Analýza již provedených výzkumů
Během studia literatury, která popisuje informatickou a technologickou způsobilost a práci s různými oblastmi v rámci výpočetní techniky, můžeme tvrdit, že práce s informacemi a daty je jedním ze základů. Ale jak bylo zjištěno, práce s databázemi láme hlavy mnoha lidí. Například výzkum, již provedený, na Karlově univerzitě na Pedagogické fakultě Mgr. Ondřejejem Neumajerem [Neumajer, 2003] ukazuje, že nejvíce učitelé ve školách nechtějí suplovat práce s databázovými systémy a tvořením databází.
Obrázek 4 Suplování tematických celků [Neumajer, 2003]
Schopnost pracovat s daty
První důležitá věc při vytváření databáze je schopnost pracovat s informacemi a následně s daty.
Metodou sekundární analýzy odborných pramenů a reinterpretací realizovaných výzkumů Mudrák ve své disertační práci [Mudrák, 2007] dospívá k závěru, že grafické organizátory, nejvíce pak v podobě různých znalostních map (myšlenkových map, pojmových map a dalších typů), jsou vhodným nástrojem k rozvíjení schopností jedince efektivně zacházet s informacemi, organizovat je, analyzovat, hledat souvislosti a prezentovat vlastní zjištění. Lze je tedy považovat za prostředek rozvíjení informační gramotnosti. Používání těchto technik je vhodné i u mladších žáků a mohou tak představovat účinný propedeutický nástroj rozvíjení schopností práce s informacemi. Činnosti a témata, u nichž převažuje zpracovávání struktur sémantických, založených na významovém uspořádání konceptů, nebyly vzhledem k ICT vzdělávání v pojetí respondentů shledávány relevantní či významné. Jejich osvojování bylo zároveň považováno za relativně náročné.
Zřetelně se tento závěr projevil u tématu textového editoru a příslušejících dovedností zpracovávat textové dokumenty. Na základě několika ukazatelů je usuzováno, že respondenti nepojímají zpracování textu v textovém editoru jako vhodné mezipředmětově orientované téma založené na tvorbě strukturovaných dokumentů s vnitřní logickou výstavbou textového sdělení, ale spíše utilitárně pojaté zvládání ovládání základních funkcí dostupných textových procesorů.
Na základě interpretací se dá usuzovat, že menší skupina respondentů, pojímající informatické předměty spíše jako prostor k rozvíjení obecnějších schopností a dovedností žáků pracovat s informacemi, přikládá větší význam těm technikám, při kterých dochází k manipulacím se strukturami založenými na pojmech. Jako nedílnou součást informační výchovy pak spatřují rozvíjení schopností sestavovat hypotézy, organizovat informace v podobě myšlenkových map, diagramů, tabulek, grafů a dalších konceptuálních struktur.
Druhé realizované výzkumné šetření pohlíželo na kompetenci manipulovat se strukturami jako na didaktický model, na jehož základě je možné navrhovat didaktická a metodická doporučení pro vzdělávací praxi. Na základě komparativní analýzy charakteru myšlenkových procesů, které probíhají při pojmovém mapování a při navrhování databázových schémat, byl nastolen problém, zda lze pojmovou mapu využít jako propedeutický nástroj pro modelování databází formou E-R diagramu. Šetření mělo podobu kvaziexperimentu a zúčastnilo se jej N = 20 studentů učitelství v kombinacích s oborem technická a informační výchova.
V kvaziexperimentu byl sledován vliv formy zadání testové úlohy orientované na návrh databázového schématu. V kontrolní skupině bylo studentům předloženo zadání v běžné textové podobě. V experimentální skupině bylo téma předloženo v podobě pojmové mapy. Obě skupiny studentů přitom byly s technikami pojmového mapování a s jejich možným použitím při navrhování databázových schémat seznámeny. Podrobnější kvalitativní analýza statisticky nevýznamného rozdílu v průměrném získaném hodnocení v obou skupinách naznačila, že uvažovaný potenciál pojmových map neleží v samotném předložení hotové struktury problému, ale v aktivním procesu jeho analýzy.
