《数据库系统原理》课程教学大纲

《数据库系统原理》课程教学大纲课程代码：ABXX0304课程中文名称:数据库系统原理课程英文名称：PrincipalsofDatabaseSystems课程性质：必修课程学分数：4课程学时数：64（48+16）授课对象：信息管理与信息系统专业本课程的前导课程：离散数学、数据库技术与应用一、课程简介数据库系统是计算机系统的重要组成部分，是企业、机构、互联网乃至整个信息社会赖以运转的基础，在当今社会中扮演着越来越重要的角色，数据库理论与技术教育已成为现代计算机科学和相关学科教育中的核心部分。通过本课程学习，掌握数据库系统的基本概念、基本方法及其理论，包括数据库系统的组成、结构、数据模型、RDBS、关系数据库设计理论、数据库保护、数据库设计方法等内容，特别是ER分析技术和范式分析等数据分析技术。了解数据库发展新分支、流行DBMS、流行应用开发工具。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，初步具备应用技能。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。二、教学基本内容和要求1、绪论课程教学内容：数据库的基本概念，数据库管理技术的进展情况、数据库技术产生和发展的背景，数据库及其功能特点；三种主要的数据模型，E－R方法的基本概念；数据库系统结构及数据库系统的组成；数据库技术的应用领域。课程的重点、难点：重点在于基本概念和基本知识的把握。包括数据模型，数据抽象与数据库的三级模式。难点是在一个章节内集中了大量的抽象的数据库领域的基本概念，以及关于数据模型的基本理论及数据库系统的体系结构。课程教学要求：了解数据管理技术的产生和发展过程，了解数据库系统的优点，层次数据模型及网状数据模型的基本概念，数据库系统的组成，DBA的职责等；掌握关系模型的相关概念及主要建模方法——E-R方法；掌握关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和二层映像的体系结构、数据库系统的逻辑独立性及物理独立性等；掌握如何通过E-R方法描述现实世界的概念模型。2、关系数据库课程教学内容：关系数据结构及形式化定义，关系、关系模式、关系数据库及相关概念；关系的完整性规则；关系代数中传统的集合运算和专门的关系运算；基于元组、域的关系演算。课程的重点、难点：重点是关系模型和关系代数；难点是关系代数，包括关系的完整性规则，关系代数中传统的集合运算和专门的关系运算。课程教学要求：了解关系数据库理论的产生和发展过程，了解关系数据库产品的发展及变革。理解关系模型的三个组成部分及各部分所包括的主要内容；掌握关系数据结构及其形式化定义，关系的三类完整性约束概念。3、关系数据库标准语言SQL课程教学内容：SQL的特点，SQL语言的基本概念；SQL中的数据定义、数据操纵语言，SELECT语句的一般格式及查询操作，视图的定义和视图的作用，视图的查询与更新；授权和收回权限的数据控制方式；嵌入式SQL，游标的作用及使用。课程的重点、难点：重点内容是简单查询、连接查询、嵌套子查询、聚合查询，ＳＱＬ数据定义语言，ＳＱＬ数据更新语言。难点在于用SQL正确地完成复杂的查询。课程教学要求：了解SQL语言的发展过程，从而进一步了解关系数据库技术和RDBMS产品的发展过程；理解SQL的特点，理解SQL与非关系模型数据语言的不同，理解面向过程的语言与ＳＱＬ之间的区别和优点，理解关系数据库系统为数据库应用系统的开发提供了良好的环境，减轻了用户的负担，提高用户工作效率的原因；熟练、正确地使用ＳＱＬ完成对数据库的查询、插入、删除、更新操作，掌握ＳＱＬ强大的查询功能。4、数据库设计课程教学内容：主要介绍基于E-R模型的基本概念、设计方法和设计原则。具体内容包括：数据库设计的特点；数据设计的方法及基本步骤；数据库设计过程中各步骤应处理的事情；数据库概念设计阶段数据抽象与视图设计；逻辑结构设计阶段E-R图向关系模型的转换规则。课程的重点、难点：重点内容是E-R模型基本概念及表示，约束，E-R模型设计原则，逻辑设计——E-R模型转化为关系模型；技术上的难点是E-R图的设计、数据模型的优化，真正的难点是理论与实际的结合。