數據庫原理教學大綱

數據庫原理

正文/葉

課程名稱:數據庫原理

英文名:數據庫原理

課程號。: 250013

學期:第四或第五學期

學時/學分:64學時/4學分

課程類型:專業(yè)必修課

課程專業(yè):計算機學院所有專業(yè)

一、課程的目的和任務

數據庫技術是計算機科學的一個重要分支，已經成為信息基礎設施的核心技術和重要基礎。數據庫技術作為最有效的數據管理手段，極大地促進了計算機應用的發(fā)展。本課程系統(tǒng)講述了數據庫系統(tǒng)的基本理論、基本技術和基本方法，為軟件和應用程序開發(fā)人員提供了必要的數據庫知識。

通過本課程的學習，學生可以系統(tǒng)地掌握數據庫系統(tǒng)的基本原理和技術。在掌握數據庫系統(tǒng)基本概念的基礎上，要求熟練使用SQL語言對某個數據庫管理系統(tǒng)(如SQL Server、Oracle)進行數據庫操作；掌握數據庫設計方法和步驟，具備設計數據庫模式和開發(fā)數據庫應用系統(tǒng)的基本能力；通過具體案例了解數據庫技術在電力企業(yè)信息化中的應用。

二、課程的基本要求和特點

通過本課程的學習，學生應掌握數據庫系統(tǒng)的基本概念、基本原理、設計方法和實現技術，并具備初步分析實際數據庫應用的能力。本課程培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的基本能力，培養(yǎng)工程實踐型人才，為以后從事相關領域的工作打下堅實的基礎。

本課程包括課堂教學和實踐教學。

課堂教學的主要內容:數據庫系統(tǒng)的基本概念、數據模型和概念模型、關系數據庫、關系數據庫標準語言、關系數據庫理論、數據庫設計、數據庫安全、數據庫保護和數據庫新技術介紹。

實踐教學主要內容:通過SQL Server Management Studio創(chuàng)建和管理數據庫，通過SQL語句創(chuàng)建和管理數據表，查詢單個表，復雜查詢，創(chuàng)建和使用視圖，存儲過程，觸發(fā)器，實現數據完整性，數據庫安全，數據庫索引，電網設備搶修物資管理數據庫設計。

三、本課程與其他課程的關系

本課程的前提課程為高級語言程序設計(C)、C++或JAVA)、數據結構、離散數學，后續(xù)課程為高級數據庫技術、大數據系列課程等。

四、課程的主要內容

下表列出了課程的內容組織結構:

前言

關系數據庫

關系數據庫標準語言

數據庫安全

存儲過程、觸發(fā)器和數據庫完整性

基礎文章

實驗1:通過SQL Server管理工作室創(chuàng)建和管理數據庫

實驗2通過SQL語句創(chuàng)建和管理數據表

實驗3單表查詢

實驗4復雜探究

實驗5中視圖的創(chuàng)建和使用

實驗6存儲過程

實驗7觸發(fā)器

實驗8實現數據完整性

實驗9數據庫安全性

關系數據庫設計理論

數據庫設計

設計和

應用文章

實驗11電網設備搶修物資管理數據庫的設計

指數

數據庫保護

系統(tǒng)章節(jié)

實驗10指數

數據庫新技術

新技術文章

每章的要求和內容如下:

第一章導言

教學要求:

理解:了解數據管理發(fā)展的歷史，數據庫系統(tǒng)的架構和功能，數據模型的基本概念。

碩士:掌握數據庫系統(tǒng)的三級模式和二級鏡像的架構，數據庫系統(tǒng)的邏輯獨立性和物理獨立性，以及數據庫、數據庫管理系統(tǒng)和數據庫系統(tǒng)的概念。

難點:本章的難點是掌握大量數據庫領域的基本概念。有些概念剛開始會覺得很抽象，但沒關系。隨著學習的逐步推進，這些抽象的概念會在后面的章節(jié)中逐漸變得清晰具體。此外，數據庫系統(tǒng)架構也是本章的難點。

教學要點:

