Технологическая карта учебного занятия

Тема 3. Этапы проектирования баз данных — Практическое занятие №7: сортировка и фильтрация (Занятие №19)

Паспорт учебного занятия

Дисциплина ОП.08 Основы проектирования баз данных
Специальность 09.02.06 Сетевое и системное администрирование
Тематический раздел Тема 3. Этапы проектирования баз данных (§2.2 с.7 программы)
Тема занятия Практическое занятие №7: сортировка и фильтрация (Занятие №19)
Регламент времени 2 академических часа (80 минут основной / 60 минут сокращенный)
Используемые педагогические технологии Информационно-коммуникационные технологии, технология проблемного обучения, кейс-метод, развивающее обучение
Цель занятия Сформировать у обучающихся практические навыки составления сложных реляционных запросов выборки данных с многоуровневой сортировкой и предикатной фильтрацией: освоение синтаксиса многоуровневого предложения ORDER BY, управление позиционированием неопределенных значений NULLS FIRST / NULLS LAST, учет региональных правил упорядочивания символов (Collation), понимание физических алгоритмов сортировки (In-Memory Quicksort vs External Merge Sort, влияние параметра work_mem и предотвращение сброса на диск), реализация эффективной постраничной пагинации (LIMIT/OFFSET vs Keyset Pagination) и проектирование поддерживающих B-Tree индексов по правилу ESR.
Дидактические средства Интерактивная презентация prezentaciya.html (15 слайдов, мем Little Bobby Tables), интерактивный рабочий лист студента zanyatie.html (4 дифференцированных практических сценария), теоретический конспект lekciya.html, критериальная рубрика .rubrika.md, мультимедийный проектор.
Формируемые компетенции ОК 01, ОК 02, ОК 04, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.5

Структура занятия — Основной регламент (80 минут)

Этап занятия и время Деятельность преподавателя Деятельность студентов
Этап 1
Организационный момент и мотивация
6 минут
  • Приветствует студентов, фиксирует присутствующих в журнале.
  • Озвучивает тему: «Практическое занятие №7: сортировка и фильтрация».
  • Формулирует проблемный инженерный вопрос: «Почему при переходе на 10 000-ю страницу каталога интернет-магазина сервер баз данных начинает отвечать с задержкой в 15 секунд, хотя на первой странице ответ занимал 2 миллисекунды?».
  • Готовят рабочие места, проверяют подключение к СУБД.
  • Включаются в обсуждение проблемного вопроса, высказывают гипотезы о влиянии объема выборки, дискового чтения и механизма смещения OFFSET.
Этап 2
Актуализация знаний и алгоритмический базис
14 минут
  • Проводит экспресс-опрос по реляционной природе порядка кортежей (аксиома неупорядоченности множества Кодда).
  • Объясняет алгоритм внешней сортировки слиянием (External Merge Sort): фаза генерации серий (runs), слияние через турнирное дерево (Min-Heap).
  • Разбирает роль параметра work_mem и диагностику планов EXPLAIN ANALYZE (quicksort vs external merge Disk).
  • Отвечают на вопросы о детерминизме выборки и опасности неявного порядка.
  • Конспектируют схему внешней сортировки слиянием и шаги сброса серий на диск.
  • Анализируют пример плана выполнения с деградацией дискового I/O.
Этап 3
Инструктаж: синтаксис, NULL, Collation и пагинация
16 минут
  • Демонстрирует слайды 3–14 интерактивной презентации (prezentaciya.html).
  • Разбирает многоуровневый ORDER BY, директивы NULLS FIRST / NULLS LAST и специфику диалектов (PostgreSQL vs MySQL).
  • Показывает аномалию сортировки кириллицы (буква «Ё») при бинарном сопоставлении COLLATE "C" и правила настройки ru_RU.UTF-8.
  • Объясняет архитектурный переход от LIMIT / OFFSET к Keyset Cursor пагинации.
  • Инструктирует по структуре 4 практических кейсов в рабочем листе zanyatie.html.
  • Следят за разбором демонстрационных SQL-запросов.
  • Фиксируют синтаксические конструкции явного позиционирования NULL.
  • Открывают интерактивный лист zanyatie.html, заполняют поля ФИО и группы, выбирают индивидуальный вариант.
Этап 4
Самостоятельная практическая работа
32 минуты
  • Организует индивидуальное выполнение кейсов по 4 вариантам:
    • Вариант 1: Каталог интернет-магазина электроники.
    • Вариант 2: База авиарейсов аэропорта.
    • Вариант 3: Реестр договоров страховой компании.
    • Вариант 4: Электронный журнал оценок колледжа.
  • Осуществляет текущий контроль, оказывает индивидуальные консультации по построению предикатов WHERE, правилу ESR и устранению сортировки на диске.
  • Контролирует сохранение данных студентов в localStorage.
  • Самостоятельно составляют SQL-запросы фильтрации с многоуровневой сортировкой по своему варианту.
  • Обосновывают явное поведение NULLS FIRST/LAST, выбор локали Collation и порядок полей в составном индексе (ESR).
  • Рассчитывают оптимизацию пагинации (переход на Keyset Cursor).
  • Отвечают на вопросы блока самопроверки.
Этап 5
Разбор ошибок, рефлексия и оценивание
12 минут
  • Организует фронтальный разбор типичных студенческих ошибок (пропуск первичного ключа в конце ORDER BY, недетерминированная пагинация, потеря SARGability из-за функций в WHERE).
  • Демонстрирует слайд 15 с веб-комиксом Little Bobby Tables (xkcd #327), проводя параллель с инженерной культурой проектирования запросов.
  • Оценивает работы по 4-балльной критериальной рубрике (.rubrika.md).
  • Инструктирует по сохранению результатов в PDF через нативную печать браузера и условиям сдачи резервного домашнего задания.
  • Участвуют в коллективном обсуждении ошибок и сопоставляют свои решения с эталонами.
  • Завершают оформление отчетов в zanyatie.html, нажимают «Печать / Экспорт в PDF».
  • Фиксируют информацию о резервном домашнем задании (domashnee_zadanie.html).

