Ezen ismeretkör célja elsősorban az adatmodellezés kompetencia fejlesztése. Azaz foglalkozni kell benne a világ dolgai adatok leírásával, adatstruktúrák tervezésével, lényegkiemeléssel. Az itt tanult ismeretek azonban nagyon jól használhatóak a modellezés, a problémamegoldás, valamint a rendszerszintű gondolkodás fejlesztésére is. Nem szabad megfeledkezni arról sem, hogy az algoritmus- és programkészítés egyben alkotómunka is, magasabb szinten pedig biztosan csoportmunkát is igényel.
Ebben az ismeretkörben a hétköznapi adatok (dolgok) világától fokozatosan eljutunk a programozási ismeretek egy meghatározott köréhez. Az egyes korosztályok ismereteinek olyannak kell lennie, hogy arra a következők építhessenek, azt ne kelljen megcáfolniuk. Így juthatunk el a hétköznapi adatokból az adatbázis-kezelés adatfogalmáig.
Az adatok kezelésére az informatika speciális rendszereket is ad: a táblázatkezelőket és az adatbázis-kezelőket. Mindkettőhöz speciális, az Algoritmizálás ismeretkörben használttól eltérő számítási modelleket használ. A táblázatkezelés alapvetően egy funkcionális (függvényszerű) elképzelésre épít, az adatbázis-kezelés pedig halmazokra (relációkra) alapozott műveletekre. [HP]
Az adatbázis-kezelés ezen kívül köthető az internetes adatbázisokhoz, az internetes kereséshez, amelyet ebben a könyvben az Infokommunikáció ismeretkörben tárgyalunk.
A mindennapi életben előforduló adatok egy része szám, más része szöveg, illetve egyéb (pl. szín, rajz, zene), s ezek egymástól kezelési szempontból megkülönböztetendők.
Adatokkal kapcsolatban kétféle tevékenységgel is találkozhatunk: vagy csak megjelenítjük őket, vagy pedig valamely eljárással, tevékenységgel feldolgozzuk.
Az adat sok esetben élesen elkülönül az algoritmustól. A Logo pedagógiában például a teknőc egy (véges) automata, amelyet az állapotaival, állapotkomponenseivel írunk le. Ilyenek a teknőc helye, iránya, tollszíne, tollvastagsága, toll állapota stb. Az utasítások ezen állapotoktól függően a teknőcöt új állapotba viszik. Ennek az állapotváltozásnak nyoma lehet a valós világban, ami a Logo programok eredménye. Az állapotváltozások természetesen függhetnek a külvilágtól, a külvilágból a teknőc érzékelőkkel szerez adatokat.
Az adatok sorba rendezhetők, a számok nagyság szerint, a szövegek, szavak pedig ABC-sorrendbe. Matematika órán sok olyan kézi adatfeldolgozási feladat előfordul, amelyeket később az algoritmusírás során felhasználhatunk: például színek, geometriai formák tanulásakor olyan kérdéseket tehetünk fel, hogy miből van több (megszámolás), van-e piros háromszög (eldöntés), válogasd ki a csak egyenes vonalakkal határolt alakzatokat (kiválogatás).
A kitűzött cél itt bővülhet az adatok tipizálásával. Megjelenhetnek speciálisabb típusok is, pl.: idő, dátum.
Absztrakciós képességük alapján: tudják szétválasztani az adatokat és a rajtuk „operáló” algoritmusokat. Az adatok tipizálásához hozzátartozik tehát az, hogy milyen műveleteket végezhetünk rajtuk.
Fontos megismerni, hogy a számítógép egy véges eszköz. Emiatt a számítógépes egész (később valós) számok értékhalmaza is véges, azaz különbözik attól, amit matematikából tanulunk. A véges értékhalmazból következik, hogy két egész szám összege, szorzata nem mindig számolható ki – túlcsordulás. [TTNA]
Fel kell ismerni, hogy ugyanazt többféleképpen is leírhatjuk (hónap neve és sorszáma, szín neve és RGB kódja), ami lehet az első lépés az adat értékhalmaza és ábrázolása szétválasztására.
