ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы дипломной работы связана с тем, что в настоящее время процесс автоматизации затронул не только производственную, техническую и технологическую сферы деятельности человечества, но и информационное пространство; в частности ВУЗы, библиотеки, музеи, информационные центры. Уже сложно представить жизнь общества без таких понятий как интернет, средства телекоммуникации и т.д. Автоматизация больше всего затронула информационную сферу, так как именно информация нуждалась и нуждается в быстром поиске, отборе и хранении, а так же в обеспечении доступа к ней (потребителей).
В современных условиях использование информационных технологий является одним из ключевых направлений в совершенствовании всех аспектов деятельности любого вуза. В условиях социально-экономической реформы, развития рынка труда и сферы образовательных услуг ощущается потребность в формировании единого информационного пространства вуза и на его основе – информационно-управляющей системы, способной в соответствии с современными требованиями успешно решать проблемы обеспечения образовательной и финансово-хозяйственной деятельности учебного заведения.
Не случайно в последние годы во многих вузах развернуты работы по созданию вузовских информационных систем. При этом специфические условия каждого конкретного вуза, его местоположение, финансовое состояние и др. приводят к разным подходам к проектированию и реализации таких систем.
На современном этапе развития компьютерных технологий большую популярность приобрело создание баз данных. Учет межсессионной успеваемости студентов, продажа билетов, ведение библиотек, учет иностранных студентов и многие другие – это лишь малая часть отраслей, в которых применяются базы данных.
База данных – совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязь. Информацию, хранящуюся в БД можно широко использовать в различных приложениях, причем способы использования данных можно легко и быстро изменять. Также обеспечивается возможность запрашивать, находить и изменять информацию в БД.
Так как основой деятельности вуза в первую очередь является обеспечение учебного процесса и планирование деятельности образовательного учреждения в зависимости от изменений экономической ситуации, то наибольший акцент в управлении ложится именно на эти функции.
Цель дипломной работы состоит в разработке информационной системы – распределения нагрузки на преподавателей кафедры.
Задачи дипломной работы заключаются в следующем:
раскрыть содержание работы учебно-методического управления института;
показать структуру учебно-методического управления и преподавательский состав;
провести исследование и описание предметной области распределения учебной нагрузки преподавателей кафедры;
описать состав и функции систем управления базами данных;
сделать обоснование выбора модели данных и СУБД, разрабатываемой ПО;
построить информационно-логическую модель данных.
Структура дипломной работы.
Дипломная работа состоит из трех разделов, введения, заключения, руководства пользователя по эксплуатации, списка использованных источников и приложений. В конце каждой главы имеются выводы.
В аналитическом разделе проводится анализ исследуемой ПО, описывается состав и функции систем управления БД.
В специальном разделе строится информационно-логическая модель данных, описывается обоснование выбора модели данных и СУБД, разрабатываемой ПО.
В программном разделе настоящей работы описываются этапы проектирования и технология создания базы данных «Распределение учебной нагрузки на преподавателей кафедры».
Объектом исследования в данной дипломной работе является процесс распределения учебной нагрузки на преподавателей кафедры Института Международных Социально-Гуманитарных Связей.
В написании дипломной работы использовались работы следующих авторов: Бекаревич Ю. Б., Пушкина Н. В., Смирнова Е. Ю., Адамовский Д.В., Брызгалов Е.В., Шестаков А.П., Воронов М.В., Дроботун Н.В., Лебедева С.В., Суздалов Е.Г., Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С., Дудинска Э., Мизла М., Меркт Р.В., Никифоров Ю.А.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ

БД 
база данных 

СУБД 
система управления базами данных 

ИС 
информационные системы 

ПО 
предметная область 

ЭВМ 
электронно-вычислительная машина 

ЯОД 
язык описания данных 

ЯМД 
язык манипулирования данными 

СПО 
средства подготовки отчетов 

SQL 
Select Query Language 

MS 
Microsoft 

ИМД 
иерархическая модель данных 

СМД 
сетевая модель данных 

РМД 
реляционная модель данных 

VBA 
Visual Basic for Applications 


I. Иерархическая модель БД.
Иерархическая модель БД представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево. Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяются при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.
Узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.
Свойства иерархической модели данных:
- несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня;
- иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненную никакой другой вершине;
- каждый узел имеет свое имя (идентификатор);
- существует только один путь от корневой записи к более частной записи данных.
Пример реализации иерархической модели данных для разрабатываемой БД представлен на рисунке 2.2.1.


