数据库原理及应用

教学大纲 Teaching Syllabus

一、课程基本信息

学时:56（理论38，实验18）

学分:3.5

考核方式:考试（期末考试成绩占70%，平时成绩占30%）

中文简介:本课程是计算机类相关专业的一门专业基础课程，主要系统讲授数据库系统的基础理论、基本技术和基本方法。内容包括:数据库的体系结构、数据模型和关系运算等基本概念，并结合当前流行的大型关系数据库管理系统SQL SERVER平台，通过实例讲解和演示数据库的标准语言SQL、数据库的安全性和完整性控制、事务管理与恢复技术,以及关系规范化理论和数据库的设计，为进一步从事数据库的应用开发和研究奠定坚实的基础。

二、教学目的与要求

1．教学目的

数据库技术是计算机科学技术中发展最快、应用最广的领域之一，数据库系统已经成为计算机信息系统的核心技术和重要基础，几乎所有的软件系统都需要数据库支持。

《数据库原理及应用》是本科计算机相关专业的专业基础课程，它是以数据库设计理论为基础，综合利用程序设计、数据操纵语言、数据库系统保护等技术解决数据库应用系统设计与实现问题的一门技术科学。通过本课程学习，应能使学生深刻理解和系统掌握数据库系统的基本原理和基本技术。在此基础上，能够熟练使用SQL语言在某一种大型数据库管理系统上进行数据库操作；掌握数据库的设计方法和步骤，具有设计数据库模式以及开发数据库应用系统的基本能力，养成团队协作的意识。其最终目的是培养学生运用数据库技术解决实际问题的能力，激发学生在该领域中继续学习和研究的愿望。

2．教学要求

为了达到上述目的，《数据库原理与应用》课程的教学中应采用理论和实践相结合的方法，不仅要注重对学生理论知识的传授，同时也要重点培养学生应用知识解决实际问题能力。本课程教学除了要求对关系数据库系统的基本概念、原理和方法进行介绍之外，同时要加强基础性实验环节的教学，基于关系数据库管理系统Microsoft SQL Server和前端开发工具结合典型示例讲解数据库设计的全过程。

（1）明确本课程的地位、性质与任务及主要研究对象，了解目前数据库的流行趋势和先进知识；

（2）重点掌握数据库系统的基本知识、基本原理与基本应用；

（3）掌握数据库模型的概念及设计；

（4）重点掌握对关系的操作，包括关系运算和关系数据库标准语言SQL；

（5）掌握对数据库的保护机制，包括安全性控制、完整性控制、数据库恢复和并发控制；

（6）掌握数据库的关系规范化理论；

（7）掌握数据库的设计步骤，重点是结合实际需求设计满足要求的数据库，并在此基础上，选择自己熟悉的开发语言，能够完成对数据库系统的设计与开发。

三、教学方法与手段

1．教学方法

《数据库原理及应用》课程应遵循学生的认知规律，整体设计采用“项目导向，任务驱动，做是中心，创为目标”的教学方式组织开展教学。结合“数据存储技术”课程群，以一个完整的项目“教学管理信息系统”对知识结构进行序化和整理，并有效结合讨论式教学、引导文教学等多种教学方法，从“教”学生，逐步过渡到学生“学”，充分体现“以学生为主体”的教学理念，将“教、学、做”融为一体，极大地调动了学生的学习热情，提升了学生的自学能力，以进一步增强教学效果。

2．教学手段

课程组教师根据计算机等相关专业实际培养需求，编写《数据库原理及应用》教材，目前已出版第二版，并据此编制课件。通过多媒体演示，使教学图、文、声并茂，并通过动画为学生演示数据库的创建、查询、操作过程，增强教学的直观性、生动性，使学生有融入项目的实际感受，激发学生的学习兴趣和主动性，提高了教学质量。

除此之外，一是建设了省级精品资源共享课“数据库原理及应用”，网站内容包括教学大纲、教案、多媒体课件、习题及解答等。通过上述网站，方便学生随时随地进行学习，并能与教师进行实时互动交流；二是充分利用专业优势，拓展信息获取途径，于“学者网”上建立《数据库原理及应用》课程群，学生通过加入课程学习，可以在线提交作业和实验等，并与本专业其他学者进行团队协作学习，及时掌握数据库系统的发展动态，显著开拓学生的视野。

