A PROBLÉMAMEGOLDÓ GONDOLKODÁS HELYE AZ ADATBÁZISKEZELÉS OKTATÁSÁBAN. Kupcsikné Fitus Ilona, Selmeci István SZÁMALK Zrt.

Átírás

1 A PROBLÉMAMEGOLDÓ GONDOLKODÁS HELYE AZ ADATBÁZISKEZELÉS OKTATÁSÁBAN THE POSITION OF PROBLEM-SOLVING THINKING IN THE TEACHING OF DATABASE MANAGEMENT Kupcsikné Fitus Ilona, Selmeci István SZÁMALK Zrt. Összefoglaló Röviden szólok a felsőoktatásba kerülő fiatalok kritikus problémamegoldó képességeinek legfőbb okairól, a felzárkóztatás keserveiről az iskoláinkban, a megoldás kidolgozásáról a Számalk Szakképzésben, és annak bevezetéséről a Gábor Dénes Főiskolán, majd vázolom az elért eredményeket. A kettőnk által kidolgozott Problémamegoldás tantárgy a műszaki informatikus szakon belépőként szolgál a szakmai tárgyak elsajátításához. A tantárgy fő témái: a problémamegoldás elemei, logikai képességek fejlesztése, a hatékony adatkezelési szemléletének kialakítása, problémamegoldás az ügyviteli folyamatokban. A tananyagban található módszertani újítások közül kiemelem az adattáblákból történő mondatszerű lekérdezés összeállítását, amely az SQL-nyelv oktatásánál hasznos ötletnek bizonyult. Azok ugyanis, akik már tanultak Problémamegoldást, sokkal jobban teljesítettek Adatbáziskezelésből. Kulcsszavak problémamegoldás, adatbáziskezelés Abstract I am going to talk about the most important causes of the high-school graduates bad ability to solve problems, about the difficulties of the remedial programs in our schools, about the elaboration of the solving at Számalk High School and about its introduction at Gábor Dénes College. Finally I am going to outline the results that we reached. The Problem-solving subject, which has been worked out by the two authors, is taught before the professional subjects at the computer engineer BSc. Main themes are: elements of problemsolving, developing of logical ability, formation of the attitude to the effective data management, problem-solving in processes. There are methodological innovations in the college bulletin. I am going to present the construction of standard queries from tables, which was useful in the teaching of SQL. The students who had studied Problem-solving took their examinations more successfully from Database Management. Keywords problem-solving, database management 1

2 1. A probléma Hallhattunk olyan amerikai kutatás eredményéről, miszerint az emberiség 96%-a mechanizmusok szerint működik, vagyis gondolkodás nélkül végzi a dolgát. A 2003-as PISAjelentés szerint a 15-éves magyar diákok 25%-a funkcionális analfabéta, és ezen felüli 48% alkalmatlan az élethosszig tartó tanulásra. Az informatikus-képzésben azért is nehéz az egyre romló kvalitású továbbtanulókat a folyamatosan megújuló információ-áradat feldolgozására rávenni, mert elképzeléseik a számítógépes szakmákról nem reálisak. Az okok ismeretesek: 1) A szövegértési kompetencia döntően szülői háttér által meghatározott. 2) Az alap- és középiskolai képzés minősége általánosan romlik a) egyrészt a kiábrándult pedagógusok munkájának köszönhetően (munkafüzetek istenítése, szinte csak tesztjellegű vagy nem kifejtős írásbeli számonkérés, a matematika oktatásának kifogásolható módszertana, differenciálás helyett egyenoktatás), b) másrészt nem azt és nem úgy kellene tanítani, mint amit és ahogy 20 éve, amikor még az olvasás a középiskolások szabadidős tevékenységei közt az 1.helyén állt, nem pedig a 20.helyen, mint ma (Arató László szerint is, aki a Magyar Tanárok Egyesületének elnöke), c) harmadrészt már sok éve a pályaválasztók középmezőnyének alja választja a pedagógus szakmát (mondja ki helyettem is Nagy László, a tablajatekos.hu szerkesztője). 3) A kalmárszellem rátelepedett a tankönyv- és szakkönyvkiadásra, sőt az oktatási rendszerre is (nem a hordozható tudás megszerzésére, hanem a gyorsan amortizálódó eszközök ismeretére nevelnek). 4) Az informatikában jelenlévő szakmai szélhámosság miatt az abban résztvevők egyetlen fegyvere a sallang és a külcsín túlhangsúlyozása marad. Amikor az informatikusokat felvevő piacon már kevés néhány számítógépes eszköz használatáért adott bizonyítvány felmutatása, de az elmélyült egyetemi végzettségű ember diplomája sok, akkor is csak néhányan igyekszünk a PISA-jelentés szempontjait komolyan venni, azaz nem a lexikális tudást, hanem az alkalmazás képességét értékelni, valamint a diákok szerepeltetését és a csoportmunkát fokozni. Iskoláinkban ennek érdekében kénytelenek voltunk megoldást találni a híguló jelentkezők kései felzárkóztatásának problémájára, hiszen a növekedő tananyagok mellett ezt már nem tehettük a szakmai óraszámok rovására. 2. A megoldás 4 éve a Szakképzésben - miután szinte lehetetlenné vált az olyan tárgyak megtanítása, amelyek elsajátítása önálló tanulást és feladatmegoldást kíván, - a problémamegoldó képesség hatékony fejlesztését tűztük ki célul. Arra már régebben is vállalkoztunk, hogy hordozható tudást adjunk át a mágikus varázslók korában a túlspecializálódott szakterületi képzésben, de ezzel csak nehéz helyzetbe hoztuk diákjainkat és hallgatóinkat más iskolákkal szemben néhány szponzorált verseny alkalmával. Ha viszont nem teszünk le arról, hogy végzetteink 2