1)數據管理技術的發(fā)展

2)數據庫系統(tǒng)結構

3)數據庫、數據庫管理系統(tǒng)和數據庫系統(tǒng)

4)數據庫技術的發(fā)展

第二章:關系數據庫

教學要求:

理解:關系演算的基本概念和操作

掌握:掌握關系數據結構及其定義；三種完整性約束關系的概念；關系代數和關系代數中的各種運算。

難點:因為關系代數比較抽象，所以在學習過程中一定要結合具體的例子。

教學要點:

1)關系模型(包括關系數據結構、關系操作集和關系完整性約束)

2)關系代數和關系運算(包括并、交、差、選擇、投影、連接、除法、廣義笛卡爾積等。)

第三章結構化查詢語言

教學要求:

理解:SQL語言的歷史和特點，視圖的作用。

理解:在使用具體的SQL語句時，可以有意識地與關系代數進行比較，了解它們之間的關系以及各自的特點。

高手:熟練正確使用SQL完成數據庫定義、查詢、插入、刪除、更新、查看等操作。

難點:用SQL語言正確完成復雜查詢，掌握SQL語言強大的查詢功能。

教學要點:關系數據庫語言SQL，包括:

1)數據定義

2)數據查詢

3)數據操作

4)視圖

第四章存儲過程、觸發(fā)器和數據完整性

教學要求:

了解:了解在SQL Server中實現數據完整性的方式方法，包括默認值約束和規(guī)則。

理解:理解存儲過程和觸發(fā)器的概念和功能，進一步理解數據完整性的概念。

掌握:掌握在SQL Server中用SQL語句實現存儲過程和觸發(fā)器的過程，掌握DBMS完整性控制機制的三個方面，即完整性約束的定義、完整性約束的檢查和默認響應。

難點:存儲過程和觸發(fā)器的實現。

教學要點:

1)1)SQL Server的編程結構

2)存儲過程

3)觸發(fā)

4)數據完整性，包括約束、默認值、規(guī)則和用戶定義的完整性

第五章是關系數據庫的設計理論

教學要求:

理解:了解什么是“壞”數據庫模式，模式的插入異常和刪除異常是什么，規(guī)范化理論的意義。

大師:牢牢把握數據依賴的基本概念，范式的概念，從1NF到4NF的定義，標準化的意義和作用。需要舉一反三:對四種范式的理解和應用，各級范式中的問題(插入異常、刪除異常、數據冗余)和解決方案，分解成第三種范式而不丟失并保持功能依賴的算法。

難點:根據應用語義，可以完整寫出關系模式的數據依賴集，根據數據依賴分析某個關系模式屬于哪個范式；不同層次范式之間的關系及其證明。

教學要點:

1)關系數據庫邏輯設計中可能出現的問題

2)數據依賴的基本概念(包括函數依賴、平凡函數依賴、非平凡函數依賴、部分函數依賴、完全函數依賴、轉移函數依賴的概念；代碼、候選代碼和外部代碼的概念和定義；多值依賴的概念)

3)范式的概念、1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF的概念及其判斷方法

4)阿姆斯特朗的數據依賴公理系統(tǒng)

5)模式分解算法

第六章指標

教學要求:

了解:索引的概念，包括聚簇索引、非聚簇索引、聚簇索引和非聚簇索引的不同結構，主鍵和索引的關系，以及DBMS在查詢中應用索引的基本原理。

高手:SQL Server中索引操作的實現。

教學要點:

1)指數的概念

2)2)SQL Server中的索引結構及其實現

第七章數據庫設計

教學要求:

理解:數據庫設計的步驟，設計目標，具體設計內容，設計描述，每一步的設計方法。

掌握:掌握數據庫的概念結構和邏輯結構的設計是數據庫設計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)。牢牢掌握用E-R圖表示概念模型的方法，掌握E-R圖的設計以及從E-R圖到關系模型的轉換。