四、教学内容及目标

教学内容		教学目标		学时分配
第一章数据库概论
第一节数据库系统概述		理解		1
第二节数据模型		掌握		1.5
第三节数据库系统体系结构		掌握		0.5
重点: 1. 数据、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统和数据库系统； 2. 数据管理技术的发展； 3. 数据模型:数据模型三要素； 4. 概念模型的表示方法:实体-联系模型（E-R图的表示方法）。难点: 5. 数据库系统的三级模式结构； 6. 数据的逻辑独立性和物理独立性。
衡量学习是否达到目标的标准:能否熟练掌握所要求的重点和难点。
第二章关系模型与关系运算
第一节关系数据结构及形式化定义		掌握		0.5
第二节关系的完整性约束		掌握		0.5
第三节关系操作		掌握		0.5
第四节关系代数		掌握		2.5
第五节查询优化		理解		0.5
第六节关系演算		了解		0.5
重点: 1．关系模型； 2．关系数据结构及形式化定义:域、笛卡尔积、元组、关系、侯选码、主码、外码、关系模式、关系数据库； 3．关系的完整性约束:实体完整性、参照完整性、用户自定义的完整性。难点: 1．关系代数:并、交、差、广义笛卡尔积4种传统的集合运算；选择、投影、连接、除3种专门的关系运算； 2．关系演算:元组关系演算；域关系演算； 3. 查询优化:关系代数的优化算法。
衡量学习是否达到目标的标准:能否熟练掌握所要求的重点和难点。
第三章关系数据库标准语言SQL
第一节 SQL概述		理解		0.5
第二节数据定义		掌握		2
第三节数据查询		掌握		6.5
第四节数据更新		掌握		1
第五节视图		掌握		1
重点: 1．SQL的特点及SQL的体系结构； 2．数据定义:创建、修改和删除基本表，创建和删除索引； 3．单表查询:选择表中的若干列、选择表中的若干元组、查询结果排序、分组； 4．连接查询:等值连接、自身连接、外连接、复合条件连接。难点: 1．嵌套查询:带IN谓词的子查询；带比较运算符的子查询，带谓词的子查询； 2．数据更新:插入、删除、修改； 3．视图:定义视图、查询视图、更新视图、删除视图。
第四章数据库安全和完整性
第一节数据库的安全性控制掌握 2
第三节数据库的完整性约束		掌握		2
重点: 1. 利用SQL及T-SQL实现授权、创建角色、建立视图； 2. DBMS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。需要举一反三:用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件； 3. 创建规则。难点: 1. 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，理解并掌握存取规则； 2. RDBMS实现完整性的策略，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如何进行处理，以确保数据的正确与有效。其中比较复杂的是参照完整性的实现机制； 3. 理解触发器的作用，掌握创建DML触发器的方法。
衡量学习是否达到目标的标准:能否熟练掌握所要求的重点和难点，关键是在实际应用中可以保证数据库的安全和完整性。
第五章事务并发控制与恢复技术
第一节事务的概念掌握 0.5
第二节并发控制技术		掌握		2
第三节数据库的恢复技术		掌握		1.5
重点: 1. 事务的ACID属性 2. 并发操作产生的数据不一致性 3. 并发调度的可串行性概念 4. 封锁协议与数据一致性的关系难点:在实际的DBMS中，封锁的使用。
衡量学习是否达到目标的标准: 能否熟练掌握所要求的重点和难点，关键是把所学的知识和上章的知识联系起来，在实际应用中，提升对这些技术的理解和掌握，保证数据的完整性、安全性和一致性，提高抗故障、抗灾难的能力。
第六章关系数据库的规范化理论
第一节问题的提出		理解		1
第二节关系规范化		掌握		3.5
第三节关系模式的分解准则		掌握		0.5
重点: 1. 规范化理论的重要意义。 2. 深刻理解数据依赖、范式等的基本概念，牢固掌握从1NF、2NF、 3NF和BCNF的定义，从而明确规范化的含义和作用。 3. 需要举一反三:四个范式的理解与应用，各个级别范式中存在的问题（插入异常、删除异常、数据冗余）和解决方法； 4. 关系模式分解的“等价”性准则。难点: 1. 能够根据应用语义，完整地写出关系模式的数据依赖集合，分析出关系模式的候选码、主属性、非主属性等，据此分析出某个关系模式属于第几范式； 2. 掌握低级范式规范化为高级范式的方法。
衡量学习是否达到目标的标准: 能否熟练掌握所要求的重点和难点，要求能够针对实际应用进行规范化设计。
第七章数据库设计
第一节需求分析		掌握		0.5
第二节概念结构设计		掌握		1.5
第三节逻辑结构设计		掌握		1
第四节物理结构设计		掌握		0.5
第五节数据库的实施、运行和维护		掌握		0.5
重点: 1. 掌握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，这是数据库设计过程中最重要的两个环节； 2. 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原则。难点:技术上的难点是E-R图的设计和数据模型的优化，包括对现实世界进行抽象的能力，提取实体、属性、实体型之间的联系，正确划分实体与属性的能力。真正的难点是理论与实际的结合。
第八章数据库编程
第一节 T-SQL基础	掌握		0.5
第二节 ODBC和ADO编程	掌握		0.5
第三节 JDBC编程	掌握		1
重点和难点: 本章不需要重点讲述，关键是在前面章节学习中，逐步熟悉VS.NET、Eclipse与SQL Server相结合的系统开发。
衡量学习是否达到目标的标准:可否利用VS.NET、Eclipse与SQL Server数据库管理系统进行小型的数据库系统开发。

五、推荐教材和教学参考资源

选用教材:

1. 闫大顺、石玉强.《数据库原理及应用》.北京:中国农业大学出版社,2017