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1、数据库原理及应用教程教学大纲（2019）数据库原理及应用教学大纲 适用专业：计算机类 理论学时：32 实践学时：16一、课程说明1. 开课的意义，课程的性质、目的与任务数据库原理及应用是计算机相关专业的专业必修课，数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础。数据库技术作为数据管理的最有效的手段，极大的促进了计算机应用的发展。本课程主要讨论数据库系统的基本概念，基本原理，基本方法以及有关的应用。本课程系统讲述数据库系统的基础理论、基本技术和基本方法。数据库系统的基本概念、数据模型、关系数据库及其标准语言SQL、数据库安全性和完整性的概念和方法、关系规范化理论、数据库设计方法和步骤，
2、数据库恢复和并发控制等事务管理基础知识，关系查询处理和查询优化等。2. 课程的教学目标及要求数据库原理及应用内容的重点是数据库理论、技术及其在实际工程的应用。课程教学的基本要求是通过教学活动，使每一个学生较好地掌握课程的主要内容，能够运用数据库的理论、方法与技术解决相应的、一般的实际问题。3. 课程与其他课程的联系与分工数据库原理及应用是计算机系统与应用系统的核心技术和重要基础，与其他计算机课程联系紧密，但是数据库原理及应用这门课着重针对的是数据库技术进行系统的分析和讲解。4. 课程简表课程类型课时数考核方式（专业必修）48考试二、大纲本文（一）、课程内容与重点难点第一章 数据库系统概论1.
3、学习目标及要求掌握基本概念、尤其是三级模式，二级映像2. 课程内容第一节 数据库系统概述第二节 数据库技术的发展第三节 数据模型第四节 数据库的结构第五节 数据库系统的组成第六节 数据库与计算思维3. 重难点及学术观点重点：牢固掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法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等；对于如何通过E-R方法描述现实世界的概念模型要做到能够举一反三的程度，计算思维的培养和训练也是重点。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感到比较抽象，但不要紧，随着学习的逐渐推进，
4、在后续章节中，这些抽象的概念会逐渐变得清晰具体起来。此外，数据模型及数据库系统的体系结构也是本章的难点。4. 考核知识点1）数据库系统概论（数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据管理技术的产生和发展、数据库系统的特点）2）数据模型（数据模型的组成要素，概念模型，关系模型）3）数据库系统结构（数据库系统模式的概念、数据库系统的三级模式结构、数据库的二级映像功能与数据独立性、数据库系统的组成）。5. 考核要求所有的知识点都掌握第二章 关系数据库1. 学习目标及要求掌握概念和运算方法2. 课程内容 第一节 关系数据库模型和关系数据库第二节 关系模型的基本术语与形式化定义第三节 关系代数3.
5、重难点及学术观点重点：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。需要举一反三的是：关系代数（包括抽象的语言及具体的语言）；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）。难点：由于关系代数较为抽象，因此在学习的过程中一定要结合具体的实例进行学习。4考核知识点1) 关系模型概述，关系数据结构及形式化定义（关系，关系模式，关系数据库）2) 关系的完整性（实体完整性，参照完整性，用户自定义完整性）3) 关系代数（集合运算，关系运算）5. 考核要求所有知识点都考第三章 关系数据库标准语言SQL1. 学习目标及要求掌握概念和运算方法2 课程内容第一节 SQL概
6、述第二节 MySQL支持的数据类型第三节 数据定义功能第四节 数据查询功能第五节 视图第六节 数据更改功能3 重难点及学术观点重点：关系模型和关系数据库是数据库原理及应用课程的重点，第3章又是重点中的重点。要熟练正确的使用SQL完成对数据库的查询、插入、删除、更新操作。在使用具体的SQL时，能有意识地和关系代数、关系演算等语言进行比较，了解他们各自的特点。难点：用SQL语言正确完成复杂查询，掌握SQL语言强大的查询功能。因此在学习过程中一定要多练习，要在安装好的数据库系统上进行实际操作，检查你的答案，你查询的结果是否正确。只有通过大量练习才能真正达到举一反三的熟练程度。4考核知识点1) SQL
