《数据库原理》课程教学大纲

1、数据库原理一、课程概况所属专业:软件工程开课单位：数学与计算机科学学院课程类型:专业基础课程课程代码:07414120开课学期:4学分：4学时：68核心课程:是 拟使用教材：董健全.丁宝康编著.施伯乐主审.数据库实用教程,清华大学出版社. 第三版.2010国内(外)现有教材：萨师煊.王珊.数据库系统概论.高等教育出版社.第四版学习参考资料施伯乐.丁宝康.汪卫.数据库系统教程.高等教育出版社.第二版;王珊.陈红.数据库系统原理教程.清华大学出版社;陈志泊.王春玲.数据库原理及应用教程.人民邮电出版社.第三.版2014;周有顺.数据库原理-现实世界数字化课件.学院FTP二、课程描述数据库技术是计算

2、机科学技术中发展最快最成熟的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为现代信息技术与应用系统的核心技术和重要基础。数据库原理课程是软件工程类、计算机科学与技术类、物联网类等专业基础课，更是软件工程专业重要核心课程。本门课程是为学习后续课程准备必要的数据库方法和原理性知识，主要让学生掌握数据管理理论基础知识和数据库体系结构及工作原理思想，培养学生现实世界数字化建模和现实世界虚拟化的数据库技术技能，通过各章的学习和相应同步开设数据库原理实验的实验，使学生掌握解决实际问题的方法，为进一步学习智能智慧领域其他知识打下坚实基础。课程的主要内容包括数据库概念，数据库体系结构及工作原理，数据库的概念模型及系

3、统实现类型，关系数据模型的基本概念、关系代数及关系模式规范化理论，关系数据库标准查询语言SQL，数据库的设计、数据库数据的完整性一致性、数据库的并发控制及安全性，数据库恢复等高级技术。三、课程目标掌握数据库的历史发展、当前主流和未来发展；掌握数据库的基本概念、基本理论和数据库操纵技术。掌握数据库发展史上的两条主线：数据模型的演变，数据库语言的演变；掌握数据库的基本理论实现方法-现实世界数字化方法。掌握数据库设计从ER图、对象联系图(是ER图的扩充使之能表达对象之间的引用)到UML类图(是一种纯OO技术的结构以体现现实世界数据之间面向对象的各种联系方式)的概念建模思想方法演变的发展过程。具有利用

4、数据库相关技术解决实际问题的能力。了解解决大数据云网背后数据资源支撑问题等方面的知识和培养与其相关技能。初步具备数据库建模设计及适应大数据云计算和电子商务应用网络工程的能力。四、教学要求数据库原理课程的特点是：理论性成熟有关系运算理论、模式设计理论等；实用性强如数据库语言、数据库设计均是课程重点内容；可操作性较强，有大量问题和应用值得分析和设计；创新性更是课程特色，有许多深层的问题具有发展的余地，有待去挖掘、发现和总结。根据数据库原理课程特点、课程目标和计算机软件工程专业的工科特色，课程教学要求按工程知识准备、工程设计、工程实现的工程项目顺序完成整个教学过程，让学生在数据库设计和应用开发及数据

5、库管理上全面掌握数据库原理的思想方法，能勇敢地根据数据库发展演变趋势去创新学习新的概念建模方法适应数据模型的演变和数据库语言的演变。本课程教学目的和基本要求是教师必须通过科学的课程教学设计使学生熟练掌握数据库系统的基本概念和原理，理解现实世界数字化思想，理解SQL、关系代数和关系演算等数据库语言，学会关系数据库规范设计的方法和步骤，了解数据库系统的实现技术。学生必须按要求配合足够课外时间认真完成作业，并结合同步开设的数据库原理实验课程教学过程的进行使自己具备使用关系数据库软件开发数据库应用系统的能力，为后继课程大型数据库实践、数据挖掘、专家系统等学习打下基础，成为我国大数据云计算物联网电子商务

6、应用的合格人才。五、考核方式及要求为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率占14%，点到不少于6次，其中缺席1次，按无成绩计算；随堂测验1次，测验成绩按10%折算后计入总成绩；课程作业8次以上，按批改成绩16%折算后计入总成绩；教师随堂检查学生课堂笔记记录情况并打分，按10%计入总成绩；期末卷面闭卷考试，占总成绩的50%。注：授课教师应紧扣课程目标，把课程考核贯穿于教学的全过程，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式，对学生的学习效果进行有效评价。动手能力及实验的考核放在数据库原理实验课程中进行实践性考核。六、课程内容第一讲：现实世界的数字化-数据库（授课时间：第四学期第一到二周）

7、教学目标：了解数据库技术的产生和发展，理解数据库、数据库系统及数据库管理系统等基本概念。教学重点：数据库系统的特点。教学难点：阐述数据管理技术的发展及信息技术的研究发展要求虚拟世界与现实世界同步变化的思想形成，数据库如何以其智慧的数据结构形式及联系的描述方法成为人们认识世界改造世界的有力武器。学 时：课堂教学6学时，实验3学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第一章数据库发展史 第一节 数据管理技术的发展一、人工管理阶段二、文件系统阶段三、文件系统的缺陷四、倒排文件系统阶段第二节 数据库技术的产生和发展一、数据库技术的产生 二、数据库阶