難點:技術難點是E-R圖的設計和數據模型的優(yōu)化，包括抽象現實世界的能力，提取實體、屬性和實體之間的關系，正確劃分實體和屬性的能力。真正的難點在于理論和實踐的結合。學生普遍缺乏解決實際問題的實踐經驗和能力，尤其缺乏應用領域的知識。但數據庫設計需要設計人員對應用環(huán)境和專業(yè)業(yè)務有具體深入的了解，才能設計出符合特定領域要求的數據庫及其應用系統(tǒng)。

教學要點:

1)數據庫設計的概念和特點

2)數據庫設計的基本步驟，數據庫設計過程中數據字典的內容，數據庫設計各階段的設計目標、具體設計內容、設計描述和設計方法。

第八章數據庫安全

教學要求:

理解:了解數據庫安全的概念，實現安全的基本途徑和方法，以及視圖機制在數據庫安全保護中的作用。

掌握:在SQL Server中實現安全性的方法，包括用戶管理、角色管理，以及在SQL中使用GRANT語句和REVOKE語句實現數據庫的獨立訪問控制功能。

難點:SQL Server中數據庫用戶和登錄用戶的區(qū)別和聯系。

教學要點:

1)數據庫安全的概念

2)訪問控制技術、視圖技術和審計技術

3)安全在3)SQL Server中的實現，包括數據庫用戶和登錄用戶的概念、用戶管理、角色管理、權限管理、架構。

第九章數據庫保護

教學要求:

理解:了解并發(fā)控制子系統(tǒng)和數據恢復子系統(tǒng)對DBMS的重要性，了解不同故障的類型和恢復方法。

掌握:牢牢掌握事務的基本概念和ACID屬性，用SQL語句掌握事務的定義、提交或回滾；把握并發(fā)操作導致的數據不一致的確切含義(修改丟失、不可重復讀取、讀取“臟數據”)；封鎖協議與數據一致性的關系；并發(fā)調度的可串行化概念；掌握日志文件在數據庫恢復中的重要作用；系統(tǒng)故障和媒體故障的恢復技術和方法；掌握SQL Server提供的數據恢復技術和方法；能夠正確制定系統(tǒng)的恢復策略，保證數據庫系統(tǒng)在遇到故障時能夠及時恢復正常運行，提高抵御故障和災難的能力。

難點:兩級鎖協議與序列化的關系，兩級鎖協議與死鎖的關系。數據庫的事務管理策略(數據庫恢復策略和并發(fā)控制策略)與DBMS緩沖區(qū)管理策略和事務一致性水平密切相關。

教學要點:

1)交易的概念和定義

2)數據庫并發(fā)控制的基本概念和實現技術，包括阻塞技術、阻塞協議、活鎖和死鎖的概念、并發(fā)調度的可串行化、沖突可串行化調度、兩階段鎖定協議、阻塞粒度和有意鎖定。

3)數據庫恢復技術，包括內存結構、數據恢復原理和實現方法、故障類型和實現方法。

4)SQL Server數據庫備份和恢復技術。

第十章數據庫技術的新發(fā)展

教學要求:

了解:了解數據倉庫的概念、多維數據模型和設計方法，了解數據挖掘的概念、分析方法和常用技術，了解數據庫技術的研究熱點和發(fā)展方向。

教學要點:

1)數據倉庫

2)數據挖掘

3)數據庫技術的研究與發(fā)展

動詞 （verb的縮寫）時間分配(64小時4學分，包括48小時講課和16小時實驗)

章節(jié)

內容

授課時間

實驗時間

一個

前言

2

2

關系數據庫

六

三

結構化查詢語言

六

11

四

存儲過程、觸發(fā)器和數據完整性

四

四

五

關系數據庫設計理論

六

六

指數

2

一個

七

數據庫設計

六

6(課后完成)

八

數據庫安全

2

九

數據庫保護

六

10

數據庫新技術

六

運動

2

總計

48

課內16，課后6

六、考核方法和評分方法

考核方式:閉卷考試；

評分方法:

