《数据库原理》教学大纲

1、数据库原理教学大纲一、基本信息中文名称数据库原理英文名称DatabasePrinciples课程编号054207开课单位管理工程系课程性质专业基础课学 分4考核方式考试总 学 时64理论学时40实验学时0上机学时24实践学时0适用专业信息管理与信息系统先修课程数据结构、计算机网络、程序设计基础二、课程性质、目的、任务性质：数据库原理是信息管理与信息系统专业的重要专业基础，是信息管理与信息系统专业四年制本科的必修的专业基础课。它是信息系统开发与设计的基础之一，是一门理论性与应用性均较强的课程。目的：该课程系统地介绍了数据库系统以及关系数据库系统的基本概念、基础理论以及相关知识，系统讲述数据库设计

2、理论和数据库系统的安全性、完整性、并发控制等相关概念和技术。联系管理信息系统开发过程中的实际问题，通过上机实验环节掌握相关理论知识，培养学生初步具有独立地分析问题和解决问题的能力，为后续课程的学习及将来从事数据库系统的设计、开发、应用及相关理论、实践研究奠定坚实的基础。任务：使学生了解数据库系统的相关概念，熟悉和掌握关系数据库理论，熟练掌握关系数据库查询语言SQL，掌握关系数据库的模式设计方法，熟练掌握关系数据库的规范化设计方法，基本掌握数据库保护技术（数据库恢复技术、事务管理技术、并发控制技术），并能利用相关理论和方法进行具体信息系统数据库的设计和开发。三、教学目标及其对毕业要求的支撑（一）

3、教学目标数据库原理全面介绍数据库系统的基本概念，基本原理和基本技术，通过对数据库开发各阶段（需求、设计、实现、维护）的解释和分析，将原理和技术应用于数据库开发实践。通过课程学习，培养学生在数据库开发过程中规范化、工程化思维，强化学生的逻辑分析能力、创新设计能力，锻炼学生的团队意识和协作精神。初步具有从事复杂数据库项目开发和维护的实践应用与创新能力。本课程分为课堂教学和上机实验两部分：1课堂教学通过课堂教学，使学生掌握关系代数，函数依赖，多值依赖，Armstrong公理，关系模式的分解，关系模式的规范化等关系数据库理论基础；结合目前信息系统建设的实际全面讲授关系数据库标准语言-SQL、关系数据库

4、设计过程方法，使学生掌握现代信息系统中数据库开发技术；在数据库基本理论的基础上，讲授恢复技术、并发控制技术，数据库实现基本技术以及数据库安全性和完整性控制，使学生掌握数据库系统维护管理系统；对数据库技术的研究动态，如分布式数据库、数据挖掘等也作简略介绍，使学生简单了解目前数据库发展的前沿技术。2上机实验教学通过上机实验环节，使学生在一门主流的数据库管理系统的平台SQL SERVER上，能够熟练运用SQL语言，包括DDL、DML、DQL、DCL；以团队合作方式让学生分组选择数据库应用系统，完成系统的分析和设计，撰写数据库分析设计报告，并在SQL SERVER环境实现。通过上机实验环节培养学生软件

5、使用能力、数据库设计能力、个人分工与团队合作等能力，训练强化学生解决实际问题及软件操作能力。教学目标具体要求如下：教学目标1：掌握关系代数、函数依赖、关系模式的分解、关系模式的规范化，了解多值依赖，Armstrong公理，让学生建立扎实的关系数据库理论基础；教学目标2：掌握恢复技术、并发控制技术，以及数据库安全性和完整性控制，使学生掌握数据库系统维护的基本原理和技术；教学目标3：掌握关系数据库标准语言SQL、关系数据库设计的基本原理。掌握数据系统开发流程的基本模型；教学目标4：能将相关原理、模型和语言应用于现代信息系统中数据库开发和维护的全过程。（二）教学目标及其对毕业要求的支撑毕业要求及其指

6、标点教学目标1教学目标2教学目标3教学目标43设计/开发解决方案3.1四、教学内容（一）教学内容结构关系图（二）具体教学内容1绪论（1）教学内容数据库的基本概念，数据管理技术的进展情况，数据库技术产生和发展的背景，数据模型的基本概念，组成要素和主要的数据模型，数据库系统的3级模式结构以及数据库系统的组成。（2）教学要求本章讲解数据库基本概念和基本知识，是学习后续各个章节的基础。了解数据管理技术的进展情况，数据库技术产生和发展的背景；掌握数据模型的基本概念，组成要素，理解主要的数据模型；掌握数据库系统的3级模式结构；了解数据库系统的组成。学习本章的目的在于了解基本知识，掌握基本概念，为以后的学习