课程教学要求：了解数据库设计的特点，数据库物理设计的内容和评价，数据库系统的实施与维护；牢固掌握数据库设计的方法及基本步骤，E-R图的设计，E-R图向关系模型的转换，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具体内容、设计描述及方法等。5、关系数据库理论课程教学内容：关系数据库理论中的码、范式等概念；关系规范化理论，函数依赖、各种范式的定义；数据依赖的公理系统；模式分解的三个定义，分解的无损连接性和保持函数依赖性。课程的重点、难点：重点是如何构造好的关系模式，函数依赖定义，范式；难点是函数依赖理论。课程教学要求：了解什么是一个“不好”的数据库模式，什么是模式的插入异常和删除异常，以及规范化理论的重要意义；正确理解函数依赖的概念，知道它属于语义范畴，深入理解部分依赖和传递依赖带来的关系模式异常问题；牢固掌握关系的形式化定义，数据依赖的基本概念（函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念；码、候选码、外部码的概念和定义；多值依赖的概念），范式的概念，从1NF到4NF的定义，规范化的含义和作用；应用能力方面，应该能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，并能根据数据依赖来分析某一关系模式属于第几范式。6、数据库存储结构课程教学内容：基本存储介质的特性，存储访问的方式，数据库中数据的物理存储结构（即文件组织与记录组织），索引的基本概念，评价索引技术的标准，顺序索引，B+树索引和散列技术，数据库的物理设计，数据存储和数据存取。课程的重点、难点：重点是记录组织，顺序索引，B+树索引，散列及物理数据库设计；难点是B+树索引。课程教学要求：了解存储系统的层次，了解各种不同索引的更新方法和更新特点；理解不同文件组织方式的优缺点和维护方法，多利用图表来理解相关的概念、方法、算法和策略；7、关系查询处理及查询优化课程教学内容：主要关系代数运算的算法；关系数据库查询处理的步骤和实现查询操作的算法，关系数据库系统的查询优化的一般准则及优化的一般步骤。课程的重点、难点：重点是查询处理，查询优化的基本概念，查询优化的选择执行计划；难点是查询处理的连接运算，查询优化算法（包括代数优化算法和物理优化算法），及查询优化的选择执行计划。课程教学要求：了解查询处理的基本步骤（查询分析、查询检查、查询优化和查询执行），查询代价的度量和代价模型，了解表达式计算的实体化和流水化技术，了解关系表达式转换规则和结果集大小的估计；理解为了提高关系数据库系统的执行效率，RDBMS必须进行查询优化；重点掌握什么是关系系统的查询优化，以及查询优化的方法。8、数据库安全性与完整性课程教学内容：计算机系统的三类安全性问题，数据库安全性控制：用户标识与鉴别，存取控制，视图机制与审计，数据加密；完整性控制及相应的数据库编程技术。课程的重点、难点：重点是数据库安全性，数据库完整性，游标，存储过程，触发器，数据库应用安全设计；难点是MAC机制中确定主体能否存取客体的存取规则，RDBMS应如何实现参照完整性的策略（即当操作违反实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性约束条件时，RDBMS应如何处理才能确保数据的正确性与有效性），及参照完整性的实现机制。课程教学要求：了解计算机系统的三类安全性问题，了解数据库安全性问题，统计数据库的安全性问题，了解数据库的完整性约束条件，完整性约束条件的分类；理解数据库完整性概念与数据库安全性概念之间的区别与联系；熟练掌握数据库管理系统安全性保护基本原理与方法，并能熟练运用SQL中的GRANT和REVOKE语句进行授权，熟练掌握数据库管理系统完整性保护措施，并熟练运用SQL中的DDL语句进行完整性约束定义，熟练掌握数据库编程中的游标概念及其使用方法，熟练运用触发器完成复杂的完整性约束和审计功能，熟练运用存储过程编写复杂的业务处理和查询统计工作。9、事务处理技术（数据库恢复技术与并发控制技术）课程教学内容：事务的基本概念；故障的分类；数据恢复的主要实现技术：数据转储和登记日志文件；数据库恢复策略及数据库镜像。