3 ne csak az álszakemberek táborát gyarapítsák, akkor már a képzés legelején törekednünk kell a hozott képességek gazdagítására. 3 év alatt 3 OKJ-szakon kipróbáltuk elképzeléseinket, majd a főiskolai képzés műszaki informatikus szakán is bevezettük a megoldást kínáló új tantárgyat Problémamegoldás elnevezéssel. Ezen bevezető tárgy célja, hogy a szakmai tárgyakhoz a hallgatók részéről biztosítsa a pontos kifejezőkészséget és informatikai logikát, szemléltető eszközök és minimális formalizmus használatát, az adatok rendszerezésének fogalomkörébe tartozó szabványos módszerek ismeretét, az algoritmus-építésre való törekvést, a tesztelés szükségességének felismerését. 3. A PROBLÉMAMEGOLDÁS tematikája 1) A problémamegoldás elemei 2) Logikai képességek fejlesztése a) Feltételek érvényesítése b) Kifejezések kiértékelése c) Logikai feladványok kidolgozása 3) A hatékony adatkezelési szemléletének kialakítása a) Adatok gyűjtése b) Adatok rendszerezése c) Adatfeldolgozás d) Adattáblák lekérdezése 4) Problémamegoldás az ügyviteli folyamatokban (kiegészítő tananyag) a) Ügyviteli folyamatok szemléltetése b) Adatfeldolgozási folyamatok leírása Az egyes alfejezetek teljes egészében gyakorlatorientáltak és felépítésük sem hagyományos. A szakképzéshez készült elektronikus tananyagról a 2006-os egri konferencián hírt adtam. Kidolgozásban és oktatásban a társam Selmeci István volt. Az elektronikus tananyagból időközben kereskedelmi forgalomba kerülő szakkönyv lett; a főiskolán ez a tankönyv. Az elektronikus példatár és online fogalomtár mellé önellenőrző teszteket és kidolgozott vizsgasorokat készítettem, valamint élő fórummal segítem a hallgatók felkészülését (ILIAS keretrendszerben). Nemcsak az én célom az eredményesség növelése a matematikai diszciplínák és az adatbázis-kezelés oktatásában, hanem szaktanár kollégáimé is, hiszen több diplomamunkára hivatkozhatnánk ellenpéldaként, mint mintapéldaként, amikor elmondjuk: mennyire nem elegendő a számítástechnikai bérmunka, mennyire fontos a konkrét feladat pontos értelmezése és rugalmas megtervezése, valamint a használható dokumentációk készítése az informatikai munkák bármely fázisában. Tavaly az oktatók konferenciáján Dunaújvárosban bemutattam, milyen minimális formalizmussal és alapszintű szakterminológiával építjük fel a logikát és az adatfeldolgozást, mekkora igyekezettel pótoljuk a rettegett függvény-fogalmat, mert így tudjuk garantálni az informatikai tárgyak ismereteinek befogadását, és élvezhetőbbé tenni bizonyos matematikai témakörök tanulását. A tananyagban található módszertani újítások: 3