Otázka nasazení metod pojmového mapování do výuky byla zkoumána i v třetím výzkumném šetření. To mělo charakter kvalitativní analýzy případové studie, která mapovala a reflektovala zkušenosti dvou vyučujících, kteří se rozhodli do své výuky metodu pojmového mapování zařadit. Jako technika sběru dat byl použit polostrukturovaný rozhovor orientovaný na problém. Zkušenosti vyučujících ukazují, že i v situacích, kdy je žákům předložena již připravená struktura problematiky ve formě pojmové mapy týkající se daného tématu a nedochází tak k plné aktivizaci poznávacích procesů, jak bylo naznačeno v druhém empirickém šetření, mohou z této formy organizace nových informací těžit jak vyučující, tak žáci. Pojmová mapa byla identifikována jako vhodný způsob prezentace učiva na druhém stupni základního školství, která napomáhá předcházet některým rušivým elementům procesu výuky. Subjektivně byla vnímána jako nástroj rozvíjející schopnosti žáků pracovat s nelineárním uspořádáním učiva, hledat souvislosti, vyjadřovat se pomocí grafických schémat a symbolů a celkově efektivněji pracovat s předloženými daty a informacemi ve smyslu získávání znalostí.
V návaznosti na realizované teoretické analýzy, empirická šetření a interpretaci výsledků Mudrák na položené výzkumné otázky odpovídá prostřednictvím následujících tezí.
• Kompetenci manipulovat se strukturami dat, informací a znalostí ve sjednocujícím pojetí, jaké je uvedeno v navrženém modelu, lze považovat za jeden z klíčových konceptů, jehož osvojování přispívá k rozvoji informační gramotnosti jedince.
• Kompetenci manipulovat se strukturami lze rozvíjet v podmínkách školního vzdělávání prostřednictvím rozvíjení dílčích dovedností manipulovat s rozličnými reprezentacemi struktur založených na tvarové či prostorové analogii a struktur založených na významu pojmů a vztahů mezi nimi.
• Kompetenci manipulovat se strukturami lze rozvíjet jak v oblastech učiva, které pokrývá stávající pojetí ICT vzdělávání na českých školách, tak v dalších předmětových oblastech a v jejich mezipředmětových průnicích, např. v oblasti matematiky, jazyka a jazykové komunikace, přírodovědně orientovaných oblastech či výtvarné výchově.
• Rozvíjení kompetence manipulovat se strukturami napomáhá osvojování dalších kompetencí ještě obecnějšího charakteru, označovaných jako klíčové kompetence.
• Při práci s daty a informacemi s využitím ICT lze rozlišovat dvě kvalitativně odlišné charakteristiky jejich reprezentace. První je založena na tvarové analogii mentální představy dané struktury a pro práci s porozuměním je nezbytným předpokladem schopnost příslušná data vizualizovat formou náčrtků, diagramů či schémat. Druhý charakteristický ukazatel je založený na verbálním kódování významu jednotlivých symbolů a vztahů mezi nimi. Pro práci s porozuměním je pak klíčovou dovedností vhodně pojmenovávat jednotlivé koncepty a formulovat výroky o jejich souvislostech.
• Míra schopností jedince zacházet s reprezentacemi dat, informací a znalostí na úrovni kognitivních operací i na úrovni dílčích dovedností s využitím ICT je jedním z ukazatelů úrovně osvojení informační gramotnosti. Lze ji tedy využívat jako nástroj evaluace stávajícího stavu a predikce možného rozvoje v intencích informační výchovy. [Mudrák, 2007]
Navazani proc popisuju vyory Schopnost pracovat s daty potom zjednodušuje práce s datovou základnou při vytváření Informačních systemu. Má to vliv na globální architekturi celého IS. Datová složka globální architektury je o určení datových objektů a návrhu datových entit. Což bere kořeny u zkoumaných v teto práci kompetencích. Metodiky tvorby počítačových informačních systémů prošly za dobu existence tohoto oboru značným vývojem. Zkušenost přinášela poznání, že požadavky na změnu ve funkcionalitě nějaké části takového systému často vedly k náročnému přebudovávání datové základny a problémům se zajištěním nadálé funkcionality částí systému. Pro snížení nákladů a podstatných problémů s tím spojených se ukázalo vhodným usilovat o stabilitu tzv. návrhu datové základny, tj. modelu struktur pro ukládání dat a jejich užívání. Této stability se nejsnáze dosahovalo, když model datových struktur byl nějakým způsobem odrazem oblasti zájmu v realitě. Problematika návrhu datové základny se stala samostatným oborem, se specifiky odlišujícími ho od ostatních aktivit při tvorbě a údržbě informačního sytému. Podobně jako se vývoj aplikací stal jakýmsi uměním zahrnujícím mnoho sdílených dobrých zkušeností a doporučení k úspěšnému postupu, tak i při návrhu datových struktur vznikaly a vznikají znalosti, jež je možno sdílet.
