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Informatik

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Modulbeschreibung Grundlagen von Datenbanken

 

Bachelor-Pflichtmodul: Grundlagen Grundlagen von Datenbanken

1. Modulkennung
IP5

3. Modulbezeichnung
Grundlagen von Datenbanken (GDB), engl.: Foundations of Databases

4. Modul-Verantwortlicher
Ritter

5. Veranstalter/Dozent
Ritter, Lamersdorf

6. Sprache
Deutsch mit deutsch- und englischsprachigem Lehrmaterial

7. Motivation, Bedeutung für / Stellung im Gesamtprogramm
Datenbanken bilden die Kernkomponenten verschiedenster Klassen von  (betrieblichen) Informationssystemen. Daher ist dieses Modul als Pflichtmodul sowohl im BSc-Informatik- als auch im BSc-Wirtschaftsinformatik-Studiengang vorgesehen. Für jeden Informatiker und Wirtschaftsinformatiker ist die Kompetenz der Anwendung von Datenbanksystemen unverzichtbar. Daher konzentriert sich dieses Modul auf die primären Anwendungsaspekte von Datenbanksystemen, vom Anwendungs-/DB-Entwurf bis hin zur transaktionsorientierten Anwendungsprogrammierung. Aufgrund ihrer Relevanz für die IT-Praxis stehen relationale Datenbanksysteme im Mittelpunkt der Betrachtungen, es werden jedoch auch objektorientierte und XML-Datenbanken behandelt, so dass die vorherrschenden Mechanismen der Verwaltung strukturierter Daten mit Hilfe von Datenbanksystemen bekannt gemacht werden. Neben der Vermittlung der angesprochenen Kernkompetenz in der Anwendung von Datenbanksystemen vermittelt dieses Modul die Grundlagen für die weitere Behandlung von Informationssystemen verschiedenster Komplexität in Wahlpflicht- und vertiefenden Modulen.

8. Lernziele/Kompetenzen

8.1 Passung Leitbild
Die Vermittlung der grundlegenden Prinzipien, Konzepte und Methoden der Informatik, wie sie im Rahmen der allgemeinen Ausbildungsziele eines jeden universitären Bachelor-Programms unverzichtbar ist, umfasst im Hinblick auf Informationssysteme eine daten- und informationszentrierte Herangehensweise. Hierzu müssen im Rahmen des Leitbild-Basiselements Erkenntnis und Wissen fundierte Kenntnisse über die Modellierung von Daten- und Wissensbeständen sowie über Datenstrukturen, Sprachen und Anwendungsprogrammierschnittstellen zu deren effizienter Verwaltung sowie zum Zugriff auf diese erworben werden.

8.2 Grundlagen-/Faktenwissen

• Informations- und Datenmodelle
• Theorie/Konzepte relationaler Datenbanken
• Konzepte und Mächtigkeit Relationaler Anfragesprachen
• Ansätze zur DB-Anwendungsprogrammierung
• Mechanismen zur Transaktions- und Zugriffkontrolle
• XML als Markup-/Datenaustauschsprache und ‚als Datenmodell’      

8.3 Methodenwissen

• Informationsmodellierung anhand des Entity-/Relationship-Modells und Datenmodellierung im Relationenmodell durchführen können
• relationale Anfragesprachen beherrschen
• DB-Anwendungsprogramme entwickeln können
• Transaktionen als Mittel des Systementwurfs einsetzen können
• semi-strukturierte und strukturierte XML-Datenbestände einsetzen können  
• Datenbankanwendungen als Komponenten großer Softwaresysteme einsetzen können

8.4 Transferkompetenz

• grundlegende Aspekte der langfristigen Verwaltung großer Datenbestände bei der Entwicklung großer Softwaresysteme einsetzen können 
• Grundsätze der DB-gestützten Datenhaltung auch auf nicht konkret behandelte Technologien anwenden können
• Bedeutung der Modellierung informationstechnisch relevanter Ausschnitte der realen Welt einschätzen und auf andere Modellierungsumgebungen übertragen können