7、概述2) SQL数据定义3) SQL查询（单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询）4) SQL数据更新（插入数据、修改数据、删除数据）5) 视图(SQL创建视图、查询视图、更新视图、视图意义)5考核要求 重点掌握SQL的使用 第四章 关系数据库理论1学习目标及要求掌握关系规范化理论和查询优化策略2 课程内容第一节 关系模式设计的问题第二节 函数依赖第三节 范式第四节 关系模式的分解准则第五节 查询处理与优化3重难点及学术观点重点：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。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3NF的定义，规范化的含义和作
8、用。需要举一反三的：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。查询优化理论。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及其证明。4考核知识点1) 关系模式的冗余和异常问题2) 规范化（函数依赖、码、范式、2NF、3NF）5考核要求 概念需要认真研究第五章 数据库设计1学习目标及要求掌握概念2 课程内容第一节 数据库设计概述第二节 需求分析第三节 概念模型设计第四节 逻辑模型设计第五节 物理结构设计第六节 数据运行与维护3重难点及学术观点重点：掌握数据库设计步骤和数据
9、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。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。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。同学们一般缺乏实际经验，缺乏对实际问题解决的能力。特别是缺乏应用领域的知识。而数据库设计需要设计人员对应用环境、专业业务有具体深入的了解，这样才能设计出符合具体领域要求的数据库及其应用系统。4考核知识点1) 数据库设计的基本步
10、骤2) 需求分析3) 概念结构设计4) 逻辑结构设计5) 物理设计6) 数据库的实施和维护5考核要求 概念需要认真研究第六章 数据库安全性1学习目标及要求掌握概念和运算方法2 课程内容第一节 安全性问题第二节 数据库安全控制第三节 MySQL的安全机制第四节 Oracle的安全机制第五节 安全数据库的研究方向3重难点及学术观点重点：使用SQL中的GRANT 语句和 REVOKE 语句来实现数据库的实现自主存取控制功能。使用SQL中CREATE? ROLE语句创建角色，用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。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
11、规则，同学们要理解并掌握存取规则为什么要这样规定。4考核知识点1) 数据库安全性控制（用户标识和鉴别，存取控制，自主存取控制方法，强制存取控制方法，视图机制，审计，数据加密）2) 统计数据库安全性5考核要求 概念和SQL语句需要掌握第七章 数据库完整性1学习目标及要求掌握概念和运算方法2 课程内容第一节 数据库完整性概述第二节 完整性约束条件第三节 完整性控制与实现3重难点及学术观点重点：牢固掌握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。需要举一反三的：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
12、关的完整性。难点：RDBMS如何实现完整性的策略，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。4考核知识点1) 实体完整性2) 参照完整性3) 用户定义完整性5考核要求 概念和SQL语句需要掌握第八章 数据库恢复技术1学习目标及要求掌握概念2 课程内容第一节 事务概述第二节 数据库恢复概述第三节 故障的种类第四节 恢复的实现技术第五节 恢复策略第六节 具有检查点的恢复技术第七节 数据库镜像3重难点及学术观点重点：牢固掌握事务的基本概念和事务的ACID性质。要掌握数据库故障恢复的策略和方法。
