CC BY
24
УДК 621.396; 681.51
Л. Ю. Кошкина, Т. В. Сафонова, А. С. Понкратов
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТУДЕНТОВ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ
Ключевые слова: информационная система, система управления базами данных, научно-исследовательская работа
студента, ресурсосбережение.
Рассмотрены этапы проектирования базы данных учёта научно-исследовательской работы студентов. Приведены метод синтеза и метод ER-диаграмм в построении реляционной реализации концептуальной схемы базы данных.
Keywords: information system, database management system, research of students, resource-saving.
Design stages of databases for research work of students are given in article. The method of synthesis and a method of the ER-charts is described.
Введение
Научно-исследовательская деятельность студентов является одной из важнейших форм учебного процесса. Научные лаборатории, студенческие научные общества и конференции -все это позволяет студенту начать полноценную научную работу, начиная с младших курсов. Так или иначе, исследовательской работой занимаются все студенты вуза.
При выполнении научной работы студент должен освоить методологию и методику научных исследований, уметь отбирать и анализировать необходимую информацию. А также формулировать цели и задачи, разрабатывать теоретические предпосылки, планировать и проводить эксперимент, отрабатывать результаты измерений, оценивать погрешности и наблюдения, сопоставлять результаты эксперимента с теоретическими предпосылками и формулировать выводы научного исследования, составлять отчет, доклад или статью по результатам научного исследования [1].
В научно-исследовательской деятельности студентов учитывается публичное представление результатов научно-исследовательской работы, в том числе, выступления с докладом, сообщением на конференции, семинаре и ином международном, всероссийском, ведомственном, региональном мероприятии, которое проводит учреждение высшего профессионального образования, общественная или иная организация. Большое значение имеет получение студентом гранта, наград, призов или документа удостоверяющего исключительное право на достигнутый им научный результат. Поощряется наличие у студента публикации в научном (учебно-научном, учебно-методическом) международном, всероссийском, ведомственном или региональном издании, в издании учреждения высшего профессионального образования или иной организации, а так же работа в студенческом научно-исследовательском объединении.
В связи увеличивающимся объёмом информации в ФГБОУ ВПО «КНИТУ» и повсеместной компьютеризацией, а также с целью
ресурсосбережения возникла объективная необходимость автоматизировать систему регистрации и учета научно-исследовательских работ, в частности научно-исследовательскую работу бакалавров по направлению 18.03.02. «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» по профилю подготовки «Рациональное использование материальных и энергетических ресурсов», работу магистров по направлению 19.04.01. «Биотехнология» по программам подготовки «Энергосберегающие технологии производства топлива из возобновляемого сырья», «Технология,
оборудование и автоматизация биотехнологических производств».
Одним из этапов жизненного цикла информационной системы является проектирование базы данных, включающей в себя следующие части: анализ предметной области, проектирование, непосредственно кодирование, тестирование и сопровождение.
Проект реляционной базы данных - это набор взаимосвязанных отношений с определёнными атрибутами, заданными первичными ключами и дополнительными свойствами отношений, которые относятся к принципам поддержки целостности.
Анализ предметной области
Подготовка конкурентоспособного
выпускника (бакалавра, магистра) в сфере биотехнологии и энергоресурсосберегающих технологий, готового и способного к разработке и освоению технологий, направленных на создание инновационной экономики, основанной на широкомасштабном внедрении современных достижений науки и техники в ключевые отрасли промышленности, социальной инфраструктуры и здравоохранения включает научно-
исследовательскую работу студентов. В ФГБОУ ВПО «КНИТУ» этой стороне подготовки студентов уделяется достаточное внимание: объем научно -исследовательских работ, число конференций увеличивается с каждым годом.
Требуется разработать базу данных,
включающую информацию по научно-исследовательской деятельности студентов. Пользователи базы данных могут просмотреть мероприятия, в которых приняли участие студенты вуза, узнать всю информацию о месте проведения, дате, уровне мероприятия. Получить информацию о студентах, их контакты, список публикаций, наград. Узнать ФИО и контакты сотрудников кафедр, являющихся научными руководителями студентов, работающих с ними. Получить сведения о кафедрах и специальностях.
Выделим сущности: СТУДЕНТЫ, СОТРУДНИКИ, КАФЕДРЫ, ГРУППЫ, МЕРОПРИЯТИЯ, ПУБЛИКАЦИИ, НАГРАДЫ.
Выделим атрибуты сущностей. ФИО студента, телефон студента, e-mail студента, ФИО сотрудника, должность, звание,
A -B -C -D -E -X -G -H -I -J -K -L -M -N -O -Q -
R -S -T -
V -W -
Y -Z -
ученая степень, телефон,
e-mail сотрудника, код кафедры, телефон кафедры, e-mail кафедры, зав. кафедрой, номер группы, код специальности, наименование мероприятия, дата проведения, место проведения, уровень,
наименование публикации, отрасль, код награды, наименование награды.