7、打好扎实的基础。（3）重点关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和两层映像的体系结构、数据库系统的逻辑独立性和物理独立性的。（4）难点本章的难点是需要掌握数据库领域大量的基本概念。有些概念一开始接触会比较抽象，随着学习的逐渐推进，在后续章节中，这些抽象的概念会逐渐变得清晰具体。此外，数据模型及数据库系统的体系结构也是本章的难点。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。2关系数据库（1）教学内容关系数据库的重要概念，关系数据模型的关系数据结构、关系操作、关系完整

8、性约束三个部分；关系代数。（2）教学要求掌握关系模型的三个组成部分及各部分所包含的主要内容；掌握关系数据结构及其定义；关系的三类完整性约束的概念；掌握关系代数的各种运算，能够运用关系代数完成对关系数据库的基本查询。（3）重点关系数据结构及其定义，关系的三类完整性约束的概念。关系代数中的各种运算（包括并、交、差、选择、投影、连接、除、及广义笛卡尔积等）。（4）难点关系的参照完整性，关系代数的差运算。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。3关系数据库标准语言SQL（

9、1）教学内容关系数据库语言SQL，这章主要是DQL、DDL、DML部分，因为关系数据库系统的主要功能是通过SQL来实现的，因此讲解SQL的同时，进一步讲述关系数据库的基本概念。（2）教学要求牢固掌握SQL，达到举一反三地掌握SQL的功能。同时通过上机实验，理解面向过程的语言和SQL的区别和优点。体理解关系数据库系统为数据库应用系统的开发提供良好的环境，减少用户的负担，提高用户生产率的原因。（3）重点熟练正确的掌握SQL完成对数据库的查询、插入、删除、更新操作，掌握数据库的建立、表的建立操作。在使用具体的SQL时，能有意识地和关系代数语言进行比较，帮助掌握SQL。（4）难点SQL查询中复杂查询，

10、尤其是EXISTS子查询对于全称量词和逻辑蕴涵查询的操作。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。4数据库完整性（1）教学内容数据库的完整性概念，数据库完整性与安全性概念的区别和联系，RDBMS的数据库完整性实现机制，包括实体完整性、参照完整性和用户自己定义的完整性约束的定义机制、完整性检查机制和违背完整性约束条件时RDBMS采取的预防措施、触发器的概念，及其在数据库完整性检查中的应用。（2）教学要求掌握什么是数据库的完整性，掌握用SQL语言定义关系模式的完整性约

11、束条件，以及学会用断言和触发器技术实现较复杂的完整性约束。（3）重点理解并牢固掌握完整性控制机制的三个方面，即完整性约束条件的定义、完整性约束条件的检查和违约反应。通过上机实验能够运用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件，包括定义每个模式的主码；定义参照完整性；定义与应用有关的完整性。（4）难点RDBMS如何实现完整性的策略，其中，比较复杂的是参照完整性的实现机制。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。5数据库安全（1）教学内容计算机以及信息安全技术标准的进展

12、，数据库安全性问题和实现技术。用户身份鉴别，自主存取控制和强制存取控制技术，视图技术和审计技术、数据加密存储和加密传输等。存取控制机制中，用户存取权限的授权与回收，合法权限检查，数据库角色的概念和定义等。（2）教学要求了解计算机以及信息安全技术标准的进展，理解数据库安全性问题。理解用户身份鉴别，自主存取控制和强制存取控制技术，视图技术和审计技术、数据加密存储和加密传输。通过上机实验能够运用SQL语言进行用户存取权限的授权与回收，定义数据库角色等。（3）重点使用SQL中的GRANT语句和REVOKE语句来实现安全性，实现数据库的自主存取控制功能。使用SQL中CREATE ROLE语句创建角色，用

13、GRANT语句给角色授权。掌握视图机制在数据库安全保护中的作用。（4）难点强制存取控制（MAC）机制中确定主体能否存取客体的存取规则，同学们要理解并掌握存取规则为什么要这样规定。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。6关系数据库理论（1）教学内容关系数据库规范化理论，包括关系数据库逻辑设计，可能出现的问题，数据依赖的基本概念，范式的概念和判定方法。数据依赖的Armstrong公理系统。（2）教学要求掌握数据依赖的基本概念（包括，函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数

14、依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念；码，候选码、外码的概念，多值依赖的概念），掌握范式的概念、1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF的概念和判定方法。数据依赖的Armstrong公理系统。（3）重点什么是模式的插入异常和删除异常、规范化理论的重要意义。牢固掌握数据依赖的基本概念，范式的概念，从1NF到4NF的定义，规范化的含义和作用。各个级别范式中存在的问题（插入异常、删除异常、更新异常、数据冗余）和解决方法。（4）难点能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，并能根据数据依赖分析某一个关系模式属于第几范式，各个级别范式的关系。本章内容的理论性较强。要通过具体例子