4 Az elméleti bevezető - a Pólya-féle problémamegoldás szerint kizárólag a legfontosabb fogalmakat taglalja (példa, feladat, probléma közti különbségek, a fogalmak szerepe, a problémamegoldás lépései, problémamegoldó stratégiák). Megkülönböztetjük az adatot és az információt. (A mondat az információ, és a benne szereplő szavak az adatok.) A változó és állandó nem számítógépes fogalmát használjuk. (Az adatnak van értelmezése, illetve pillanatnyi értéke.) Tisztázzuk a logikai kifejezések összetevőit és a kiértékelés menetét. (Fejtörők szabályainak figyelésétől a matematikai logikán át az informatikai feltétel részekre bontásával tesszük alapismeretté a logikai kifejezés fogalmát.) Törekszünk a megfigyelt paraméter pontosítására. (A kimenetelek mögötti elemi/összetett eseményeket mindig megadjuk.) Az adatok szervezése hétköznapi. (Bizonylatok, kartonok, adatlapok kupacáról, adatsorozatról, táblázatba foglalt adatsorról beszélünk fájlok helyett.) A keresések tárgyalása megelőzi a rendezésekét. (Az adatok előkészítettségéhez igazodó feldolgozás algoritmikus megfogalmazása a lényeges. A néhány rendezési algoritmus nem része a számonkérésnek.) A verbális pseudo-kód használatát erőltetjük. (A ha és amíg feltétele mindig pontos, az utasítás lehet mondatszerű.) A tesztelés kiemelt jelentőségű. (Az ellenőrzés illetve optimumkeresés kötelező.) Az adattáblák közti kapcsolatot egy ún. kapcsolathordozó biztosítja, mely automatizálja a gyerektábla bármely sorához tartozó egyetlen sor elérését a szűlőtáblában. (A megszorítások megfogalmazása kiemelt jelentőségű.) Az adattáblákból való lekérdezés szabványos mondattal történik. (Amikor a lekérdezés eredményét táblában várjuk, miként fogalmazzuk meg: hogyan nézzen ki, és miből álljon az. Kizárólag a főtáblát adjuk meg, melyben a feldolgozás végighalad.) A kulcsszavak helyes használata a számonkérés súlypontja. (Például: főátló, változó, érvényes, ellentett esemény, következik, gyorskeresés, rendezett, kiválogatás, egyesítés, beszúrás, összefésülés, adattábla, kapcsolathordozó, hozzátartozó, eredménytábla,...) A kiegészítő tananyagban törekszünk az adatfeldolgozási funkciók precíz leírására és közérthető ábrázolására (a jelölésrendszer tetszőleges). 4. Az eredmények Oktatási tapasztalataim szerint a hallgatók felkészültségét nem a szakok vagy az iskolák szerint érdemes elemezni, mert a belső motiváció és a feladat-megoldási képesség hiánya egyértelműen korosztályfüggő. Ebből egyértelműen következik, hogy a távoktatásban résztvevők (munka és család mellett tanulók) hozzáállása a tanuláshoz határozottan pozitívabb a nappalis hallgatókénál. Erről alkotott hipotézisemet a 2005-ös konferencián Debrecenben kifejtettem, itt pedig újabb érvekkel is alátámaszthatom. A Problémamegoldás tárgy önellenőrző tesztjei legelején a fogalmak tisztázásáról van szó. Kifejezetten kértem ennek a kitöltését a tárgy oktatásának elején és a végén. A távosok egyrészt készségesebbek és kitartóbbak voltak a 2-szer 45 kérdés megválaszolásában, másrészt a távosok időbeli ráfordítása kevésbé különbözött a tárgy elején és végén. Egy jellemző tesztkérdésre adott jó válasz viszont különböző okokból állt elő; a távosok számára a tényadatok felismerhetők, a nappalisok esetében a jó válasz a leghosszabb: 4

