Normalisierung einer relationalen Datenbank

Um Datenredundanz, Einfüge, Änderungs- und Löschanomalien zu vermeiden, ist es notwendig, die Tabellen im relationalen Datenbankmodell zu normalisieren. Die Normalisierung erfolgt in drei Schritten, so dass von der ersten, zweiten und dritten Normalform gesprochen wird.
 

Die Normalisierung wird im Unterricht an konkreten Beispielen behandelt (Projektverwaltung eines Unternehmens und Online-Bestellungen eines Händlers). Zunächst sind alle Informationen in einer Tabelle beschrieben, die dann nach den Regeln der Normalisierung ohne Informationsverlust in mehrere Tabellen aufgeteilt werden. Zu Beginn der Unterrichtseinheit sind die Schülerinnen und Schüler mit dem Entitäts-Beziehungsmodell und dem Übergang in das relationale Datenbankschema vertraut. Für diesen Übergang ist die Abbildungsregel für die Definition von eigenständigen Tabellen sinnvoll anzuwenden. Die Materialien dieses Beitrags wurden von Siegfried Spolwig (Oberstufenzentrum Handel 1, Berlin) entwickelt. Die Unterrichtseinheit Abbildungsregeln der Datenmodellierung beschäftigt sich mit diesem Thema. Diese Unterrichtseinheit ist Bestandteil der Unterrichtsreihe zu den relationalen Datenbanken.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • einen relationalen Datenbankentwurf schrittweise in die dritte Normalform überführen.
  • an konkreten Beispielen erklären können, wie durch eine unvorteilhafte Modellierung der Datenstruktur Datenredundanzen entstehen und unzureichende Manipulationen des Datenbankinhaltes zu Anomalien führen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaRelationale Datenbanken III:
Normalisierung einer relationalen Datenbank
AutorMichael Kowalski
FachInformatik
ZielgruppeJahrgangsstufe 12
Zeitraumetwa 5 Unterrichtsstunden
Technische VoraussetzungenWindowsrechner in ausreichender Anzahl (für Einzel- oder Partnerarbeit)
SoftwareAccess 2000
PlanungVerlaufsplan der Unterrichtseinheit

Didaktisch-methodischer Kommentar

Es wird vorausgesetzt, dass die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen der Datenmodellierung kennen und einfache Datenmodellierungsprozesse durchführen können. In dieser Unterrichtseinheit wird der relationale Datenbankentwurf durch Normalisierung optimiert. Erst nach der beispielhaft durchgeführten Normalisierung wird konkreter auf mögliche Probleme der Datenredundanzen und Manipulationsanomalien eingegangen. Die Jugendlichen setzen den ersten Datenbankentwurf und den, der der dritten Normalform genügt, praktisch um (zum Beispiel in Access 2000). Der anschließende Vergleich der SQL-Befehle, die im jeweiligen Modell notwendig sind um konsistente Änderungen des Datenbankbestandes durchzuführen, zeigt dann deutlich die Vorteile des normalisierten Datenbankentwurfs. Alternativ kann das Thema Normalisierung durch ein Schülerreferat eingeführt werden. In dem Buch "Online-Projekte mit PHP und MySQL" (Asmuth, 2004, siehe Links und Literatur zum Thema Datenbank) ist die Normalisierung von Tabellen anschaulich erklärt und eignet sich zur selbstständigen Erarbeitung.

  • Schrittweise Erarbeitung der Normalisierung
    Am konkreten Beispiel eines relationalen Datenbankschemas werden Einfüge-, Lösch-, und Änderungs-Anomalien identifiziert. Nach der Normalisierung wird überprüft, ob die Anomalien im Datenbankentwurf beseitigt werden konnten.

Download

datenbank_3_materialien.zip
 

Zusatzinformationen

Weitere Unterrichtseinheiten zu Relationalen Datenbanken

Informationen zum Autor

Michael Kowalski unterrichtet am Lise-Meitner-Gymnasium in Leverkusen die Fächer Mathematik und Informatik (Sekundarstufe I und II) sowie Physik (Sekundarstufe I).

  • Mehr Infos im Autorenverzeichnis
    Michael Kowalski unterrichtet am Heinrich-Heine-Gymnasium in Köln die Fächer Mathematik und Informatik (Sekundarstufe I und II). Zuvor war er Lehrer am Lise-Meitner-Gymnasium in Leverkusen (von 2006 bis 2012).
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