Манухина О.В.
СОВРЕМЕННЫЕ ВЫЗОВЫ И ТЕНДЕНЦИИ В ОБУЧЕНИИ РАБОТЕ С БАЗАМИ ДАННЫХ *
Аннотация:
в современном информационном обществе базы данных играют ключевую роль в обеспечении доступности, хранения и управления огромными объемами информации. Обучение работе с базами данных становится все более важным в контексте современного образования и профессиональной подготовки. В данной статье описывается возможное влияние повсеместного внедрения больших языковых моделей и других современных технологий, в том числе новых структур построения баз данных, на подходы к обучению работе с базами данных.
Ключевые слова:
базы данных, обучение, большие языковые модели
В современном информационном обществе базы данных играют ключевую роль в обеспечении доступности, хранения и управления огромными объемами информации. Обучение работе с базами данных становится все более важным в контексте современного образования и профессиональной подготовки студентов. Обучение работе с базами данных помогает студентам развивать навыки анализа, обработки и интерпретации данных, что поможет им в дальнейшем в их профессиональной деятельности. Но технологии в области баз данных постоянно и очень быстро развиваются, усложняются (распределенные базы данных, облачные технологии, NoSQL и другие инновации, изменяющие способы хранения и обработки данных). Это требует постоянного обновления образовательных программ и дополнительных усилий студентов по их изучению. На протяжении долгого времени важным элементом содержания дисциплины «Базы данных» в вузах является раздел «Структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language)». В настоящее время в мире наблюдается рост возможностей больших языковых моделей (Large Language Model, LLM), состоящих из нейронной сети со множеством параметров и обученных на большом количестве текста с использованием машинного обучения. Одной из возможностей таких моделей является написание развернутого и быстродействующего SQL-запроса по простому текстовому описанию, где на естественном языке описывается концептуальная модель базы данных и какие данные из этой базы данных нужно извлечь. При этом не требуется указание ни логической структуры, ни полей, ни связей между таблицами.Например, направив в одну из современных LLM ChatGPT запрос «Создай структуру таблиц для базы данных, в которой должны содержаться данные о студентах (ФИО, группа), изучаемых предметах (название) и оценках студентов по предметам. Напиши запрос SQL, который будет извлекать все оценки и подставлять ФИО студента и название предмета», на выходе получим модель базы данных с таблицами, запросы SQL на создание этих таблиц и определение ключей, а также описание того, что каждый из запросов делает. А также получим итоговый запрос, извлекающий требуемые нам данные. Приведем выдержки из ответа от ChatGPT:«Создадим структуру таблиц для базы данных, которая будет содержать информацию о студентах, предметах и оценках. Затем я напишу запрос SQL для извлечения всех оценок с подстановкой ФИО студента и названия предмета.Для начала, давай определимся с таблицами:Таблица “Студенты”:Столбцы:id (целое число, уникальный идентификатор студента)fio (строка, ФИО студента)group_number (строка, номер группы студента)Таблица “Предметы”:Столбцы:id (целое число, уникальный идентификатор предмета)subject_name (строка, название предмета)Таблица “Оценки”:Столбцы:id (целое число, уникальный идентификатор оценки)student_id (целое число, связь с таблицей “Студенты”)subject_id (целое число, связь с таблицей “Предметы”)grade (целое число, оценка студента по предмету)Теперь давай создадим эти таблицы в SQL. Вот пример SQL-запроса для создания таблиц:-- Создание таблицы "Студенты"CREATE TABLE Students ( id INT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, fio VARCHAR(255) NOT NULL, group_number VARCHAR(50) NOT NULL);-- Создание таблицы "Предметы"CREATE TABLE Subjects ( id INT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, subject_name VARCHAR(255) NOT NULL);-- Создание таблицы "Оценки"CREATE TABLE Grades ( id INT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, student_id INT NOT NULL, subject_id INT NOT NULL, grade INT NOT NULL, FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES Students(id), FOREIGN KEY (subject_id) REFERENCES Subjects(id));В этом примере:Мы используем оператор CREATE TABLE, чтобы создать каждую таблицу.