《数据库系统原理与应用》教学大纲

数据库系统原理与应用PAGE1《数据库系统原理与应用》教学大纲目录25993一、教学目的和要求 128151二、教学中应注意的问题 132685三、教学课时分配 26836四、学时分配表 129623五、参考书目 13课程名称：数据库系统原理与应用学时：80学时（边学边练）课程类型：必修课程性质：服务外包方向的基础课程开课学期：第4学期先修课程：软件工程计算基础=2\*ROMANII，数据结构与算法，操作系统适用专业：计算机科学与技术专业服务外包方向教学目的和要求1.教学目的数据库系统是软件工程专业的必修课程。在软件工程中，数据库系统是软件系统运行的重要平台，数据库设计是软件系统设计的重要环节。学生需要理解数据库系统的结构和工作原理，掌握数据库的基本理论和设计方法，具备利用编程工具开发数据库应用系统的能力。通过本课程的教学，应使学生能基本掌握数据库的基本理论和设计数据库的基本方法，特别是ER分析技术和范式分析等数据分析技术。同时，在数据库研究和应用领域内，提高分析问题和解决问题的能力，掌握SQL语言在具体数据库管理系统中的应用，为后续课程的学习和将来在实际工作中的应用打下扎实的理论和技术基础。课程教授基本要求理论和知识方面要求：数据库原理是一门理论性较强的专业基础课，要求学生掌握数据库有关基本概念、体系结构、数据模型、关系模型理论、关系代数基本运算、数据库的规范化理论及应用，关系数据库设计的基本步骤、关系数据库SQL语言的基本语句的语法结构和运用。能力和技能方面要求：数据库原理也是一门实践性很强课程，必须完成一定数量的课外作业和与课堂内容配套的上机实验，才能对课堂内容加深理解并加以拓展。学生应能将所学知识灵活应用，能独立分析和解决问题，完成实验内容。二、教学中应注意的问题1.教学方法：教师以课堂多媒体课件和软件演示的方式讲授，重点难点多举示例，软件演示，组织学生课堂讨论。课堂理论教学与实验相结合，引导学生独立分析问题和解决问题，启发学生理论联系实际综合运用知识，培养学生学习能力和数据库软件开发技能。2.考核方法：对于该课程的学习成绩，采用“档案法”记录学生在课堂上的表现、课内实验、课后作业、单元小测验等，综合加以评价。①知识考核：40%（单元小测验）；②能力考核：60%（课堂上的表现、课内实验、课后作业情况）。三、教学课时分配（1）数据库系统概要基本学时：2学时教学内容●数据：数据类别、数据语义；●数据库：持久数据、数据共享、数据冗余；●数据库管理系统：数据定义、数据操纵、事务管理和运行管理、数据库建立和维护；●数据管理技术的发展：人工管理、文件系统、数据库系统；●数据库系统的特点：数据结构化、数据共享、数据冗余、数据独立、DBMS统一管理。重点数据、数据库、数据库管理系统概念的理解。难点数据库系统相关概念的认知。讲授提示本单元集中介绍了数据库领域的相关概念及数据库系统的特点，概念多、很抽象。应结合数据库技术发展的成就和应用案例，引发学生的学习兴趣。习题要求无。（2）数据模型基本学时：2学时教学内容●数据模型要素：数据结构、数据操作、数据完整性约束；●概念模型：实体、属性、键（码）、域、实体集、联系、实体-联系方法；●层次模型；●网状模型；●关系模型：数据结构、元组、属性、域、关系模式、完整性约束。重点数据模型、实体、属性、键（码）、域、实体集、联系等概念的理解。难点概念模型、关系模型概念的理解。讲授提示在讲授本单元内容时，最好以一个具体的例子介绍概念模型和关系模型的相互关联，使学生能够分辨清楚在两个不同的数据抽象中，数据的抽象及数据的描述方法。习题要求可以布置应用型习题，使学生加深对概念模型和关系模型的理解。（3）数据库系统结构基本学时：2学时教学内容●数据库系统结构分类：单用户、主从式、分布式和客户/服务器；●数据库系统模式；●三级模式：外模式、模式、内模式；●二级映射：外模式模式映射、模式内模式映射、数据逻辑独立性、数据物理独立性；●数据库系统组成：硬件平台、软件、人员、数据库；重点掌握数据库系统模式及相关概念，理解数据库系统组成及各部分的功能及任务。难点数据库系统三级模式的理解。