Автономная некоммерческая профессиональная образовательная организация
«Сургутский институт экономики, управления и права» (СИЭУиП)

Технологическая карта учебного занятия №21

Тема 4. Проектирование структур баз данных — Средства проектирования структур БД: объекты
Дисциплина ОП.08 Основы проектирования баз данных
Семестр и тайминг Семестр 4 (старт семестра!). 2 академических часа: основной регламент 80 минут / сокращенный регламент 60 минут.
Тема по программе Тема 4. Проектирование структур баз данных — Средства проектирования структур БД: объекты (§2.2 с.7-8 программы).
Цель занятия Сформировать у обучающихся систему теоретических знаний и первичных практических навыков по архитектурному проектированию инфраструктуры объектов реляционной СУБД (пространства имен/схемы, таблицы, представления VIEW и MATERIALIZED VIEW, последовательности SEQUENCE, составные и доменные типы данных, индексы и роли безопасности), а также методологии их разработки с использованием современных CASE-средств (pgModeler, DBeaver, dbForge Studio, ERwin) методами Forward и Reverse Engineering.
Задачи занятия Образовательные: изучить иерархическую структуру системного каталога СУБД; освоить назначение и специфику функционирования объектов SEQUENCE, VIEW, MATERIALIZED VIEW (включая стратегию REFRESH CONCURRENTLY); изучить функционал CASE-инструментов визуального проектирования.
Развивающие: развивать архитектурно-инженерное мышление, способность анализировать вычислительные затраты и принимать обоснованные решения при выборе между предвычисленными витринами данных и динамическими представлениями.
Воспитательные: формировать культуру информационной безопасности и дискреционного разграничения доступа (Least Privilege) при проектировании баз данных.
Формы и методы обучения Проблемное изложение, визуализация с использованием интерактивной презентации, сравнительный анализ архитектурных решений, эвристическая беседа, демонстрация DDL-кода.
Оборудование и средства Мультимедийный проектор, экран, интерактивная презентация (15 слайдов), электронный конспект лекции, методические рекомендации преподавателя, интерактивный рабочий лист студента (4 варианта кейсов).
Поминутная структура и регламент этапов занятия
Этап занятия и цель Время (80/60 мин) Деятельность преподавателя Деятельность обучающихся
1. Организационный момент
Цель: мобилизация внимания, позитивный старт 4 семестра.
5 мин / 3 мин Приветствует студентов, фиксирует явку в журнале. Поздравляет с началом 4 семестра обучения дисциплине «ОП.08 Основы проектирования баз данных». Озвучивает цели и перспективы нового раздела «Проектирование структур баз данных». Приветствуют преподавателя, занимают рабочие места, настраивают учебные терминалы, готовятся к восприятию информации.
2. Мотивация и актуализация опорных знаний
Цель: создание проблемной ситуации, связь с 3 семестром.
10 мин / 7 мин Ставит проблемный вопрос: «Представьте систему, где 150 аналитиков ежеминутно строят отчет по 10 миллионам записей с 6 JOIN. Сервер "ложится" со 100% нагрузкой на CPU. Таблицы уже нормализованы и проиндексированы. Как решить проблему средствами архитектуры объектов СУБД?». Проводит экспресс-опрос по реляционным концепциям 3 семестра. Анализируют кейс, выдвигают гипотезы (кэширование, создание промежуточных таблиц). Вспоминают понятия реляционных связей, первичных ключей и индексов. Осознают необходимость специализированных объектов СУБД.
3. Объяснение нового теоретического материала (Часть 1: Схемы, SEQUENCE, Типы)
Цель: освоение базовых структурных объектов СУБД.
25 мин / 18 мин Демонстрирует слайды презентации 2–6. Разбирает иерархию системного каталога: Кластер → База данных → Схема (Namespace) → Объекты. Объясняет синтаксис CREATE SCHEMA и механизм search_path. Детально разбирает объект SEQUENCE: атомарность инкремента в Shared Memory, неблокирующее поведение, неизбежность пропусков номеров при ROLLBACK. Объясняет строгую типизацию через ENUM и Composite types. Фиксируют схему иерархии объектов в конспектах. Анализируют поведение генератора последовательностей при параллельных вставках. Задают вопросы о различиях между суррогатным ID и номерами накладных строгой отчетности.
4. Объяснение нового теоретического материала (Часть 2: VIEW, MATERIALIZED VIEW, DCL)
Цель: освоение представлений и разграничения доступа.
20 мин / 16 мин Демонстрирует слайды 7–11. Проводит детальный сравнительный анализ обычных VIEW (динамическая подстановка в AST, нулевой размер на диске, сокрытие ПДн) и MATERIALIZED VIEW (физическое хранение вычисленных блоков, возможность построения B-Tree индексов). Объясняет механизм и условия неблокирующего обновления REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY (требование уникального индекса). Разбирает роли (ROLE) и гранты (GRANT/REVOKE). Заполняют сравнительную таблицу характеристик представлений. Изучают синтаксис DDL материализованных витрин. Формулируют критерии выбора: когда требуется real-time доступ через VIEW, а когда допустимо регламентное отставание в MATERIALIZED VIEW.
5. Обзор CASE-инструментов и DDL-инженерии
Цель: знакомство со средами визуального моделирования.
10 мин / 8 мин Демонстрирует слайды 12–14. Проводит обзор профессиональных CASE-инструментов: pgModeler, DBeaver, dbForge Studio, ERwin Data Modeler. Раскрывает суть двунаправленного проектирования: прямого (Forward Engineering — от диаграммы к DDL-файлу) и обратного (Reverse Engineering — интроспекция живой БД в наглядную ER-модель). Сопоставляют графические образы сущностей в CASE-инструментах с генерируемым DDL-кодом. Анализируют сценарии применения прямого и обратного инжиниринга при миграциях и рефакторинге БД.
6. Первичное закрепление и разбор кейсов
Цель: закрепление материала через практические контексты.
7 мин / 6 мин Демонстрирует интерактивный рабочий лист zanyatie.html. Разбирает 4 предметных кейса: Биллинг ЖКХ, Радиология PACS, Служба доставки посылок, Электронный деканат. Демонстрирует тематический слайд 15 (интернет-мем xkcd 327 «Little Bobby Tables») для закрепления принципов архитектурной защиты данных через представления и типизацию. Активно участвуют в обсуждении кейсов. Определяют необходимые объекты (схемы, материализованные витрины, перечисления) для каждой предметной области. Закрепляют правила наименования и синтаксис DDL.
7. Подведение итогов, рефлексия, инструкции
Цель: систематизация знаний и постановка ориентиров.
3 мин / 2 мин Подводит итоги вводного занятия 4 семестра. Оценивает активность студентов. Дает пояснения по структуре предстоящей практической работы №9 (Занятие 22). Информирует о наличии резервного дистанционного домашнего задания. Осуществляют самооценку освоения материала. Задают уточняющие вопросы по объектам СУБД. Завершают работу на учебных местах.