Указываем тип данных для каждого столбца (например, INT, VARCHAR).Определяем ограничения (например, NOT NULL, PRIMARY KEY, FOREIGN KEY).Теперь, чтобы извлечь все оценки с подстановкой ФИО студента и названия предмета, мы можем использовать следующий SQL-запрос:SELECT Students.fio, Subjects.subject_name, Grades.gradeFROM StudentsJOIN Grades ON Students.id = Grades.student_idJOIN Subjects ON Grades.subject_id = Subjects.id;Этот запрос объединяет таблицы “Студенты”, “Оценки” и “Предметы”, чтобы получить ФИО студента, название предмета и оценку».Таким образом, был получен хороший результат: – разработана структура базы данных, соответствующая реляционной модели данных, теории нормализации и стандартам языка SQL;– представлены SQL-запросы на создание таблиц БД;– написан правильный запрос на получение необходимых данных из всех трех таблиц базы данных. Используя только текстовое описание базы данных на естественном языке и сформулировав то, что нам требуется найти, мы получили развернутую структуру таблиц, SQL-запросы на создание таблиц и извлечение данных, описание каждого запроса. Множество примеров и из других предметных областей подтвердили это.Использование новых технологий на занятиях, как правило, вызывает живой интерес студентов, а значит, дает дополнительную мотивацию для изучения темы. Также анализ полученных результатов требует от студентов более глубокого изучения теоретических материалов. Кроме создания структур баз данных и SQL-запросов, LLM позволяют оптимизировать существующие запросы для повышения скорости их обработки и видоизменять запросы для извлечения дополнительных данных.Другим примером современных тенденций в развитии технологий баз данных является технология NoSQL (not only SQL, «не только SQL»). Она более гибкая и производительная при работе с неструктурированными и полуструктурированными данными, чем реляционные базы данных и имеет более легкую масштабируемость [2]. Основным отличием таких баз данных является отсутствие строгой заранее заданной структуры базы, отсутствие необходимости построения реляционных таблиц, новые формы и виды хранения данных – «ключ-значение», документоориентированные, колоночные, графовые базы данных [1]. Изучение этих технологий уже требуется включать в программу дисциплины «Базы данных». По крайней мере, раздел «Модели баз данных NoSQL» имеется в содержании педагогических измерительных материалов по дисциплине «Базы данных» высшего образования. Эти материалы используются при проведении тестирования в системе «Интернет-тренажеры в сфере образования» (ФЭПО – федеральный интернет-экзамен в сфере профессионального образования).При наличии таких мощных инструментов, как LLM, возможно возникновение ситуации, когда изучение самого языка SQL может потерять необходимость, либо стать частью углубленного изучения работы с базами данных, а технология NoSQL еще быстрее приближает это событие. Развитие и внедрение в окружающую действительность технологий больших данных (Big Data) и машинного обучения (Machine learning) также заставляет уходить от традиционных реляционных баз данных из-за недостаточной у них гибкости и скорости обработки и анализа заданных объемов данных.Таким образом, при обучении базам данных будет возрастать роль практического применения баз данных именно в части создания и администрирования различных по структуре баз в разных системах управления базами данных (СУБД), подключение баз данных к программам и сайтам в различных популярных интегрированных средах разработки (IDE). И одновременно с этим, возможно, будет снижается важность изучения классической реляционной структуры базы данных и языка SQL.
Номер журнала Вестник науки №5 (74) том 2
Ссылка для цитирования:
Манухина О.В. СОВРЕМЕННЫЕ ВЫЗОВЫ И ТЕНДЕНЦИИ В ОБУЧЕНИИ РАБОТЕ С БАЗАМИ ДАННЫХ // Вестник науки №5 (74) том 2. С. 382 - 388. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/14386 (дата обращения: 09.12.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+