Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Beispiele, Medien, Materialien

1. Nutzung von relationalen Datenbanken

(a) Aufbau von Datenbanken und Grundbegriffe

• Entwicklung von Fragestellungen zur vorhandenen Datenbank
• Analyse der Struktur der vorgegebenen Datenbank und Erarbeitung der Begriffe Tabelle, Attribut, Datensatz, Datentyp, Primärschlüssel, Fremdschlüssel, Datenbankschema

(b) SQL-Abfragen

• Analyse vorgegebener SQL-Abfragen und Erarbeitung der Sprachelemente von SQL (SELECT (DISTINCT) …FROM, WHERE, AND, OR, NOT) auf einer Tabelle
• Analyse und Erarbeitung von SQL-Abfragen auf einer und mehrerer Tabelle zur Beantwortung der Fragestellungen (JOIN, UNION, AS, GROUP BY,ORDER BY, ASC, DESC, COUNT, MAX, MIN, SUM, Arithmetische Operatoren: +, -, *, /, (…), Vergleichsoperatoren: =, <>, >, <, >=, <=, LIKE, BETWEEN, IN, IS NULL)

(c) Vertiefung an einem weiteren Datenbankbeispiel

Die Schülerinnen und Schüler

• erläutern die Eigenschaften und den Aufbau von Datenbanksystemen unter dem Aspekt der sicheren Nutzung (A),
• analysieren und erläutern die Syntax und Semantik einer Datenbankabfrage (A),
• analysieren und erläutern eine Datenbankmodellierung (A),
• erläutern die Eigenschaften normalisierter Datenbankschemata (A),
• bestimmen Primär- und Sekundärschlüssel (M),
• ermitteln für anwendungsbezogene Problemstellungen Entitäten, zugehörige Attribute, Relationen und Kardinalitäten (M),
• modifizieren eine Datenbankmodellierung (M),
• modellieren zu einem Entity-Relationship-Diagramm ein relationales Datenbankschema (M),
• bestimmen Primär- und Sekundärschlüssel (M),
• überführen Datenbankschemata in vorgegebene Normalformen (M),
• verwenden die Syntax und Semantik einer Datenbankabfragesprache, um Informationen aus einen Datenbanksystem zu extrahieren (I),
• ermitteln Ergebnisse von Datenbankabfragen über mehrere verknüpfte Tabellen (D),
• stellen Entitäten mit ihren Attributen und die Beziehungen zwischen Entitäten in einem Entity-Relationship-Diagramm grafisch dar (D),
• überprüfen Datenbankschemata auf vorgegebene Normalisierungseigenschaften (D).

Beispiel: VideoCenter

VideoCenter ist die Simulation einer Online-Videothek für den Informatik-Unterricht mit Webfrontends zur Verwaltung der Kunden, der Videos und der Ausleihe. Außerdem ist es möglich direkt SQL-Abfragen einzugeben. Es ist auch möglich, die Datenbank herunter zu laden und lokal zu installieren. Unter

http://dokumentation.videocenter.schule.de/old/video/index.html

(abgerufen: 30. 03. 2014) findet man den Link zu dem VideoCenter-System sowie nähere Informationen. Lesenswert ist auch die dort verlinkte „Dokumentation der Fallstudie” mit didaktischem Material, welches alternativ bzw. ergänzend zu der im Folgenden beschriebenen Durchführung verwendet werden kann.

Beispiel: Schulbuchausleihe

Unter www.brd.nrw.de/lerntreffs/informatik/structure/material/sek2/datenbanken.php (abgerufen: 30. 03. 2014) wird eine Datenbank zur Verfügung gestellt, die Daten einer Schulbuch-Ausleihe enthält (über 1000 Entleiher, 200 Bücher mit mehreren tausend Exemplaren und viele Ausleihvorgänge). Die Datenbank kann in OpenOffice eingebunden werden.

2. Modellierung von relationalen Datenbanken

(a) Entity-Relationship-Diagramm

• Ermittlung von Entitäten, zugehörigen Attributen, Relationen und Kardina­litäten in Anwendungssituationen und Modellierung eines Datenbankentwurfs in Form eines Entity-Relationship-Diagramms
• Erläuterung und Modifizierung einer Datenbankmodellierung

(b) Entwicklung einer Datenbank aus einem Datenbankentwurf

• Modellierung eines relationalen Datenbankschematas zu einem Entity-Relationship-Diagramm inklusive der Bestimmung von Primär- und Sekundärschlüsseln

(c) Redundanz, Konsistenz und Normalformen

• Untersuchung einer Datenbank hinsichtlich Konsistenz und Redundanz in einer Anwendungssituation
• Überprüfung von Datenbankschemata hinsichtlich der 1. bis 3. Normalform und Normalisierung (um Redundanzen zu vermeiden und Konsistenz zu gewährleisten)

Beispiel: Fahrradverleih

Der Fahrradverleih BTR (BikesToRent) verleiht unterschiedliche Typen von Fahrrädern diverser Firmen an seine Kunden. Die Kunden sind bei BTR registriert (Name, Adresse, Telefon). BTR kennt von den Fahrradfirmen den Namen und die Telefonnummer. Kunden von BTR können CityBikes, Treckingräder und Mountainbikes ausleihen.

Beispiel: Reederei

Die Datenverwaltung einer Reederei soll in einem Datenbanksystem umgesetzt werden. Ausgehend von der Modellierung soll mit Hilfe eines ER-Modells und eines Datenbankschemas dieser erste Entwurf normalisiert und in einem Datenbanksystem umgesetzt werden. Es schließen sich diverse SQL-Abfragen an, wobei auf die Relationenalgebra eingegangen wird.

Beispiel: Buchungssystem

In dem Online-Buchungssystem einer Schule können die Lehrer Medienräume, Beamer, Laptops, Kameras, usw. für einen bestimmten Zeitpunkt buchen, der durch Datum und die Schulstunde festgelegt ist.

Dazu ist die Datenbank zu modellieren, ggf. zu normalisieren und im Datenbanksystem umzusetzen. Weiter sollen sinnvolle Abfragen entwickelt werden.

Unter http://mrbs.sourceforge.net (abgerufen: 30.03. 2014) findet man ein freies Online-Buchungssystem inklusive Demo, an Hand derer man erläutern kann, worum es in dem Projekt geht.

Beispiel: Schulverwaltung

In einer Software werden die Schulhalbjahre, Jahrgangsstufen, Kurse, Klassen, Schüler, Lehrer und Noten einer Schule verwaltet. Man kann dann ablesen, dass z.B. Schüler X von Lehrer Y im 2. Halbjahr des Schuljahrs 2011/2012 in der Jahrgangsstufe 9 im Differenzierungsbereich im Fach Informatik die Note „sehr gut“ erhalten hat. Dazu ist die Datenbank zu modellieren, ggf. zu normalisieren und im Datenbanksystem umzusetzen. Weiter sollen sinnvolle Abfragen entwickelt werden und das Thema Datenschutz besprochen werden.