Megjegyezzük, hogy ebben a korosztályban az egyes típusoknak nem kell feltétlenül különböző számítógépes ábrázolást választanunk – például a Logo-ban ugyanúgy karakterek sorozataként írhatjuk le a hónapok nevét, vagy a hét napjai nevét.
A kézi adatnyilvántartás eszközeivel és módszereivel már e korosztályban is érdemes foglalkozni, hiszen a különböző tantárgyakban megjelennek a táblázatok, diagramok, s a tanuló egyik első adatnyilvántartó eszköze az ellenőrző és a bizonyítvány. Találkozik versenyek táblázataival, felmerül a táblázat sorainak pontszám szerinti sorba rendezése.
Itt válhat szét az alkalmazói ismeret az adatmodellezéstől. Egy ellenőrző lényegében egy dokumentum, amit csak nézni szeretnénk (esetleg átlagot számolhatunk). Egy verseny eredmény táblázat is részben dokumentum (hiszen a végén szépen kinyomtatjuk), közben azonban szigorúan kiszámítás, rendezés, válogatás. [EL]
Adatok rendezettségének és rendezetlenségének szemléletes fogalma. Ugyanazon adathalmaz rendezése többféle szempont szerint. Kézi rendezések, rendezettség (pl. ábécérend kialakítása beillesztéssel).
A tantárgyi adatbázisokban keresés (pl. növényhatározó) előkészítheti az adatbázis-kezelés témakörét. Használhatjuk például a következő sorrendet: sorban keresünk; ábécésorrendet felhasználva keresünk, csoportonként keresünk, név (kulcs) alapján keresünk, több tulajdonság alapján keresünk.
Itt a cél az előző korosztályban szerzett képességek elmélyítése, valamint mindezeknek a számítógépes (technológiai) világhoz kapcsolása.. Ennek fontos eszköze az absztrakció, a felülről lefelé tervezés, az adatelemzés módszere.
Az információkezeléshez szükséges bemenő-, illetve eredményadatokat (ahogyan az Algoritmizálás fejezetben szerepelt) meg kell tudni fogalmazni, egymáshoz kell rendelni őket! [DVSMEV] Fel kell ismerni, hogy bizonyos adatok értéke nem változik (konstansok), másokat pedig kiszámítunk, változtatunk. (Az absztrakt gondolkodás e fontos állomásánál már képesek szétválasztani, s külön kezelni a tevékenységek részleteit a tevékenység céljától; vagyis képesek a tevékenységekkel „fekete dobozként” operálni.)
Az adatok nem önmagukért vannak, a kapott eredményeket adott szempontból elemezni, és adott céllal felhasználni kell!
Az adatfogalom tudatosítása: különböztessék meg az elemi (szám, karakter) és az összetett adatokat (tömb, táblázat, szöveg)! A tömb elsősorban a programozási (messzebbről nézve a matematikához, ha a tömböt sorozatnak fogjuk fel), a táblázat pedig az adatbázis-kezelési és táblázatkezelési ismeretekhez kapcsolódik.
Fontos felismerni, hogy az adattípusok köre nem azonos a programozási nyelvekben vagy az alkalmazói rendszerekben található adattípusokkal. Sok olyan típus létezik, amelyek meglévő típusok értékhalmazát korlátozzák, például az óra ugyan egész szám, de csak 0 és 23 közötti értékkel van értelme; egy évszak neve szöveg, de csak a tél, a tavasz, a nyár és az ősz a lehetséges értéke.
Az adatbázis-kezeléshez kapcsolódóan meg kell ismerni a halmaz fogalmát, továbbá speciális halmazokat, például a multihalmazokat (pl. az állatkert állatai: oroszlán, tigris, ...; az állatkert állatai: 8 oroszlán, 3 tigris, ...).