8.5 Normativ-bewertende Kompetenz

• einen guten von einem schlechten Datenbankentwurf unterscheiden können
• Mächtigkeit und Grenzen des Relationenmodells erkennen und die Eignung für unterschiedliche Anwendungsbereiche bewerten können
• Wechselwirkungen des Datenbankverwaltungssystems mit Anwendungsprogrammen begreifen und gezielt für bestimmte Anwendungszwecke ausnutzen können
• Die Bedeutung von XML für die Überwindung von Heterogenität einschätzen können

8.6 ABK/BOK/Schlüsselqualifikationen

• Kooperations- und Teamfähigkeit in den Präsenz- und praktischen Rechnerübungen
• Steigerung der Problemlösungskompetenz
• Abstraktionsvermögen und Modellierungsfähigkeiten
• für einen Informationsbedarf relevante Informationen der realen Welt erkennen und systematisch darstellen können
• komplexe Aufgaben systematisch mit Informatikmethoden spezifizieren und zuverlässige Lösungen konstruieren können
  

9. Lehrveranstaltungen

10. Inhalt

10.1 Einführung

• Rolle von Datenbanksystemen in modernen Informationssystemen
• Anforderungen an Datenbanksysteme, insbesondere Abstraktion und Datenunabhängigkeit
• Metadaten (Datenbankschema) und Ausprägungen
• Aufbau eines Datenbanksystems (einfache Schichtenmodelle)
• Überblick: Datenmodelle (hierarchisch, netzwerkartig, relational, objektorientiert), inkl. Vergleich der Anfragesprachen

10.2 Datenbankentwurf

• Entwurfsmethodik und -prozess
• Konzeptuelle Modellierung mit dem Entity-Relationship-Modell
• Konzeptuelle Modellierung mit UML

10.3 Das relationale Datenmodell

• Grundlagen des Relationalen Datenmodells
• Relationenalgebra, Relationenkalkül
• Mächtigkeit relationaler Anfragesprachen
• Algebraische Optimierung
• Umsetzung eines konzeptuellen Schemas in ein relationales Schema
• Relationale Entwurfstheorie 

10.4 Die relationale Anfragesprache SQL

• Schemadefinition und –evolution
• Anfragen (Retrieval)
• Datenmanipulation
• Sichten

10.5 Ausgewählte Anwendungsaspekte relationaler Datenbanksysteme

• Anwendungsprogrammierschnittstellen, insbesondere JDBC und Einbettungen
• Transaktionsverwaltung (ACID-Transaktionen)
• Integritätserhaltung und Zugriffskontrolle

10.6 XML-basierte Datenverarbeitung

• XML als Markup-Sprache
• XML-Datenmodellierung und XML-Schema
• XML-Anfragesprache XQuery

10.7 Objektorientierte Datenbanksysteme

• ODMG-Standard
• Die Anfragesprache OQL                                           

10.8 Ausblick

• Objekt-relationale Datenbanksysteme
• Transaktionen, Workflows, Geschäftsprozesse
• Verteilte Datenverwaltung
• XML-Datenbanksysteme
• Web-basierter Datenbankzugriff
  

11. Bezüge zu anderen Modulen

12. Modulvoraussetzungen
Verbindlich: keine
Empfohlen: Softwareentwicklung I, Softwareentwicklung II, Formale Grundlagen der Informatik I

13. Semester, Studienjahr /-phase
Studienabschnitt: 1
Referenzsemester: 5
Empfohlenes Semester: 3

14. Prüfungsleistungen
Die Zulassung zur Modulprüfung setzt die regelmäßige und erfolgreiche Teilnahme an Übungen/Praktikum voraus; die Teilnahme gilt grundsätzlich als erfolgreich, wenn alle Aufgaben bearbeitet und mindestens 50% richtig gelöst wurden; im Falle abweichender Kriterien müssen diese zu Beginn der Veranstaltung bekannt gemacht werden.
Gemeinsame Modulprüfung für alle Lehrveranstaltungen des Moduls; in der Regel schriftlich (Klausur) und in deutscher Sprache; bei Modus-Abweichung Bekanntgabe zu Beginn der Veranstaltung.

15. Bewertung
Gesamt: 6 Leistungspunkte
(Grundlagen von Datenbanken: 3 Leistungspunkte,
Übungen/Praktikum zu Grundlagen von Datenbanken: 3 Leistungspunkte)

16. Periodizität
Wintersemester, jährlich, Dauer: 1 Semester

17. Methodische Aufbereitung und Medienformen

18. Literatur