Nemnoho autorů se samostatně věnuje bádání, jak řešit návrh datové základny pro určité vybrané oblasti a jevy života. Mezi takové autory, vycházející z dlouholeté praxe datového modelování, lze zařadit Richarda Veryarda (1992), Davida C. Haye (1996), Lena Silverstona (2001a), (2001b), (Silverston, L. & Agnew, P. 2009), Michaela Blahu (2010), ve slovenštině trojici spoluautorů Ĺubora Šešeru, Alše Mičovského a Juraje Červeně (2001). Své produkty nazývají vzory (patterns), podobně jako byly vzory nazvány známé konstrukty čtveřice autorů „Gang of Four”: Ericha Gammy, Richarda Helma, Raplha Johnsona a Johna Vlissidise (1994) či jejich propagátora a následovníka Martina Fowlera (1996). V Česku se této problematice věnují Buchalcevová (2004) a Pecinovský (2004). Dnes jsou rozlišovány analytické vzory, návrhové vzory (design patterns), architektonické vzory, metodologické vzory. Pokud se jedná o vzory návrhu databáze, jsou některými z autorů nazývány vzory modelu databáze (data model patterns). Protože slovem model se přitom myslí návrh datových struktur.
Podle Blahy [Blaha, 2010] jsou výhody užití vzorů následující:
Obohacení jazyka modelování – nemusíme se vyjadřovat pouze v primitivních pojmech, ale i v běžných kompozitech
Zlepšení dokumentace – dokumentace, která používá jazyka vzorů, je přehlednější a srozumitelnější, a rozhodnutí jsou jasnější
Méně obtížné modelování – vzory nabízejí řešení
Rychlejší modelování – používá se již vytvořené
Kvalitnější modely – vzory jsou ověřené
Znovupoužití - jednou vynaložené úsilí na osvojení si modelu se opakovaně zúročuje
Proti využití vzorů pak stojí dle Blahy následující:
Databázový návrh aplikace nesestavíte výlučně jen z návrhových vzorů
Vyhledání relevantního vzoru může být obtížné
Vzory jsou složité abstraktní konstrukce, jejich osvojení vyžaduje úsilí Nekonzistence mezi vzory různých autorů
Obor databázových návrhových vzorů je nerozvinutý
Zkušenosti z Vysoké školy ekonomické však ukazují, že úsilí věnované studiu, byť jen některých databázových návrhových vzorů, zlepšuje schopnosti modeláře. V poslední době se setkáváme s rapidně vytvářenými a též rapidně upravovanými a obohacovanými aplikacemi. V tomto prostředí se často přistupuje k nasazení bezschémového databázového řešení, takže, jako tomu bývalo v počátcích podnikové informatiky, jsou datové struktury zachycovány pouze v aplikačním kódu. Pro spolupráci na projektech a udržitelný vývoj aplikací to je problém. Použití bezschémového databázového systému neznamená, že by nemělo být používáno a udržováno schéma používaných informací. Ovšem informační model se musí přizpůsobovat tak rychlému vývoji, jak rychle se vyvíjejí celé aplikace. A zde přichází ke slovu stará zkušenost, že udržitelnosti informačního modelu nejlépe dosáhneme, pokud odráží realitu v oblasti zájmu. Zárodečné modely dle terminologie Blahy zjednodušují poznání reality v běžných oblastech, abstraktní vzory zjednodušují vývoj modelů v nových oblastech. [Palovská, 2014]