讲授提示可以利用图示向学生讲解数据库系统模式结构的相关概念、数据库系统三级模式以及二级映射原理。通过实例讲授让学生理解数据库系统的真正意义。介绍数据库系统人员组成时，可结合不同角色的任务介绍不同角色应具有的知识和技能，从而引导学生了解软件工程师应该具有的知识和技能。在介绍数据库的软、硬件平台时，可结合目前流行的DBMS（如Oracle数据库系统）及其所需的硬件环境一同讲解。习题要求可以布置应用型习题，使学生加深对数据库三级模式的理解。（4）关系数据库基本学时：2学时教学内容●关系：域、二维表、元组、属性、键、关系模式；●关系数据库：关系数据库模式、关系模式的实例；●关系操作：查询、插入、修改、删除；●关系完整性：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性；●关系代数：代数表达式，并、差、交、笛卡尔积，选择、投影、连接、自然连接、等值连接，θ-连接、除法、外连接；重点关系的形式化定义、关系操作、关系代数。难点关系的形式化定义、关系代数。讲授提示介绍关系代数时，应结合具体的应用实例，注意让学生理解每种运算的语义；另外，要告诉学生关系代数运算是SQL语句实现的数学基础。习题要求可以布置适量的习题，使学生加深对关系代数的理解和掌握。（5）SQL基本学时：20学时:12学时讲授+8学时课内练习；教学内容●SQL基本概念：视图、基本表、SQL标准（2学时）；●数据定义：模式定义、模式删除、基本表定义、表删除、表修改、数据类型、索引定义、索引删除、唯一性索引、聚簇索引等等（4学时）；●数据查询：单表查询、多表查询、嵌套查询、集合查询（5学时）；●数据更新：插入、删除、修改（7学时）；●视图：定义、删除、查询、更新、视图作用（2学时）。重点SQL语言使用、索引的定义和作用、视图的定义和应用。难点嵌套查询、视图的定义及应用。讲授提示可使用一个数据库实例讲授具体操作命令，每一个例子都要让其功能独特、清晰有效；另外也可结合SQL语言与关系代数的对应关系，通过关系代数运算法则更好地理解SQL语言。习题要求可以布置适量的习题，使学生加深对SQL语言的理解和掌握。（6）数据库安全性基本学时：2学时教学内容●安全标准：CC标准、安全级别；●安全性控制：用户标识、存取控制机制、自助存取控制、强制存取控制、角色、权限；●审计：审计日志、用户级审计、系统级审计；●数据加密：加密算法、密钥；●数据库安全：数据备份、灾难备份。重点掌握数据库安全性定义及安全性控制机制。难点对自助存取控制和强制存取控制的理解。讲授提示在讲授本单元内容时，不仅要让学生理解数据库安全性的概念，还要让学生知道数据库安全技术是数据库技术中非常重要的技术之一。在讲授安全性控制机制以及安全措施的实施方法时，要引用例子，让学生对权限、授权、角色、主体、客体的概念有比较深入的理解。习题要求可以布置适量的课堂练习，使学生加深对安全性控制机制的理解和掌握。（7）数据库完整性基本学时：2学时教学内容●实体完整性：定义、主键、检查、违约处理；●参照完整性：定义、外键、完整性检查，违约处理；●用户定义完整性：属性约束、属性约束检查、元组约束、元组约束检查、表中完整性约束修改、违约处理；●域完整性：属性取值范围；●触发器：定义、类型、激活、触发事件、触发条件、触发动作体。重点理解实体完整性、参照完整性、用户定义完整性的概念，掌握触发器的创建及使用方法。难点触发器的创建及使用方法。讲授提示讲解本单元内容时，可以结合在讲解关系数据库标准语言SQL时使用的例子，不仅可以巩固SQL语言运用方法，也可以使本单元的内容更实用。习题要求可以布置适量的课堂练习，使学生理解和掌握触发器的创建及使用方法。（8）关系数据理论基本学时：6学时教学内容●规范化：函数依赖、1NF、2NF、3NF、BCNF（3学时）；●数据依赖公理系统（2学时）；●模式分解（1学时）。重点函数依赖。难点1NF、2NF、3NF、BCNF的判别，数据依赖公理系统。讲授提示本单元内容理论性强、概念较多且比较抽象，讲授时应从关系模式的冗余和异常等问题出发，引入函数依赖的概念和关系规范化的意义。讲授时要多举例。习题要求可以布置适量的习题，使学生理解函数依赖的概念。