Структура занятия — Сокращенный регламент (60 минут)

Этап занятия и время Деятельность преподавателя Деятельность студентов
Этап 1
Организационный момент и мотивация
4 минуты
  • Быстрое приветствие и фиксация присутствующих.
  • Постановка экспресс-кейса: деградация пагинации OFFSET на больших объемах данных.
  • Включаются в работу, открывают браузеры с интерактивными материалами.
Этап 2
Актуализация знаний и алгоритмы
10 минут
  • Компактный разбор External Merge Sort и параметра work_mem.
  • Сравнение Quicksort в ОЗУ и аварийного сброса во временные файлы на диск.
  • Фиксируют базовые понятия серий (runs) и влияние сброса на диск на задержку запроса.
Этап 3
Инструктаж: ORDER BY, NULLS, Collation
12 минут
  • Экспресс-показ ключевых слайдов презентации (многоуровневый ORDER BY, директивы NULLS FIRST/LAST, буква «Ё» в Collation).
  • Инструктаж по выполнению расчетного кейса в zanyatie.html.
  • Анализируют примеры синтаксиса и открывают рабочий лист zanyatie.html.
Этап 4
Самостоятельная практическая работа
26 минут
  • Контролирует индивидуальную работу студентов над кейсами по 4 вариантам.
  • Точечные консультации по синтаксису составной сортировки и правилу ESR.
  • Составляют и оптимизируют запросы фильтрации и сортировки в рабочем листе.
  • Фиксируют проектные решения в интерактивных формах.
Этап 5
Разбор ошибок, рефлексия и итог
8 минут
  • Экспресс-разбор главных ошибок (неустойчивая сортировка, потеря индексов).
  • Показ слайда с комиксом xkcd, подведение итогов по рубрике, экспорт работ в PDF.
  • Сохраняют работу в PDF, получают обратную связь по выполненным заданиям.