Рис. 2.2.1. Схема иерархической модели данных

Достоинством ИМД в общем является эффективное использование памяти, малое время обращения к данным. Но для данной БД малое время обращения к информации можно наблюдать только для верхних уровней, а не для нижних из-за глубины дерева. Недостатком этой модели является высокая избыточность. Одна запись БД – это совокупность деревьев. Через эту структуру нельзя построить отношение многие ко многим. Очевидна громоздкость обрабатываемой информации, сложность в понимании для конечного пользователя. ИМД не имеет механизма поддержки целостности данных.
Изображенная на рисунке схема отображает вырожденное дерево, у которого каждый объект имеет не более одного ребенка. Основным недостатком иерархической модели для данного программного продукта являются громоздкая форма записи реляционной модели, что, в свою очередь, приводит к осложнению понимания пользователем базы.
II. Сетевая модель.
Сетевая модель позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных.
Основной структурой в сетевых моделях данных является «сеть». При таком представлении существует несколько входов в сеть – неоднозначность доступа к данным.
Особенности такого представления: один или несколько узлов могут иметь больше одного родителя; время доступа изменяется в зависимости от исходного входа. Время доступа в сетевой структуре может быть больше, чем в иерархической структуре.
Схема сетевой модели данных для данной БД показана на рисунке 2.2.2.


Рис. 2.2.2. Схема сетевой модели данных
К достоинствам СМД относят:
- возможность создания произвольных связей (например, растения произрастают на закрепительном участке, и закрепительный участок имеет растения);
- эффективную реализацию с точки зрения затрат времени и памяти.
Недостатки такие:
- сложность и жесткость схемы;
- сложность в установлении и проверке целостности данных.
Недостатком обеих этих структур является то, что при добавлении новых вершин или установлении новых связей возникают проблемы выгрузки данных из базы, перегенерации полностью структуры, загрузка данных обратно в базу. При этом возникает вероятность потерять данные при обратной загрузке.
III. Реляционная модель данных.
Концепции реляционной модели впервые были сформулированы в работах американского ученого Э. Ф. Кодда. Откуда происходит ее второе название – модель Кодда.
В реляционной модели объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц (рис. 2.2.3). Для ее формального определения используется фундаментальное понятие отношения.