（9）数据库设计基本学时：16学时：10学时讲授+6学时课内练习；教学内容●需求分析：任务、方法、数据字典（1学时）；●概念结构设计：概念结构、概念结构设计方法、全局概念结构、局部概念结构、数据抽象、局部视图设计、视图集成、冲突、E-R图（5学时）；●逻辑结构设计：E-R图到关系模型的转换、关系模式优化、用户子模式设计（8学时）；●物理设计：存取方法、索引选择、聚簇选择、散列方法选择（1学时）；●数据库实施与维护：数据载入、数据转换工具、数据转储、恢复、数据库性能监视、数据库重组织（1学时）。重点需求分析与数据字典、概念结构设计、逻辑结构设计。难点实际问题的需求分析、E-R图设计、关系模式的优化。讲授提示本部分内容与实际紧密结合，应精心准备一个实际的案例，了解案例的业务背景、应用环境、整理好用户详细的应用需求，讲解内容时将案例贯穿整个设计过程。习题要求可以布置一个设计任务，使学生掌握数据库的设计方法。（10）数据库编程基本学时：20学时：10学时讲授+10学时课内练习教学内容●嵌入式SQL：宿主语言、预编译、SQL通信区、主变量、游标、数据库连接的建立于关闭、动态SQL（4学时）；●存储过程：定义、创建、执行、删除存储过程、控制结构等（6学时）；●ODBC/JDBC编程（10学时）。重点存储过程、ODBC/JDBC编程。难点存储过程的应用、ODBC/JDBC应用。讲授提示讲授时以举例为主，边讲边练。习题要求可以布置适量上机任务，使学生掌握数据库的编程方法。（11）数据库的存储结构基本学时：1学时教学内容●索引结构：B+树索引，位图索引。重点索引结构。难点B+树索引，位图索引。讲授提示让学生了解几种常用的数据存储的组织方法及其特点。习题要求无。（12）关系查询与优化基本学时：2学时:1学时讲授+1学时课内练习教学内容●查询优化：查询优化的总体思路、关系代数等价变换、查询树的启发式优化、基于规则的存取路径优化、基于代价估算的优化；●SQL调优：查询重写的概念和方法、有效选择存取路径、增加索引、改变JOIN操作顺序等技术。重点SQL调优。难点查询树的启发式优化、SQL调优。讲授提示本单元讲授时应从举例开始，让学生理解查询优化在关系数据库管理系统中的重要性。学生需要花费较多的时间通过实验来理解和掌握SQL调优方法。习题要求可以布置适量上机任务，使学生掌握SQL调优方法。（13）数据库恢复技术基本学时：1学时教学内容●事务处理：事务概念、原子性、一致性、持久性、隔离性；●故障种类：事务内部故障、系统故障、介质故障、计算机病毒；●恢复的实现技术：数据转储、日志文件；●恢复策略：事务故障恢复、系统故障恢复、介质故障恢复、检查点恢复、数据库镜像。重点事务概念与性质、数据库恢复技术。难点日志文件内容、恢复技术。讲授提示事务是数据库中非常重要的概念，本单元讲授时要从为什么要引入事务的概念出发讲解事务的定义和它的ACID特性。习题要求无。（14）数据库并发控制基本学时：1学时教学内容●调度：串行、可串行化、冲突可串行化；●锁：排它锁、共享锁、锁相容矩阵、活锁、死锁、两段锁协议；●封锁的粒度：多粒度封锁、意向锁。重点并发操作带来的问题，二段锁协议。难点并发调度的可串行性，二段锁协议。讲授提示本单元讲授时先从并发操作可能带来的数据不一致性问题出发，引出并发控制、封锁、调度等概念。讲授过程中要分析封锁带来的问题、解决办法等。习题要求无。（15）数据库新技术发展基本学时：1学时教学内容●发展的特点：硬件、软件、应用；●发展趋势：XML、数据仓库。重点数据库系统发展的特点，数据库技术发展趋势。难点数据库技术发展趋势。讲授提示本单元内容讲授时应根据当时数据库研究的热点介绍数据库技术的发展趋势。习题要求无。四、学时分配表教学内容总课时数课堂教学课内练习课外作业数据库系统概要2无数据模型2有数据库系统结构2有关系数据库2有SQL20128有数据库安全性2有数据库完整性2有关系数据理论6有数据库设计16106有数据库编程201010有数据库的存储结构1无关系查询与优化211有数据库恢复技术1无数据库并发控制1无数据库新技术发展1无五、参考书目（1）王珊,萨师煊.数据库系统