课程的重点、难点：重点是事务，并发控制，恢复与备份；难点是事务并发执行与调度，事务调度与正确性准则，两阶段封锁协议，事务访问数据方式，日志文件的使用及系统故障恢复策略，两段锁协议与可串行性的关系，两段锁协议与死锁的关系。课程教学要求：了解什么是数据库的一致性状态，数据库运行过程中可能产生的故障类型，它们如何影响事务的正常执行，如何破坏数据库数据，了解数据转储的概念和分类，数据库的镜像功能，数据库并发控制技术的必要性，活锁与死锁的概念。充分理解事务概念、事务特性、并发执行、调度和可串行化等基本概念，对于事务、并发执行和调度的概念，可与操作系统中的进程、多道程序设计和进程调度等概念进行类比，找出它们的异同点；深刻理解封锁协议的实现原理，并能正确运用封锁协议保证数据库的一致性要求；理解数据库故障种类及事务存取数据方式；掌握事务的基本概念和事务的ACID性质，数据库恢复的实现技术，日志文件的内容及其作用，登记日志文件所遵循的原则，具有检查点的恢复技术；牢固掌握并发操作的确切含义，封锁的类型及不同封锁类型的性质和定义，相关的内容控制矩阵，封锁协议的概念，封锁粒度的概念，多粒度封锁方法，多粒度封锁协议的相容控制矩阵。10、数据库应用开发课程教学内容：数据库系统的体系结构的演变及其现状，常见的数据库访问技术，数据库开发的过程。课程的重点、难点：重点是数据库系统的体系结构，数据库访问技术。难点是在实际安装的RDBMS上通过编程方式开发应用程序，完成对数据库的各种操作，以及能够用ODBC进行数据库应用程序的设计，使得所设计的应用系统的可移植性好，并且能够访问不同的数据库，共享数据资源。课程教学要求：了解一些主要的数据库访问技术，有效地克服SQL实现复杂应用方面的不足，提高应用系统和RDBMS间的互操作性，了解使用ODBC开发应用系统的体系结构，能够使用某种主流的数据库访问技术来进行数据库开发应用；理解软件开发体系结构变迁的驱动力，理解当前主要的软件开发体系结构的思想；掌握ODBCAPI和ODBC的应用程序的工作流程。11、数据库新技术课程教学内容：从数据模型、新技术内容、应用领域等方面来阐述数据库技术发展的特点，并且介绍了数据库技术的研究现状。课程的重点、难点：重点是数据库的新的研究动态；难点是Web数据库的访问方式。课程教学要求：简单了解数据库的新的研究动态，如面向对象数据库、分布式数据库、Web数据库、XML数据库等，了解Web数据库的主要访问技术；理解Web数据库的运行原理，熟悉XML数据库的基本概念。三、实验教学内容及基本要求序号实验项目名称实验学时目的与要求实验要求实验类型每组人数必修选修其它验证性设计性综合性1T-SQL编程6掌握T-SQL中用户自定义类型、变量、各种运算符及各种控制语句和函数的使用。√√12查询优化2了解数据库查询优化方法和查询计划的概念，学习如何分析查询的代价，并通过建立索引或者修改SQL语句来降低查询代价。√√13存储过程和触发器的使用4掌握存储过程和触发器的使用方法。√√14使用SQLServer中的CLR集成2了解SQLServer中的CLR集成，了解使用C#开发存储过程的一般方法。√√15数据库事务处理2加深对事务概念的理解，掌握SQLServer事务定义的方法，学会使用检查点机制设置回滚点。四、教学方法与手段以多媒体教学为主、板书为辅的方式。在难点、重点处提出问题请学生思考或展开讨论。采用启发式教学，增强师生互动。五、教学学时分配章节与内容课时作业量备注绪论32关系数据库34关系数据库标准语言SQL82数据库设计102关系数据库理论54数据库存储结构31关系查询处理及查询优化42数据库安全性与完整性62事务处理技术（数据库恢复技术与并发控制技术）42数据库应用开发1数据库新技术1合计48六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法根据课程的特点，在课程总成绩评定中，平时考核占30%，期末考核占70%。2、成绩评定（1）平时考核（30%）平时考核包括：基本知识速测（20%）、课堂参与程度（30%）、作业完成质量（20%）、实践活动完成质量（30%）。（2）期末考核（70%）期末考核包括：试卷考核（100%）或期中试卷考核