Рис. 2.2.3. Схема реляционной модели данных

Итак, название «реляционная» (в переводе с английского relation – отношение) связано с тем, что каждая запись в таблице содержит информацию, относящуюся только к одному конкретному объекту.
Рассмотрим ее основные особенности.
Одним из самых естественных способов представления данных является двумерная таблица. Связи между данными также могут быть представлены в виде двумерных таблиц. Так, например, связь между двумя таблицами можно установить, записав в один из столбцов третьей, связующей, таблицы номера записей из второй таблицы.
Таким образом, любой набор данных может быть представлен в виде плоских таблиц. Каждая таблица связи обладает следующими свойствами:
Все элементы столбца имеют одинаковый тип данных;
Столбцам присвоены уникальные имена;
В таблице нет двух одинаковых строк;
Порядок расположения строк и столбцов в таблице не имеет никакого значения.
Таблица такого рода называется отношением. База данных, построенная с помощью отношений, называется реляционной базой данных. Независимо от того, сколько таблиц входит в базу данных, каждая строка любой таблицы содержит данные об одном объекте(человеке, техническом устройстве, документе и т.д.), а столбцы содержат различные характеристики этих объектов(названия, адреса, даты и т.д.). Строки таблицы принято называть записями, а столбцы – полями записей. В полях содержаться атрибуты объектов записей. Все записи имеют одинаковые поля, содержащие разные значения атрибутов. Каждое поле записи имеет строго определенный тип данных – текст, число, дата и т.п.
Для того чтобы таблицы можно было связать между собой, используют ключевые поля. Так называют одно (или несколько) полей, значение которого (или комбинация значений которых) однозначно определяет каждую запись таблицы, делает эту запись уникальной. Такие поля позволяют не только связать между собой разные таблицы, но и выполнить быстрый поиск данных для представления их в запросе, форме на экране или в отчете на принтере. Ключ, состоящий из нескольких полей, называют составным.
Связи между таблицами бывают трех типов: «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим». Если мы составляем список сотрудников, то отношение между конкретным сотрудником и его адресом – «один к одному». А название лаборатории по отношению к списку сотрудников – «один ко многим». А если сопоставить список преподавателей какого-либо вуза со списком учебных дисциплин, которые в этом вузе преподаются, придется использовать связь типа «многие ко многим». Отметим, что при организации связи типа «один ко многим» таблицу принято называть главной, а таблицу «многие» - подчиненной. Ключ главной таблицы называют первичным, а подчиненной – внешним.
Любую таблицу реляционной базы данных можно назвать отношением, так в таблицах с данными также реализованы связи между атрибутами записей типа «один к одному».
Для ускорения поиска и сортировки данных принято использовать индексированные поля. Для этих полей создается упорядоченный список значений, или индексов, который содержит ссылки на нужные записи. Например, если нужно отобрать записи по какой-либо метеостанции из таблицы, содержащей записи по нескольким метеостанциям, удобно присвоить каждой свой индекс (номер, код) и в таблице из двух столбцов сопоставить этот индекс номерам записей. Тогда при отборе данных, например, по одной из станций, программе не потребуется «просматривать» все атрибуты всех записей, а достаточно будет только отобрать данные по коду нужной станции, использовав ссылки на записи из такой таблицы.
Отметим, что, подставляя в таблицу код вместо названия, мы также сводим к минимуму возможные ошибки ввода данных.
Для работы с данными используются программные пакеты, которые называют системами управления базами данных. Используя такие программы, можно создавать структуру базы данных, то есть, во-первых, таблицы, в которых каждый столбец хранит данные заранее определенного типа, и, во-вторых, правила связи между этими таблицами. Кроме того, СУБД позволяет выполнять следующие операции с данными:
Добавление записей в таблицы;
Изменение или обновление некоторых полей;
Удаление записей;
Поиск записей, отвечающих некоторому условию, определенному пользователем.
Важной особенностью систем управления реляционными базами данных является обеспечение целостности данных. Оно означает поддержку некоторых правил при использовании связей между таблицами. Для того чтобы выполнять проверку целостности, связанные поля таблиц должны иметь одинаковый тип данных, а связанное поле главной таблицы должно являться ключевым или хотя бы иметь уникальный индекс. Целостность данных подразумевает следующее:
В связанное поле подчиненной таблицы невозможно ввести атрибут, отсутствующий в главной таблице;
Невозможно удалить атрибут записи главной таблицы, если имеются связные записи в подчиненной таблице;
Невозможно изменить значение ключевого поля главной таблицы, если с ним связаны записи в подчиненной.
Операции с данными обычно выполняют с помощью специального стандартного языка запросов – SQL (Structured Query Language – структурированный язык запросов).
Учитывая особенности и возможности каждой модели данных, gредпочтение было отдано реляционной модели по следующим причинам:
- реляционная модель является более простой моделью, чем сетевая;
- схема данных позволяет представить структуру в виде таблиц (после некоторых преобразований);
- в настоящее время реляционные базы данных являются более
распространенными, чем сетевые;
- использование реляционных баз данных удобнее, чем сетевых;
- сетевая модель данных сложна для изучения пользователем, проще разобраться с РМД;
- РМД нагляднее представляет структуру данных.

2.3. Обоснование выбора СУБД

Итак, быстрое развитие потребностей применений БД выдвигает новые требования к СУБД: естественные и эффективные представления в БД разнообразных отношений между объектами предметных областей (например, пространственно-временных с обеспечением визуализации данных); СУБД должна обеспечивать поиск, модификацию и сохранность данных, а также оперативный доступ (время отклика), защиту целостности данных от аппаратных сбоев и программных ошибок, разграничение прав и защита от несанкционированного доступа, поддержка совместной работы нескольких пользователей с данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За время создания дипломного проекта была досконально изучена предметная область проекта; разработана концептуальная модель БД: объект-отношение; выбрана реляционная модель для создания эффективной БД; разработаны основные модели запросов для работы с данными БД.
В результате создания БД «Распределение учебной нагрузки на преподавателей кафедры», требования, изложенные в постановке задачи, выполнены.
Разработка имеет дружественный интуитивно понятный графический интерфейс, позволяющий даже с минимальным знанием компьютера провести учет учебной нагрузки преподавателей кафедры. Таким образом, система готова к эксплуатации. Она может обеспечить пользователю поступление и ввод необходимой информации для получения конечных результатов.
Разработанная база данных позволяет получить всю необходимую информацию о преподавателях, группах, и распределении учебной нагрузки как по месяцам, так и за год.
В целом, база данных позволяет вводить всю необходимую информацию:
- о преподавателях кафедры;
- о специальностях ВУЗА и входящих в каждую из них дисциплин;
- о кафедрах;
- о группах.
Обеспечивает возможность выполнять запросы, поиск, изменение и систематизацию данных БД.
Имеет необходимые запросы и формы для обработки хранимой информации.
Предусматривает сохранность хранимой в БД информации.
Разработанное программное обеспечение должно позволяет учесть изменения в кадровом составе кафедр в течение года, замены в расписании по болезни преподавателя, командировки, повышение квалификации, изменения учебных планов, разделение групп на подгруппы для проведения лабораторно-практических занятий, учитывать различные источники финансирования (бюджетные и коммерческие группы) и две формы обучения (очное и заочное).