8、段的数据管理特点三、数据库技术的术语四、数据库技术的发展学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作课后作业：完成教材第一章中相应的练习题并在下周课前提交第二讲：数据库系统工作原理-SPARC分级结构（授课时间：第四学期第二到四周）教学目标：掌握数据库系统的核心和基础数据模型，包括数据模型的三要素、概念模型，理解三种主要的数据库模型。理解数据库系统的三级模式结构。教学重点：与数据库有关的概念模型、数据模型、数据独立性。教学难点：数据库系统的三级模式结构即由三级模式和二个映射构成的数据库系统工作原理上。从而阐述人类智慧结晶之数据库系统如何工作是我们提高工作效率达到现实世界数字化的关键，SPARC分级结构

9、及模式映射方法使数据库设计、数据库数据采集和数据库应用开发达到设计过程的并行化，让大数据工作和云计算按人类的思维和智慧运行有了自动实现的基础。学 时：课堂教学8学时，实验2学时。课外自主学习时间不少于10学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第二章 数据库系统体系结构。第一节 数据描述一、概念设计中的数据描述二、逻辑设计中的数据描述三、存储介质层次及数据描述四、数据联系的描述第二节 数据模型一、数据模型的定义二、实体联系模型三、层次模型四、网状模型五、关系模型六、面向对象模型第三节 数据库的体系结构一、三级模式结构二、三级结构和两级映象三、两级数据独立性四、用户及用

10、户界面第四节 数据库管理系统一、数据库管理系统的工作模式二、DBMS的主要功能 三、DBMS的模块组成第五节 数据库系统一、DBS的组成二、DBS的全局结构 三、DBS结构的分类四、DBS的效益学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作课后作业：完成教材第二章中相应的练习题分二次完成每周课前提交第三讲：建立模型(概念模型、数据模型、数据库模式)（授课时间：第四学期第四到七周）教学目标：掌握现实世界客观存在的事物事件及联系抽象概括的描述方法,掌握E-R模型的基本元素及联系的设计表达；掌握数据库设计的方法和步骤；掌握概念结构的设计和逻辑结构的设计。教学重点：E-R模型各基本元素的含义及如何抽象表达现实世

11、界；数据库概念设计和逻辑结构设计。如何研究客观事物及联系并充分准确表达描述下来是设计好数据库的关键和基础，正确的建模的方法才能设计好科学的适应现实变化的动态数据库模型，因此它成为数据库原理的重要组成部分。教学难点：E-R模型中各基本元素的识别划分和正确描述，准确概括现实世界中的客观存在及各种联系类型的区别运用，数据库概念设计。学 时：课堂教学12学时，实验3。课外自主学习时间不少于12学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第六章 实体联系模型，第七章 数据库设计。第六章 实体联系模型第一节 E-R模型的基本元素 第二节 属性的分类一、基本属性和复合属性二、单值属性和

12、多值属性三、导出属性四、空值第三节 联系的设计一、联系的元素二、联系的连通词三、联系的基数第四节 E-R模型的扩充一、依赖联系与弱实体二、子类和超类第五节 E-R模型实例分析第七章 数据库设计第一节 数据库设计概述一、软件生存期二、数据库系统生存期三、数据库设计的具体步骤第二节 规划第三节 需求分析一、需求描述与分析二、需求分析阶段的输入和输出三、需求分析步骤第四节 概念设计一、概念设计的必要性二、概念模型三、概念设计的主要步骤四、数据抽象五、E-R模型的操作六、采用E-R方法的数据库概念设计第五节 逻辑设计一、逻辑设计环境二、逻辑设计的步骤三、E-R模型向关系模型的转换四、关系数据库的逻辑设

13、计第六节 物理设计第七节 数据库的实现 第八节 数据库的运行与维护学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作课后作业：完成教材第六、七章中相应的练习题分三次完成每周课前提交第四讲：关系数据库理论基础-关系代数运算表达查询（授课时间：第四学期第七到九周）教学目标：理解关系模型和数学定义、掌握用关系代数表达查询。教学重点：关系的数学定义、关系代数。大众数据库大多采用关系数据库模式，如何让人们科学地进行关系数据库应用，发挥数据库揭示客观规律来指导人们的魔力，则必须了解关系运算的性质和规律。掌握它才能帮助应用开发人员设计科学正确的算法。因此，它成为关系数据库原理重要组成部分。教学难点：域关系演算及它与关系代

14、数运算的区别和运用环境。学 时：课堂教学10学时，实验5学时。课外自主学习时间不少于12学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第三章 关系运算。第一节 关系数据模型一、关系数据模型的定义二、关键码和表之间的联系三、关系模式、关系子模式和存储模式四、关系模型的完整性规则五、关系模型的形式定义第二节 关系代数一、关系查询语言和关系运算二、关系代数的五个基本操作三、关系代数的组合操作四、关系代数表达式及其应用实例五、扩充的关系代数操作第三节 关系演算一、元组关系演算二、域关系演算三、关系运算的安全性和等价性第四节 查询优化一、关系代数表达式的优化问题二、关系代数表达式的等