Существуют два основных подхода к проектированию реляционных баз данных: формализованный, основанный на знании теории реляционных структур данных (методы синтеза и декомпозиции) и неформализованный (метод ER-диаграмм).
Рассмотрим метод синтеза и ER-диаграмм в построении реляционной реализации
концептуальной схемы базы данных по предметной области научно-исследовательской работы студента.
Проектирование базы данных методом синтеза
Метод синтеза состоит в конструировании набора декомпозиционных подсхем,
удовлетворяющих определённым свойствам, из заданного множества атрибутов выбранной предметной области на основе заданного множества функциональных зависимостей, связывающих эти атрибуты [2].
Итак, на множестве атрибутов U={A B C D E X G H I J K L M N O Q R S T V W Y Z} будут
справедливы функциональные зависимости: F = {Л^-БС, D^■EXGШ, N^-0, Q^•RSI,
Условно неизбыточное покрытие 30 расширенного множества зависимостей будет таким:
30= {Л^-БС, D^EXGHI, N^-0, Q^•RSI,
AV^BCW, YAQ^ZBCNRST, AD^■BCEXGШ, AN^BCO, Y^Z, DJ^EXGШKLM }
В полученном множестве нет зависимости с полным набором атрибутов, поэтому добавляем тривиальную зависимость и^-0. и={Л Б е D E X G И I I K L M N O Q R Б I V W У Z} Ранжируем зависимости (таблица 1).
Таблица 1 - Ранжирование зависимостей
X^Y XuY rang
A^BC ABC 8
D^EXGHI DEXGHI 9
J^KLM JKLM 10
N^-O NO 13
Q^-RST QRST 7
V^-W VW 12
Y^-Z YZ 11
AN^-BCO ANBCO 6
AD^BCEXGHI ADBCEXGHI 3
DJ^EXGHIKLM DJEXGHIKLM 5
AV^-BCW AVBCW 4
YAQ^ZBCNRST YAQZBCNRST 2
U^0 U 1
Строим ранжированную зависимостей (см. рис. 1).
диаграмму
Рис. 1 - Ранжированная диаграмма зависимостей
В результате из диаграммы результирующая декомпозиция в виде:
получена
R1=AQ R2= YAQ R3= AD R4= AV R5=DJ
R6= AN R7= QRST R8= ABC R9= DEXGHI R10= JKLM
R11=YZ
R12=VW
R13=NO
В терминах реальных данных выглядит следующим образом:
R1: Студенты_мероприятия (ФИО студента, наименование мероприятия);
R2: Награды_студентов (код награды, ФИО студента, наименование мероприятия);
R3: Студенты_руководитель (ФИО студента, ФИО сотрудника);
R4: Студенты_публикации (ФИО студента, наименование публикации);
R5: Сотрудники_кафедр (ФИО сотрудника, код кафедры);
R6: Студенты_группы (ФИО студента, номер группы);
R7: Мероприятия (наименование мероприятия, дата проведения, место проведения, уровень); R8: Студенты (ФИО студента, телефон студента, email студента);
R9: Сотрудники (ФИО сотрудника, должность, звание, ученая степень, телефон, e-mail сотрудника); R10: Кафедры (код кафедры, телефон кафедры, email кафедры, зав. кафедрой); R11: Награды (код награды, наименование); R12: Публикации (наименование публикации, отрасль);
R13: Группы (номер группы, код специальности).
В результате проектирования получили 13 таблиц. Набор атрибутов AQ является универсальным ключом, результирующая декомпозиция обладает необходимыми свойствами.
Проектирование базы данных методом ER-диаграмм
Рассмотрим проектирование базы данных методом ER-диаграмм.
В ER-методах проектирования баз данных используются понятия «сущность» («entity») и «связь» («relationship»). Во время проектирования баз данных происходит преобразование ER-модели в конкретную схему базы данных на основе выбранной модели данных (например, реляционной). Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на компьютере. При проектировании реляционной базы данных применяются строгие правила, базирующие на математическом аппарате.
Приведём сущности с указанием возможных первичных ключей: СТУДЕНТЫ (ФИО студента, ...); СОТРУДНИКИ (ФИО сотрудника, .); КАФЕДРЫ (Код кафедры, .); ГРУППЫ (Номер группы, .); МЕРОПРИЯТИЯ (Наименование мероприятия, ...); ПУБЛИКАЦИИ (Наименование публикации, ...); НАГРАДЫ (Код награды, .).
Данные для ER-диаграммы: СТУДЕНТЫ (М, О) участвуют в (М, О) МЕРОПРИЯТИЯХ (правило 6); СТУДЕНТЫ (М, О) закреплены за (М, Н) НАУЧНОГО РУКОВОДИТЕЛЯ (правило 6); СТУДЕНТЫ (М, О) обучаются в (1, О) ГРУППЕ (правило 4);
СОТРУДНИКИ (М, О) входят в (М, Н) КАФЕДРЫ (правило 6);
СТУДЕНТЫ (М, О) имеют (М, Н) ПУБЛИКАЦИИ (правило 6);
СТУДЕНТЫ (М, О) получают (М, О) НАГРАДЫ (правило 6).
