Разработка базы данных «состояние здоровья учащихся» (на примере МОУ СОШ №44)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 17. Схема проектирования БД.

 

Процесс проектирования БД очень трудоемок, он требует много времени на сбор информации о создаваемом проекте и его анализе. Создание и внедрение в практику современных баз данных выдвигает новые задачи проектирования, которые невозможно решать традиционными приемами и методами. Проектирование баз данных выделяют как отдельное, самостоятельное направление. От того, насколько успешны будут решены задачи проектирования базы данных на разных этапах, зависит эффективность функционирования БД, ее жизнеспособность и возможность расширения и дальнейшего развития.

Методология проектирования БД описывает процесс создания и  сопровождения БД в виде жизненного цикла (ЖЦ). БД, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов [9]. Для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ БД позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.

Жизненный цикл БД можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования [9].

Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной БД и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла - структура, содержащая процессы, действия и задачи, которые осуществляются в ходе разработки, функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы, от определения требований до завершения ее использования [9].

В настоящее время известны и  используются определенные модели жизненного цикла [9].

1. Каскадная модель (рис. 18) предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
2. Поэтапная модель с промежуточным контролем (рис. 19). Разработка БД ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
3. Спиральная модель (рис. 20). На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 19. Поэтапная модель с промежуточным контролем

Рис. 20. Спиральная модель ЖЦ БД

Следует отметить, что  каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых  БД, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно  сформулировать все требования к системе.

На данный момент используется большое количество подходов к проектированию БД. Важнейшими из подходов являются структурный (функциональный), объектно-ориентированный, и отдельно выделяют методология ARIS [30].

Структурный подход. Сущность данного подхода заключается в ее разбиении на автоматизированные функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и т.д.

В качестве структурного анализа и проектирования, наиболее распространены следующие нотации:

• SADT. Для новых систем SADT (IDEF0) применяются для определения требований для разработки системы реализующей выделенные функции. Для уже существующих – IDEF0 может быть использована для анализа функций, выполняемых системой. Модель в нотации IDEF0 представляет собой совокупность иерархически упорядоченных  взаимосвязанных диаграмм.
• DFD диаграммы поток данных. Диаграммы DFD обычно строятся для наглядного изображения текущей работы системы документооборота организации.
• IDEF3. Методология моделирования IDEF3 позволяет описать процессы, фокусируя внимание на течении этих процессов, позволяет рассмотреть конкретный процесс с учетом последовательности выполняемых операций.
• ER диаграммы «сущность-связь». Методология описания данных (IDEF1X).

Модели SADT (IDEF0) наиболее удобны при построении функциональных моделей. Они наглядно отражают функциональную структуру объекта: производимые действия, связи между этими действиями. Таким образом, четко прослеживается логика и взаимодействие процессов организации.

DFD позволяет проанализировать информационное пространство системы и используется для описания документооборота и обработки информации. Поэтому диаграммы DFD применяют в качестве дополнения модели бизнес-процессов, выполненной в IDEF0.

IDEF3 хорошо приспособлен  для сбора данных, требующихся  для проведения анализа системы с точки зрения рассогласования/согласования процессов во времени.

Что касается IDEF1X, наряду со многими достоинствами, существенным недостатком является невозможность адекватно и полно описать предметную область. Поэтому, код клиентского приложения, генерируемый в дальнейшем на основе информации о структуре БД, не позволяет построить эффективное приложение со сложной бизнес – логикой. Это вызвано тем, что данные для хранения в БД необходимо представить в таблицах, к структуре которой предъявляются требования нормализации.

Объектно-ориентированный  подход. В настоящее время объектный подход стал особенно популярен и характеризуется разработчиками как универсальное средство проектирования. Однако методология применения UML на этапах анализа и проектирования описана достаточно слабо.

UML предоставляет средства  для создания визуальных моделей,  которые единообразно понимаются всеми разработчиками, вовлеченными в проект, и являются средством коммуникации в рамках проекта. Диаграмма в UML - это графическое представление набора элементов. Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения. При визуальном моделировании на UML используются восемь видов диаграмм, каждая из которых может содержать элементы определенного типа.

Методология ARIS. Определяет принципы моделирования различных аспектов деятельности организаций, основывается на концепции интеграции, предлагающей целостный взгляд на бизнес-процессы, и представляет собой множество различных методологий, интегрированных в рамках единого системного подхода.

К преимуществам  методологии ARIS относят следующие:

• возможность рассматривать объект с разных точек зрения: при анализе деятельности каждому аспекту можно уделять достаточное внимание и только после детального изучения всех аспектов можно перейти к построению интегрированной модели, отражающей все существующие связи между подсистемами организации;
• богатство методов, позволяет моделировать широкий спектр систем;
• все модели и объекты создаются и хранятся в единой базе проекта, что обеспечивает построение интегрированной и целостной модели предметной области.