1)書面作業(yè)、計算機實驗和考勤20%

2) 80%的期末閉卷筆試(包括70%的期末閉卷筆試和30%的計算機基礎考試)。

數據庫原理實驗教學大綱

數據庫原理

課程號。: 1305013

總課時:64總學分:4

總實驗學時:16個總實驗學分:

計算機科學與技術。開學時間:初三，第一學期

一、實驗班的性質和目的

實驗性質:專業(yè)課

課程性質:輔助課程

實驗目的:

數據庫原理是一門實踐性很強的專業(yè)課。本實驗課程的目的是讓學生掌握數據庫系統(tǒng)的基本概念、原理和技術，理論聯系實際，應用現有的數據建模工具和數據庫管理系統(tǒng)軟件，以規(guī)范、科學的方式完成一個小型數據庫的設計和實現。

本課程實驗的主要任務是:

1.通過學習，學生可以加深對理論知識的理解，掌握數據庫設計和使用的基本技能。

2.把實際應用相關問題貫穿于每個實驗，重點培養(yǎng)學生的數據庫設計能力和實踐能力，培養(yǎng)良好的實驗習慣。

3.通過驗證實驗，學生熟悉并使用SQL SERVER數據庫管理系統(tǒng)，掌握如何使用SQL Server建立數據庫、關系表、數據完整性、索引、視圖、數據查詢、數據更新、用戶權限管理、數據備份和恢復等。通過綜合設計實驗，學生可以靈活運用所學知識，按照給定的要求實現圖書館管理系統(tǒng)的數據庫設計，基本掌握數據庫系統(tǒng)分析與設計的基本方法；掌握使用面向對象編程語言開發(fā)數據庫應用的過程。

4.掌握數據庫應用系統(tǒng)分析設計的基本方法，利用學生掌握一門面向對象編程語言開發(fā)數據庫應用的過程，進一步提高學生分析問題和解決問題的綜合能力。

二、實驗方法和手段

本實驗課以計算機實驗為主，每個學生獨立完成每個實驗。要求學生在實驗前認真預習實驗內容和要求，實驗課未完成的實驗可以課后在實驗室或個人電腦上完成。每個實驗都需要完成相應的實驗報告。

三.實驗項目匯總表

序列號

實驗項目

上課時間

實驗

類型

每組

總人數

實驗要求

一個

SQLServer2005的設置和配置

一個

測試和驗證

一個

選擇成為

2

數據庫的建立和管理

2

測試和驗證

一個

必須做

三

數據表的創(chuàng)建和管理

2

測試和驗證

一個

必須做

四

實現數據完整性和安全性

2

測試和驗證

一個

必須做

五

單表查詢

2

測試和驗證

一個

必須做

六

復雜查詢

2

測試和驗證

一個

必須做

七

視圖的創(chuàng)建和使用

一個

測試和驗證

一個

必須做

八

存儲過程

2

測試和驗證

一個

必須做

九

引發(fā)

2

測試和驗證

一個

必須做

10

索引和數據庫安全性

一個

測試和驗證

一個

必須做

11

圖書館管理系統(tǒng)的數據庫設計

四

全面的

一個

選擇為

總計

16(必需)

四、實驗內容

實驗1安裝SQLServer2005

一、實驗目的

第1-2天

系統(tǒng)分析和設計

上課8小時，課外8小時

第三天

系統(tǒng)設計與實現

上課4小時，課外4小時

第4-8天

系統(tǒng)實現

上課40小時，課外40小時

第9天

系統(tǒng)實現，報告編寫

上課4小時，課外4小時

第10天

報告撰寫和答辯

上課四小時

總課時

上課40小時

第四，評估方法

課程設計的等級評定以所選科目的難度、完成情況、設計報告為依據，等級評定采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級制或百分制。一般來說，設計的系統(tǒng)應滿足設計要求，并在設計過程的每個階段提供正確的文件(設計報告)。此外，設計的系統(tǒng)應具有友好清晰的界面；系統(tǒng)的數據庫要有一定的數據來驗證系統(tǒng)的正確運行；方案的整體結構和局部結構要合理；操作說明書(書)應清晰；設計報告應符合規(guī)范。

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書號:9787302410294