine-llc/vacancies/245613/
- https://jobs.dou.ua/companies/inspirit/vacancies/140625/
- https://jobs.dou.ua/companies/crediteuropebank/vacancies/264829/
- https://jobs.dou.ua/companies/intellias/vacancies/268486/
- https://jobs.dou.ua/companies/elitex/vacancies/268107/
- https://jobs.dou.ua/companies/edsson/vacancies/269113/
- https://jobs.dou.ua/companies/nova-digital/vacancies/266863/
- https://jobs.dou.ua/companies/rozetka-ua-internet-supermarket/vacancies/256725/
- https://uk.indeed.com/viewjob?jk=0d8cd70703edf17f&tk=1i2ecuu8nj6dv85t&from=serp&vjs=3
- https://uk.indeed.com/viewjob?jk=1c92b9dda0af366d&tk=1i2ecuu8nj6dv85t&from=serp&vjs=3
Перелік компетентностей із вказаних як вимоги до вакансії, які набувають студенти, в процесі проходження дисципліни.
- Володіння знаннями про реляційні бази даних.
- Володіння знаннями про інші моделі та структури даних, які використовуються в NoSQL базах даних.
- Здатність проєктувати структури реляційних баз даних.
- Здатність розробляти запити мовою SQL для роботи з реляційними СУБД (PostgreSQL та іншими).
Інструменти оцінювання результатів навчання за дисципліною
| Об'єкт оцінювання (знання методів та принципів, практичні навички, командна робота тощо) | Методи контролю (тести, виконання поточних практичних завдань та їх форма: написання коду, створення діаграми Гантта, створення прототипу тощо) | Інструмент оцінювання (доступ до результатів тесту, гостьова лекція, посилання на виконані завдання, посилання на проєкт, присутність на захисті проєктів, доступ до запису захисту тощо) |
| Знання сучасних СУБД, моделей та структур зберігання даних, які реалізують різні СУБД | Підготовка презентацій | Посилання на виконані завдання |
| Практичні навички роботи з PostgreSQL, моделювання структури бази даних, нормалізація схеми бази даних, створення виконання SQL запитів | Виконання лабораторних робіт | Посилання на виконані завдання |
| Практичні навички роботи з Power BI, підключення джерела даних, побудова аналітичних звітів (візуалізація даних з БД, застосування виразів DAX) | Виконання індивідуального завдання | Посилання на виконані проєкти |
| Володіння теоретичними знаннями відповідно до лекційного матеріалу | Проходження тесту | Доступ до результатів тесту |