В данной работе предметом  нашего исследования является каскадная  модель, так как данная модель предлагает разработку законченных продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта, программного продукта и пользовательской документации. Разработанная документация позволяет не только определить требования к продукту следующего этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки, при этом окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных этапах, после завершения обследования.

Выводы по первой главе

1. База данных представляет собой совокупность организованных сведений, в соответствии с поставленной целью (например, о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области или ее разделе, которые хранятся в памяти ПК).
2. Для работы с БД, представленными в электронном виде, существуют специальный класс программ, называемых системами управления базами данных. Система управление базами данных (СУБД) – это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определить, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.
3. Существуют следующие модели БД: сетевая, иерархическая, реляционная. Каждая модель характеризуется определенными свойствами. Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи данных, обобщая тем самым иерархическую модель данных. В иерархической модели связи данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева). Реляционная модель данных широко используется при построении баз данных, так как она проста в использовании, и информация, введенная в одну таблицу, может быть связана с одной или несколькими записями из другой таблицы.
4. Проектирование – это операция по созданию визуальной модели базы данных из поставленной задачи. Можно выделить следующие этапы проектирования: формирование требований, разработка концепций, техническое задание, эскизный проект, технический проект, рабочая документация, ввод в действие, сопровождение.
5. При проектировании реляционной модели данных требуется нормализация. Нормализация – это процесс, позволяющий гарантировать, эффективность структур данных в реляционной базе данных.
6. Методология проектирования БД описывает процесс создания и сопровождения БД в виде жизненного цикла (ЖЦ). БД, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов. В настоящее время известны и используются определенные модели жизненного цикла: каскадная, поэтапная модель с промежуточным контролем, спиральная. Выбор модели жизненного цикла зависит от простоты или сложности проектирования БД, от требований к системе.
7. Анализ программ «Электронная медицинская карта» и «МедКарта» позволяет сделать вывод, что они не подходят и возникает необходимость в разработке собственной БД «Состояние здоровья учащихся», которая удовлетворяла бы всем потребностям школьного врача.
8. Существуют структурный (функциональный), объектно-ориентированный подходы и отдельно выделяют методология ARIS для проектирования БД. Наиболее оптимальным, на наш взгляд, является структурный (функциональный) подход, так как он наглядно отражает функциональную структуру объекта: производимые действия, связи между этими действиями.   

 

Глава 2

Проектирование БД «Состояние здоровья учащихся» для МОУ СОШ  №44 г. Нижнего Тагила Свердловской области

2.1. Описание предметной области

В практике работы каждого врача возникает достаточно много вопросов, для решения которых требуется применение информационных и коммуникационных технологий. Базы данных в медицине используются для различных целей. Например, в деятельности школьного врача их используют для заполнения медицинской карты и формирования отчетов.

Современная российская школа должна обеспечить все условия  для формирования здоровья школьников. Наряду с формированием у учащихся умений и навыков здорового образа жизни, необходимо воспитывать у молодого поколения сознательное и ответственное отношение к сохранению и укреплению здоровья [21].

Гигиеническое обучение и воспитание является важным условием сохранения и укрепления здоровья и должно носить комплексный и непрерывный характер, побуждать учащихся к активным и сознательным действиям, направленных на [21]:

- улучшение собственного физического и психического здоровья;

- отказ от поведения, нанесенного вред своему здоровью и здоровью окружающих;

- сознательное участие в формировании здоровья сберегающей среды.

Школьная медицина, включает в себя комплекс мероприятий, направленных на правильное физическое развитие учащихся, укрепление их здоровья, создание благоприятных санитарно-гигиенических условий для их учебы и труда и является не только одним из важнейших разделов профилактической медицины, но и важнейшей составляющей воспитания у подрастающего поколения привычки к здоровому образу жизни [20].

В наши дни состояние  здоровья учащегося обычно оценивают по следующим критериям [20]:

- отсутствие болезней;

- нормальная работа организма;

- психическое, физическое и социальное благополучие;

- способность полноценно работать;

- стремление к творчеству;

- способность приспосабливаться к изменениям окружающей среды.

Для поддержания состояния  здоровья учащихся в школе существует врач, который старается соблюдать у них здоровый образ жизни.

К функциям школьного  врача можно отнести [19]:

- ведение истории болезни, позволяющее осуществлять ввод, коррекцию и хранение данных (с использованием стандартной СУБД);

- обращение к архивным данным с целью поиска прецедентов, что будет способствовать повышению эффективности распознавания состояний и выбору оптимальной для данного случая схемы лечения;