15、价变换规则三、优化的一般策略四、优化算法学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作课后作业：完成教材第三章中相应的练习题分二次完成每周课前提交第五讲：关系数据库标准查询语言-SQL（授课时间：第四学期第十到十二周）教学目标：在理解SQL语言的基础上进一步加深对关系数据库系统的基本概念的理解。使这些概念更加具体、丰富。 掌握SQL语言在数据定义、数据查询、数据更新、数据控制方面的功能。理解视图的概念，学会使用嵌入式SQL。教学重点：SQL的数据定义及操纵。SQL语言是关系数据库描述及应用开发的重要核心语言，作为应用开发人员是必须掌握的，它属于数据库应用的重要手段，尤其目前互联网+时代，远程视图操作及W

16、EB数据库运用需要对分布式数据库等数据库体系结构及工作原理有充分的理解，课堂教学必须通过实例做到形象生动的展示。教学难点：视图的概念、视图的作用及对视图更新的限制。学 时：课堂教学12学时，实验10学时。课外自主学习时间不少于18学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第四章 结构化查询语言SQL。第一节 SQL 概述一、SQL的发展历程二、SQL数据库的体系结构三、SQL的组成 第二节 SQL的数据定义一、SQL模式的创建和撤消二、SQL提供的基本数据类型三、基本表的创建、修改和撤消四、视图的创建和撤消五、索引的创建和撤消第三节 SQL的数据查询一、SELECT 语

17、句格式二、单表查询三、多表查询四、聚合函数五、数据分组六、集合操作第四节 SQL的数据更新一、数据插入二、数据删除三、数据修改四、对视图的更新操作第五节 嵌入式SQL一、SQL语言的运行环境二、嵌入式SQL的使用规定三、嵌入式SQL的使用技术四、动态SQL语句学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作课后作业：完成教材第四章中相应的练习题分三次完成每周课前提交。第六讲：关系模式规范化-关系数据库设计(步骤)（授课时间：第四学期第十三到十五周）教学目标：了解关系规范理论研究的背景，掌握规范化理论。了解数据依赖的公理系统及模式分解。教学重点：关系数据库规范化理论。由于关系数据库冗余易沉积，且易使数据库瘫

18、痪甚至提前结束数据库生命周期，科学的设计好关系数据库模式使其既能较好地表达现实世界及联系又能维持在低冗余沉积状态，这样数据库系统就有了较高的生命力。关系模式规范化提供了一种科学的设计方法，它因而成为关系数据库原理又一重要组成部分。教学难点：函数依赖、多值依赖、信息无损和无损分解及它们之间有无关系。学 时：课堂教学10学时，实验5学时。课外自主学习时间不少于10学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第五章 规范化设计。第一节 关系模式的设计问题 一、关系模式的外延和内涵 二、泛关系模式与数据库模式三、关系模式的冗余和异常问题四、本章的符号约定第二节 函数依赖一、函数依

19、赖的定义二、FD的逻辑蕴涵三、FD的推理规则四、FD和关键码的联系五、属性集的闭包六、FD集的最小依赖集第三节 关系模式的分解特性一、模式分解问题二、无损分解三、无损分解的测试方法四、保持函数依赖的分解五、模式分解与模式等价问题第四节 关系模式的范式一、第一范式二、第二范式三、第三范式四、BCNF五、分解成BCNF模式集的方法六、分解成3NF模式集的方法七、模式设计方法的原则学习方法：记笔记、小组讨论、实验操作验证课后作业：完成教材第五章中相应的练习题分二次完成每周课前提交。第七讲：数据库安全保护、并发控制和数据库技术新进展（授课时间：第四学期第十五到十六周）教学目标：掌握事务的基本概念及特性

20、。了解故障的种类及恢复实现技术。了解实现数据库系统安全性的技术和方法。理解DBMS完整性实现的机制，包括完整性约束定义机制、完整性检查机制和违背完整性约束条件时DBMS应采取的动作。教学重点：数据库完整性与安全性。目前数据库大量用于网络后台，更是大数据、物联网云计算、电子商务、互联网金融的重要核心。在大量数据库应用中，保持良好高效的正常系统运行很重要。为了直观形象可结合数据库原理实验课程中的SQL SERVER 完整性规则定义，存储过程和触发器等的运用进行实例演示。教学难点：数据库死锁及并发控制。学 时：课堂教学5学时，实验3学时。课外自主学习时间不少于8学时教学方法：讲授法、多媒体演示法及上机实验演示主要内容：教材中的第八章 数据库的管理。第一节 事务的概念一、事务的定义二、事务的ACID性质第二节 数据库的恢复一、恢复的定义、原则和方法二、故障类型和恢复方法三、检查点机制四、运行记录优先原则五、SQL对事务的支持第三节 数据库的并发控制一、并发操作带来的三个问题二、封锁机制三、活锁、饿死和死锁四、并发调度的的可串行化五、SQL中事务的存取模式和隔离级别第四节 数据库的完整性一、完整性子系统和完整性规则二、SQL中完整性约束三、SQL中触发器第五节 数据库的安全性