15、和习题练习理解和掌握理论知识。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。7数据库设计（1）教学内容数据库设计的基本步骤，数据库设计过程中，数据字典的内容，数据库设计各个阶段的设计目标、方法等。包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理设计。（2）教学要求了解数据库设计的重要性和数据库设计在信息系统开发和建设中的核心地位；掌握数据库设计方法和步骤；掌握E-R模型中实体型、属性和联系的概念，理解实体型之间一对一、一对多和多对多联系概念，运用E-R模型对实际系统进行概念设计；掌

16、握ER模型转换为关系模型的方法，并运用于系统逻辑设计；掌握物理设计内容。通过实验使学生具有设计数据库模式的基本能力，能在实际工作中运用这些知识、技术和方法，设计符合应用需求的数据库及其应用系统。（3）重点数据库设计步骤和数据库设计过程中的各级模式设计方法。特别是数据库概念结构的设计和逻辑结构的设计。牢固掌握用E-R图来表示概念模型的方法，掌握E-R图的设计，E-R图向关系模型的转换。（4）难点E-R图的设计和数据模型的优化。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。

17、8关系查询处理和查询优化（1）教学内容通过实例讲解关系数据库查询优化的重要性和可能性。讲解RDBMS的查询处理步骤。（2）教学要求了解关系数据库查询优化的重要性。掌握查询处理各个步骤的主要功能。掌握把SQL语句转换成查询树，对查询树进行代数优化、转换成优化的查询树。掌握物理优化的基本方法。（3）重点SQL语句转换成查询树，对查询树进行代数优化、转换成优化的查询树。（4）难点物理优化的代价估算。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。9数据库恢复技术（1）教学内容事

18、务的基本概念和事务的ACID性质。数据库运行中可能发生的故障类型，数据库恢复的技术数据转储和登录日志文件。不同故障的恢复策略和恢复方法。具有检查点的恢复技术，数据库镜像功能。（2）教学要求掌握事务的基本概念和事务的ACID性质；掌握事务故障、系统故障和介质故障，掌握数据库恢复的技术数据转储和登录日志文件，详解日志文件的内容及作用，掌握不同故障的恢复策略和恢复方法；了解具有检查点的恢复技术和数据库镜像功能。（3）重点事务的基本概念和事务的ACID性质，数据库恢复的技术，不同故障的恢复策略和恢复方法。并通过上机实验掌握数据库恢复技术。（4）难点日志文件的使用，系统故障，介质故障的恢复方法。（5）对

19、毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。10并发控制（1）教学内容了解数据库并发控制技术的必要性和重要性。牢固掌握并发控制的基本概念。（2）教学要求数据库并发控制的基本概念，并发操作产生的数据不一致性；实现技术，包括封锁技术、封锁协议、活锁和死锁的概念、并发调度的可串行性、冲突可串行化调度，两段锁协议，封锁的粒度、意向锁。（3）重点掌握并发操作产生的数据不一致性（丢失修改、不可重复读、读“脏数据”）的确切含义。封锁协议与数据一致性的关系；并发调度的可串行性概念。（4）难点

20、两段锁协议与串行性的关系、与死锁的关系。具有意向锁的多粒度封锁方法的封锁过程。（5）对毕业要求的支撑本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求3设计/开发解决方案”中的指标点“3.1掌握系统规划、分析、设计与实施的相关方法，培养运用相关工具的能力” 。（三）学时分配表教 学 内 容理论学时上机学时实验学时实践学时第1章 绪论4第2章 关系数据库6第3章 关系数据库标准语言SQL48第4章 数据库完整性24第5章 数据库安全性22第6章 关系数据理论6第7章 数据库设计66第8章 关系查询处理和查询优化42第9章 数据库恢复技术32第10章 并发控制3合计4024五、教学方法1课堂讲授（1）采用启

21、发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。（2）采用电子教案，CAI课件，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。（3）采用案例教学。理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对数据库设计内容进行深度学习。（4）采用互动式教学。课内讨论和课外答疑相结合。2实验教学数据库原理实验课程将安排一些有代表性的上机实验单元与本课程相呼应，目的是通过实验让学生体会理论与实践高度统一的学科特点，巩固课堂所学理论知识，同时提高实践能力、创新能力和自主学习能力，培养数据库应用系统开发的能力，以及技术总结和撰写实验报告的基本技能。实验教学按照实验单元进行，一个实验单元完成后，每一个学生要撰写和提交实验报告。任课教师应依据每一个学生的实验报告，及时批阅并发回学生处修改，在下次实验前统一讲解共同遇到的问题。数据库设计实验以小组为单位，学生可选择教师给定的题目，或自主选题，以小组为单位，明确每个人分工与责任，以小组为单位完成数据库的分析和设计，小组成员利用前期实验掌握的SQL语言，在DBMS平台上单独完成本组数据库的实施。六、本课程与其他课程的联系本课程属于专业基础课，为了更好地学习本课程，学生应先修的课程有数