Azt is felismerhetjük, hogy bizonyos adatoknak (pl. lakcím) struktúrája van, még akkor is, ha pillanatnyilag a feldolgozás során nem törődünk vele, azaz számunkra elemi adatnak látszik.
Az adatok ábrázolása (nem biztos, hogy a valódi számítógépes ábrázolás) itt már előhozható (idő, dátum, évszak) arra utalnak, hogy az értékhalmaz elválhat az ábrázolástól (pl. lehetne a hónapokat a nevük helyett a sorszámukkal ábrázolni).
Itt már egyértelműen el kell választani az adatmodellezési ismereteket a hétköznapi algoritmusok világától.
A táblázat először a szöveges dokumentumokon belül jelenjen meg. Erre alapozva a táblázatokból már számolhatunk néhány jellemző értéket, s a táblázatban szereplő adatokat diagramokkal szemléltethetjük.
Megjelenhet a nyilvános számítógépes információs rendszerekben való keresés (feladatbankok, kulturális programok, ...). A tanuló legyen képes információkat gyűjteni, azokat e meglévő adatbázisba beilleszteni, valamint az adatbázisból kiválogatni és feldolgozni!
Az előző korosztályhoz képest növekszik az adatmodellezés szerepe, az adatokból információ szerzése.
Elemi és összetett adatok (tömb, táblázat, rekord, halmaz, fájl), fájlok fajtái (szekvenciális és nem szekvenciális). Fel kell ismerni, hogy a korábban szövegesen leírt adatok (ilyen pl. a lakcím) határozott struktúrával rendelkeznek, amely struktúra egyes részeinek nevet is adhatunk (pl. irányítószám, település, utca, házszám).
Más szövegesen leírt adatok véges sok (sőt véges „kevés”) lehetséges értéke miatt érdemes a lehetséges értéket felsorolni (felsorolás típus). Az elemi típusok köre a felsorolás mellett a logikai típussal is bővülhet. Az algoritmizálási ismeretekben a feltételtől függő elágazás, illetve ciklus tárgyalásánál már sokkal korábban előjönnek a logikai formulák, de ebből még nem következik (mert nem „logikus”), hogy ott beszéljünk logikai típusról, logikai változóról.
Lényeges elem, hogy ebben a korosztályban a fenti típusokat el is nevezzük, új típusokat alkotunk. A típusok megalkotása hierarchikus rendszerben történhet, használhatunk hozzá más, már meglévő vagy általunk definiált típusokat is.
Az adatábrázolás ebben a korosztályban már a valódi számítógépes ábrázolás kell legyen (itt emiatt kötendő is hozzá a matematikából is megismert számrendszerek témaköre). Nagy valószínűséggel a színek ábrázolásánál jön elő, hogy ugyanazt az adatot (most színt) többféleképpen is kódolhatjuk (RGB, CMY, ...).
Nemcsak az értékhalmazt kell megkülönböztetnünk az ábrázolásától, hanem a megjelenést is. Emiatt a számítógéppel való kommunikációnk során (bemeneti és kimeneti oldalon is) mindig szükség van konverzióra: számunkra olvashatóból számítógépen célszerű ábrázolásra, illetve számítógépes ábrázolásról számunkra olvashatóra.
Az adatmodellezés alapvető szabályainak ismeretéből, annak megértéséből, hogy egy adatbázis nem egyszerűen egy fájl, hanem adatok és adatok közötti kapcsolatok valamilyen tervszerűen csoportosított rendszere, kialakulhat az egyed-kapcsolat modell. Azaz ebből kiindulva van értelme az adatokat különböző táblákban tárolni. Amint több tábla is van, értelmes kérdéssé válik a táblák sorainak azonosítása – megjelenik a kulcs fogalma.