5 Tegnap este láttam a Nemzeti Színházban a III. Richárd-ot. Az alábbi állítások közül melyik ennek a teljes információtartalma? 1) A Nemzeti Színház tegnap esti III. Richárd előadására jegyem volt. 2) Tegnap előadták a Nemzeti Színházban a III. Richárd-ot. 3) A Nemzeti Színházban játsszák a III. Richárd-ot. 4) A III. Richárd egy színházi darab. 5) A Nemzeti Színház egy színház. Az első főiskolai vizsga-eredmények Problémamegoldásból ugyancsak a távoktatásban résztvevők jobb szereplését igazolják a nappalisokkal szemben: a számonkérés 67%-ban sikeres a távon, míg 68%-ban sikertelen a nappalin (ezen a 3-4 vizsgalehetőség állítja be az egészséges bukási arányt). A tárgy igazi jelentősége a megszerzett ismeretek hasznosításában van az azt követő tárgyaknál. Adatbáziskezelésből sok év óta 59% körüli a bukás az egyes vizsgákon. (Megjegyzés: műszaki és gazdasági szakok részére havonta vannak fős vizsgáim; a nappalisok létszáma nagyobb a távosok létszámánál, és kis számban van szakmérnök is.) A Problémamegoldás bevezetése előtti időkben Adatbáziskezelésből a levelezők 64%-a, a távosok 45%-a, a nappalisok 36%-a írta meg sikeresen a vizsgadolgozatokat. Viszont a Problémamegoldást is tanulók Adatbáziskezelés vizsgája már 79%-ban sikeres a távon, de a nappalisoknak csak 28%-a az. Annak ellenére, hogy a nappalis diákanyag egyre hígul, a tárgy hasznosítása a távosoknál mégiscsak meggyőző, mert eredményeik a másoddiplomásokét is túlszárnyalják ennél a kiemelt szaktárgynál. 5. Példa szabványos lekérdező mondatokra Adott iskola hallgatóit és tantárgyait, valamint a letett vizsgákat tartjuk nyilván az alábbi szerkezetű adattáblákban (kulcs: aláhúzott, kapcsolathordozó: dőlt): HALLGATÓ (hkód, név, osztály) TANTÁRGY (tant, elnevezés) VIZSGA (hkód, dátum, tant, jegy) 5.1. Név szerint melyik hallgató kapott jelest Matematika-ból? Jelenjen meg: [hkód-hoz tartozó név] főtábla: VIZSGA ahol jegy=5 AND [tant-hoz tartozó elnevezés]= Matematika 5.2. Naponta hányféle tantárgyból volt vizsga? Jelenjen meg: dátum, SZÁMLÁLÓ(különböző tant) a VIZSGA-ból bontás dátum szerint 5.3. Név szerint kik nem vizsgáztak még Fizika-ból? Jelenjen meg: hkód, név a HALLGATÓ-ból ahol hkód nincs közte (hkód a VIZSGAból, ahol [tant-hoz tartozó elnevezés]= Fizika ) 5

6 5.4. Ki kapta a legjobb jegyet tegnap? Jelenjen meg: hkód a VIZSGA-ból ahol jegy=(maximum(jegy) a VIZSGA-ből, ahol dátum=ma()-1) 5.5. Melyik tárgyból van a legrosszabb átlag? Jelenjen meg: tant, ÁTLAG(jegy) a VIZSGAból bontás tant szerint elmentve SEGÉD néven (tant, átlag oszlopokkal) Jelenjen meg: tant a SEGÉD-ből ahol átlag=(minimum(átlag) a SEGÉD-ből) 5.6. Megállapítások A helyes SQL-lekérdező mondat összeállításának érdekében, a Problémamegoldásban elkövetett didaktikai fogás egyértelműen hasznosnak bizonyult, mely szerint kizárólag a főtáblát adjuk meg, és a kapcsolathordozókhoz tartozó további adatok elérése evidens. Csupán olyan feladatok megoldása nem jöhet elő a bevezető tárgyban, amikor ténylegesen 2 adattábla Descartes-szorzatából kell kiindulni. A kifejezések pontos megfogalmazásának megkövetelése (az elő-lekérdezések alkalmazása esetében is) megtérülni látszik. Az összesítő függvények, a konverziós függvények és a gyakori predikátumok magyar nyelvű elnevezése nem volt zavaró a későbbi szaktárgy gyakorlatain. 6