Первый раздел этой темы — введение в системологию. За методическими рекомендациями по изучению этой темы отсылаем к главе 13.
Вслед за этим приступают к изучению информационных моделей, в которых информационные связи между объектами отражены определенными формальными способами. Таким образом, от общих идей системологии учащиеся переходят к собственно информатике. Из возможных определений понятия «информационная модель» можно ограничиться следующим, не претендующим на особую детализацию: информационная модель объекта — это его описание. Однако предметом науки может быть не всякое описание, а лишь прошедшее ту или иную формализацию, т.е. описание «по правилам». Из таких формализованных информационных моделей уместно рассмотреть вначале информационные модели на графах. Введите понятие графа и связанные с ним понятия вершина, ребро и т.д. Опираясь на литературные и исторические факты, постройте неориентированные связные графы — деревья, ориентированные графы, отобразите в виде графов элементы биологической классификации и т.д. Основная цель этих действий — выработать представление о простейших информационных моделях и сформировать элементарные навыки их построения.
Далее уместно перейти к изучению информационных моделей, которые составляют основу современных баз данных, т.е. табличных, иерархических и сетевых моделей представления данных.
Табличные информационные модели изучаются в базовом курсе информатики. Они наиболее просты (или, по крайней мере, привычны, благодаря обыденности использования различных прямоугольных таблиц). Следует напомнить учащимся, как в целом устроены таблицы, и какие виды информационных связей в них заложены. Расскажите о типизации таблиц и приведите примеры таблиц типа «объект-свойство» и типа «объект-объект». Поскольку изучаемый курс есть курс второго уровня, то естественно ожидать от него не только знакомства с табличной формой представления информационной модели, но и выработки навыков самостоятельного структурирования информации, расположенной «кучей», в таблицу, причем разными способами в некотором осмысленном порядке. Кроме того, желательно освоить более сложные типы таблиц. Например, если описываются пары объектов и свойств у пары объектов несколько, то возникает таблица типа «объекты-объекты-много». Она графически выглядит существенно сложнее, ее колонки разбиты на подколонки, имеющие наряду с колонками собственные названия, родственные названиям основных колонок, и т.д. Навыки систематизации информации в такие таблицы тоже полезны. Что же касается содержательного материала, то его в данном случае естественно базировать на исторической или литературной основе.
В базовом курсе информатики не рассматривают, как правило, иерархические и сетевые модели представления данных. Тем не менее они часто возникают естественным образом из содержательной стороны задания по структурированию информации. Для введения в иерархические модели представления данных приводят примеры иерархических отношений: родители — дети, учителя — учащиеся и т.д. Если надо информацию о подчиненных объектах расположить так, чтобы эта подчиненность была очевидной, то естественно сделать это в следующей графической форме (рис. 16.1):
Рис. 16.1. Информация о подчиненных объектах
При этом каждая запись является структурированной, т.е. состоит из нескольких полей, аналогичных строке таблицы.
Существенно донести до учащихся следующее: информацию, структурированную в иерархической форме, чаще всего можно структурировать и в табличной. Например, в таблице можно предусмотреть поле (колонку), в которое заносятся сведения об иерархическом соотношении информации в разных строках. Вопрос о способе структурирования решается, как правило, исходя из назначения информационной модели. Ведь мало просто как-то расположить информацию — потом последуют операции поиска по некоторому признаку (ключу), и именно в этот момент и проявятся достоинства и недостатки избранного способа структурирования.
Изображенная выше схема иерархического соотношения данных является простейшей. Если у подчиненных объектов, изображенных на ней, есть свои подчиненные объекты, то возникает дерево. Иерархия в этом случае задается уровнями дерева. Соответствующие примеры есть во многих руководствах, названных ниже.
Далее ставят вопрос: а как строить информационную модель в случае, когда объекты связаны друг с другом системой отношений, не сводимых к иерархии или неудобных для оформления в таблице (в силу сложности и многочисленности отношений)? Приведите пример: отобразить наглядно связи, существующие между учителями и учащимися школы, так, чтобы было видно, какой учитель работает с какими учащимися, и наоборот — какие учителя у каждого учащегося. При таком задании естественным образом возникает сетевая модель со сложной структурой. Впрочем, это же задание можно свести к совокупности деревьев, т.е. иерархических структур.
Надо заметить, что хотя с формальных позиций все три вида моделей равно интересны, наибольшее практическое значение в данном курсе играет реляционная форма представления отношений между данными — хотя бы в силу того, что наиболее популярные СУБД, без которых компьютерная реализация таких моделей затруднительна, нацелены на создание и обработку именно реляционных баз данных.
Для проведения занятий по этой теме могут быть весьма полезны материалы задачника-практикума, указанного ниже в списке литературы.
Дополнительный материалпо этой теме связан с изучением представления знаний в системах искусственного интеллекта и введением в экспертные системы. Обсуждение этого материала состоялось в главе 15 (с ориентацией на Пролог, который в дан-Ном случае неуместен, но принципиальные вопросы легко отделить от языка программирования).
Содержание практической работыпри изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям:
• работа с таблицами в Word; построение табличных информационных моделей;
• использование графических возможностей Word; внедрение графических объектов в документы Word;
• построение графовых моделей средствами текстовых и графических редакторов.