Ez ebben a korosztályban még csak a munkaidő megtakarítás (ne kelljen ugyanazt sokszor leírni), az egyszerű keresés (speciális kisebb táblában könnyebb), az összefüggések és tárolandók szétválasztása (pl. hónap sorszámhoz akkor is tartozik hónap név, ha abban a hónapban nem történt semmi, azaz az adott hónap a másik táblában elő sem fordul) fontos. Mindez megalapozhatja a következő korosztály számára a szakmában fontos adatmodellezési ismereteket.
Az adatfeldolgozás egyik célja, hogy a valamilyen formában bevitt adatokat mások, többnyire más nézőpontból lekérdezzék. Az adatlekérdezés az adatkapcsolatok feltárása révén egy alkotó-elemző folyamat. A modellezéshez az is hozzátartozik, hogy tudjuk, milyen információkat képes majd szolgáltatni a kész rendszer.
Gyakoribbá válhat a táblázatok, a róluk készülő grafikonok bővebb alkalmazása, egyszerű statisztikai adatok kiszámítása, ábrázolása, fizikai-kémiai mérések kiértékelése táblázatkezelővel. Lehetséges további feladat például osztálykirándulás anyagi megtervezése, kalkulálása, iskolabajnokságok értékelése táblázatkezelő segítségével.
Ebben a korosztályban adatmodellezési ismeretekre elsősorban azoknak van szükségük, akik informatikai pályára készülnek. A kitűzött cél emiatt csak az lehet, hogy a szükséges ismeretekkel alapozzuk meg a felsőoktatásbeli tanulmányokat.
Elemi és összetett adatok (halmaz, tömb, rekord, fájl, verem, sor, gráf), fájlszervezés, relációs adatstruktúrák. Jól láthatóan kerüljük azon adatokkal kapcsolatos ismereteket, amelyek a láncolt ábrázoláshoz kapcsolódnak. Ezeket még az informatikuspályára készülőknek is korainak találjuk. Hasonlóan nem szerepel itt még az osztályfogalom, az objektumelvű programozás.
Az adatok hozzáférési jogával kapcsolatos ismeretek (változó – láthatom és módosíthatom, konstans – láthatom, de nem módosíthatom) jelentősen bővülhet. Első lépésként azzal, hogy nem mindent láthatok vagy átírhatom azt, amit nem látok. Második lépésként azzal, hogy ezek a jellemzők nemcsak egész adatokra (pl. az adatbázis-kezelésben táblákra), hanem azok szinte bármely részére is vonatkozhatnak. A lehetséges osztott hozzáférés miatt ráadásul az is előjöhet, hogy ezek a jogok időszakosan változnak, attól függően, hogy más éppen mit csinál az adatokkal. A hozzáférési jogok köre lehet általános (egy konstans értékét ne akarja senki sem megváltoztatni), lehet azonban felhasználói jogokhoz kötött is.
A rekurzió a feladatok, az adatok és az algoritmusok világában. Az algoritmikus rekurzió (a korábbi korosztályokkal szemben) itt erősen köthető a matematika rekurziófogalmához. Az adatok rekurzivitása témakörben nagyon óvatosan bevezethető a statikus láncolás fogalma (~ a lista vagy üres, vagy áll egy első elemből és egy listából).
Az adatbázis-kezelés témakörben az informatikus pályákra készülőknél elengedhetetlennek tartjuk az SQL nyelv ismeretét. Ugyanakkor fontos felismerni azt is, hogy az adatbázisok nem mindig relációs modellre épülnek, nagyon fontosak a szöveges, zenei, képi és film adatbázisok is, amelyekben a keresés alapvetően más lehet (például a fejemben van egy dallam, emlékszem egy filmjelenetre, de semmi egyebet nem tudok róluk, mégis meg szeretném találni).
Mindenkinek (nem csak az informatikai pályákra készülőknek) szüksége lehet pénzügyi ismeretekre, amelyek átadására a táblázatkezelés nagyon jó eszközöket ad.
  |
 |
 |
A tananyag az ELTESCORM keretrendszerrel készült