Используемые обозначения для связей: 1 -один, О - обязательный, Н - необязательный, М -многие.
Формируем предварительные отношения для каждой связи в соответствии с правилами [2, 3].
Для связи участвуют в (правило 6): СТУДЕНТЫ (ФИО студента, ...), МЕРОПРИЯТИЯ (Наименование мероприятия, ...), МЕРОПРИЯТИЯ_СТУДЕНТЫ (Наименование мероприятия, ФИО студента, ...).
Для связи закреплены за (правило 6): СТУДЕНТЫ (ФИО студента, ...), СОТРУДНИКИ (ФИО сотрудника, ...), СТУДЕНТЫ_СОТРУДНИКИ (ФИО_студента, ФИО_сотрудника).
Для связи обучаются в (правило 4): СТУДЕНТЫ (ФИО студента, номер группы ...), ГРУППЫ (Номер группы, .).
Для связи входят в (правило 6): СОТРУДНИКИ (ФИО сотрудника, ...), КАФЕДРЫ (Код кафедры, .), СОТРУДНИКИ_КАФЕДРЫ (ФИО сотрудника, код кафедры).
Для связи имеют (правило 6): СТУДЕНТЫ (ФИО студента, ...), ПУБЛИКАЦИИ (Наименование публикации, ...), ПУБЛИКАЦИИ_СТУДЕНТОВ (Наименование публикации, ФИО студента, ...).
Для связи получают (правило 6): СТУДЕНТЫ (ФИО студента, ...), НАГРАДЫ (Код награды, .), НАГРАДЫ_СТУДЕНТОВ (Код награды, ФИО студента, ...),
Добавляем в полученные предварительные отношения неключевые атрибуты: R1: Студенты (ФИО студента, телефон, e-mail,
номер группы); R2: Группы (Номер группы, код специальности); R3: Мероприятия (Наименование мероприятия,
дата, место проведения, уровень); R4: Мероприятия_студенты (Наименование
мероприятия, ФИО студента); R5: Сотрудники (ФИО_сотрудника, должность, звание, ученая степень, телефон, e-mail сотрудника);
R6: Студенты_ сотрудники (ФИО студента, ФИО сотрудника);
R7: Кафедры (Код кафедры, наименование,
телефон кафедры, e-mail, зав. кафедрой); R8: Сотрудники_ кафедры (ФИО сотрудника, код кафедры);
R9: Публикации (Наименование публикации,
отрасль, дата, место); R10: Публикации_студентов (Наименование
публикации, ФИО студента); R11: Награды (Код награды, наименование); R12: Награды_студентов (Код награды, ФИО студента).
Набор результирующих отношений получился отличным от набора отношений по методу синтеза. Количество отношений в наборах оказалось почти одинаковым (синтез дал на одно отношение больше). Результирующая
декомпозиция, как в методе синтеза, так и в методе ER-диаграмм обладает свойством соединения без потерь информации.
Заключение
Владение различными методами проектирования баз данных, использование их при разработке конкретной базы данных позволяет получить вполне удовлетворительный результат, который в процессе эксплуатации такой базы данных может гарантировать релевантность ответов на все запросы к данным, то есть соответствие получаемого результата желаемому результату.
Проектирование базы данных, создание информационной системы учёта научно-исследовательских работ студентов позволит сократить количество бумажной документации, систематизировать материалы, уменьшить временные затраты на поиск необходимой информации по заданному критерию и составление
© Л. Ю. Кошкина, канд. техн. наук, доцент кафедры химической кибернетики «КНИТУ, [email protected]; Т. В. Сафонова, студент КНИТУ; А. С. Понкратов, ассистент кафедры химической кибернетики КНИТУ, [email protected].
© L. Y. Koshkina, Associate Professor of Department of Chemical Cybernetics, Kazan National Research Technological University, [email protected]; T. V. Safonova, student of Kazan National Research Technological University; A. S. Ponkratov, assistant of Department of Chemical Cybernetics, Kazan National Research Technological University, [email protected].
отчетов в виде таблиц по результатам поиска, значительно упростит доступ к научно-исследовательским работам, повысить
эффективность и качество научно -исследовательской деятельности студентов.
Литература
1. Борисов Б.М., Борисов С.В. Методология сбора и обработки информации при выполнении НИР и ОКР. Казань, Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т.17, №5, С. 298-300.
2. Преснякова Г.В. Проектирование интегрированных реляционных баз данных/ Г.В. Преснякова. - М.: КДУ: СПб.: Петроглиф, 2007. - 224 с.: ил, табл.
3. Кошкина Л.Ю., Емельянов В.М.,. Кошкина К. В. Проектирование реляционной базы данных для мероприятий повышения квалификации в области энергоресурсосберегающих технологий / Вестник Казанского технологического университета: Т. 17. № 20; - Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. - 474 с. (С. 353-357).