13、数据库恢复的基本原理是数据备份，它貌似简单，实际却很复杂。数据库的事务管理策略（不仅有数据库恢复策略，还有并发控制策略）和DBMS缓冲区管理策略、事务一致性级别密切相关，同学们要在学习完这些知识后把这些问题联系起来，提升对这些技术的理解和掌握。难点：对于刚刚学习数据库的学生来讲并不体会数据库故障恢复的复杂性和重要性。掌握日志文件的使用，系统故障、介质故障的恢复方法。在实际工作中，则必须正确了解所用的DBMS产品提供的恢复技术和恢复方法，并且能够根据这些机制正确制定系统的恢复策略，以保证数据库系统7*24小时正确运行。保证数据库系统在遇到故障时能及时恢复正常运行，提高抗故障抗灾难的能力。4考核知
14、识点1) 事务的基本概念2) 故障的种类3) 恢复的实现技术（数据转储、登记日记文件）4) 恢复策略（事务故障的恢复，系统故障的恢复，介质故障的恢复）5) 具有检查点的恢复技术6) 数据库镜像5考核要求 概念需要认真研究第九章 并发控制1、学习目标及要求掌握概念2、课程内容第一节 并发控制概念第二节 封锁第三节 活锁和死锁第四节 并发调度的可串行性第五节 两段锁协议第六节 封锁的粒度3、重难点及学术观点重点：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 难点：死锁的预防与解除。4、考核知识点1) 并发控制概述2) 封锁协议3) 活锁
15、和死锁5、考核要求 概念需要认真研究第十章 数据管理技术前沿1、学习目标及要求 熟悉大数据的有关概念和应用，了解NoSQL和NewSQL数据库2、课程内容 第一节 大数据的兴起 第二节 大数据处理平台和框架 第三节 数据库面临的挑战 第四节 NoSQL数据库 第五节 NewSQL数据库3、重难点及学术观点重点：掌握大数据当前应用和发展的趋势，学会大数据平台的搭建，掌握NoSQL数据库难点：大数据平台的搭建和分析4、考核知识点 1）大数据的特点 2）大数据的主要平台 3）NoSQL和NewSQL数据库5、考核要求 概念需要认真研究第十一章 案例1、学习目标及要求综合之前所学的基本知识、基本理论、
16、基本技术管理和设计数据库三、各教学环节学时分配数据库原理及应用理论课程学时一览表章节内容学时总计理论实践第一章数据库系统概论440第二章关系数据库440第三章关系数据库标准语言SQL1064第四章关系数据库理论440第五章数据库设计440第六章数据库安全性422第七章数据库完整性422第八章数据库恢复技术422第九章并发控制422第十章数据库管理技术前沿220第十一章案例404合计483216数据库原理及应用实验课学时一览表序号实验名称开设类别实验学时对应教材章节实验1数据库的创建与管理必修1第3章实验2表、索引与视图的基础操作必修2第3章实验3SQLselect查询操作必修4第3章实验4SQ
17、L数据更新操作必修2第3章实验5数据库存储和优化必修1第5章实验6数据库安全性必修2第6章实验7数据库完整性必修2第7章实验8数据库备份和恢复技术必修2第8章实验9数据库并发控制选修1第9章实验10数据库应用系统设计与开发选修16第12章总计16四、实验内容及教学器材设备1. 交互式SQL2. 数据库安全性控制3. 数据库完整性控制4. 数据库综合设计实验使用MySQL 5.7 进行操作五、对学生自学和作业要求1. 作业要自己完成2. 课堂未掌握的内容课后要多看书消化,加强实验操作六、成绩考核方式 1. 成绩评定总则 全面考核学生在课程学习各个环节的理解、掌握和参与情况 2. 平时成绩评定 平
18、时成绩考勤成绩作业成绩+课堂讨论成绩 3. 期末考核评定 课程成绩平时成绩(20%)+期中成绩（30%)+期末成绩(50%)七、附录1、教材及参考书：（1）教材 数据库原理及应用 曾凤生、郑燕娥编著，中国铁道出版社 2019年10月（2）参考书（1）J.D.Ullman, J Widom，A First Course in Database Systems，Pretice Hall, 1997本书是美国斯坦福大学（Stanford University） 计算机系本科生的第1门数据库课程教材。（2）王珊 萨师煊编著，数据库系统概论第5版 高教出版社 2014年9月（3）王珊数据库系统概论第五版实验指导与习题解析高等教育出版社 2015年7月（4）杨冬青 李红燕等译数据库系统概念原书第6版 机械工业出版社 2012年12月 （5）数据库系统原理及应用教程（第4版）苗雪兰 刘瑞新 邓宇乔 宋歌等编著 机械工业出版社 2015年7月（6）数据库系统教程（第3版）施伯乐 丁宝康 汪卫 编著 高等教育出版社 2008年2、实践性教学环节及要求（1）学生能够运用所学的理论知识设计数据库（2）学生能够通过数据库概念模型设计出逻辑模型（3）学生能够从逻辑模型转化成相应的表及视图，懂得表之间的关联。执笔人： 审核人： 制定（修订）时间：请勿盗版 尊重作者