Список использованной литературы

Бекаревич Ю. Б., Пушкина Н. В., Смирнова Е. Ю. Управление базами данных. СПб.: Изд. СПбГУ, 1999.Беляев Д.А., зам. гл. бухгалтера, Сыктывкарский Государственный Университет. Функции служб управления экономическими процессами в вузах // www.cfin.ru. 19.04.05.
Брызгалов Е.В., Шестаков А.П., Уроки по Access. Журнальный вариант статьи: Информатика и образование. ПГПУ, Пермь - 2000, № 7.
Воробьев В.И., Силин А.В. доклад «Автоматизированная информационная система ВУЗА малого масштаба». Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева (НИ РХТУ), г.Новомосковск. ИТО – 2001 / Секция IV.
Воронов М.В., Дроботун Н.В., Лебедева С.В., Суздалов Е.Г. Методологические аспекты построения интегрированной информационной системы управления вузом. / Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом: Материалы всероссийской научно-пркатической конференции (25-28 февр. 2003 года). / ПетрГУ. - Петрозаводск, 2003. - 168 с.
Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С. Эффективная работа с СУБД. СПб.: Питер, 1997.
Дудинска Э., Мизла М. Управленческие информационные системы // Проблемы теории и практики управления. – 1996. – № 2.
Колесов А. «Microsoft Office — пакет программ для дома и офиса». Журнал "Наука и жизнь" N 6/2000.
Концепция создания интегрированной автоматизированной информационной системы Минобразования России // www.informika.ru.
Корнелюк В. К., Веккер 3. Е., Зиновьев Н. Б. Access 97. М.: СОЛОН, 1998.
Лори Ульрих Фуллер, Кен Кук, Джон Кауфельд. Microsoft Office Access 2007 для "чайников": серия Для чайников. 2009. – 384 с.
Меркт Р.В., Никифоров Ю.А., Челабчи В.В., Челабчи В.Н. Одесский национальный морской университет. Компьютеризация учета учебной нагрузки преподавателей ВУЗа // www.rusnauka.com.
Михеева В., Харитонова И. Наиболее полное руководство Microsoft Access 2000 – СПб.: БВХ – Санкт-Петербург, 2000. – 1088с.
Павлов Р.В. Краткий курс СУБД Access: Учебное пособие. – Рыбинск – 2005.
Пасько В. Access 97 – К.: Издательская группа BHV, 2000. – 368с.
Сафьянова Е.Н., Русанов В.Г. Автоматизированная система планирования учебной работы в вузе // Доклады Томского гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. Т.6. Автоматизированные системы обработки информации, управления и проектирования: Сб. науч. трудов – Томск: Том. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. – 2001.
Свинарев С. «Университет» приходит в вузы. ComputeReview. (Компьютерное обозрение) №3 от 23 февраля 2000г.
Терехов И.В., Новиков А.В. Интегрированное решение - информационная система "Университет": перспективы развития. / Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом: Материалы всероссийской научно-пркатической конференции (25-28 февр. 2003 года). / ПетрГУ. - Петрозаводск, 2003. - 168 с.
Тимошок Т. В. Microsoft Office Access 2007. Серия Самоучитель. – 2008. – 464 с.
Феддема Э. Эффективная работа: Microsoft Access 2002. – СПб.: Питер, 2003. –944 с.
Хомоненко А.Д., Гридин В.В. Microsoft Access. Экспресс-курс. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005.– 304.
Материалы сайта: www.imsgs.ru