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数据库原理课程教学大纲
一、课程教学目标数据库原理是计算机科学与技术相关专业的必修课，是本科阶段最为重要的核心课程之一，对培养学生的工程思维能力及解决问题的能力具有重要作用通过本课程教学，使学生深入了解数据库系统的基本概念和常用术语，理解数据模型和数据库系统的三级模式结构，学会熟练运用SQL语言进行数据查询和更新等操作，理解并掌握数据库安全性和完整性的概念、意义和方法，理解关系数据理论，掌握数据库设计方法以及数据库恢复和并发控制等事务管理基础知识，旨在培养并提高学生对数据库系统的综合运用能力、对数据库系统中的理论和实际问题的理解分析和解决问题的能力，并为学生后续课程的学习和将来从事数据库系统、信息系统、Web系统、互联网+平台系统等的研究、开发与应用奠定知识基础
1.认知方面1了解《数据库原理》这门课程的性质、地位和价值；2了解数据库系统的基本概念和常用的数据模型，理解数据库系统的三级模式结构和二级映像功能；3了解关系数据库的特点，理解关系数据结构和关系代数理论；4理解并掌握数据库安全性、完整性、查询优化、数据库恢复和并发控制的相关概念、意义和常用方法及技术；5理解关系数据理论，掌握数据库设计的方法和步骤；
2.技能方面6通过本课程学习，学生能够熟练使用SQL语言在某一个关系数据库管理系统上进行数据定义、查询和更新等操作；7理解关系数据理论，掌握数据库设计的方法和步骤，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；8能够熟练运用所学的数据库安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等方法和技术维护数据库的安全性、完整性和正常运行9通过分组完成数据库综合设计实验，培养学生分析问题、解决问题的能力和团结、协作的团队精神
3.情感方面重点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处理难点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【教学内容】第一节关系数据库的三类完整性约束的定义、检查和违约处理
一、数据库完整性的概念
二、DBMS完整性控制机制
三、实体完整性定义、检查和违约处理
四、参照完整性定义、检查和违约处理
五、用户定义的完整性定义、检查和违约处理第二节完整性约束命名子句、断言和触发器
一、完整性约束命名子句的定义、修改与删除
二、断言的创建和删除
三、触发器的定义、激活与删除第六章关系数据理论【教学目标】通过本章教学，使学生了解什么是一个“不好”的数据库模式，什么是模式的插入异常、删除异常和修改异常以及数据冗余，规范化理论的重要意义，掌握数据依赖的基本概念（包括函数依赖、平凡函数依赖、非平凡的函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念；码、候选码、外码的概念和定义；），范式的概念，牢固掌握INF、2NF、3NF、BCNF的概念和判定方法需要举一反三的是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）和解决方法通过学习关系数据库规范化理论，能够为后面数据库设计中的逻辑结构设计提供理论依据和指导【重点难点】重点规范化理论的重要意义，数据依赖的基本概念，范式的概念，从1NF到BCNF的定义，规范化的含义和作用难点能够根据关系数据理论，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，并进一步分解关系模式为高一级范式【教学内容】第一节函数依赖、码和范式
一、关系数据理论研究的背景
二、函数依赖的定义和分类
三、码的定义及相关概念
四、范式的定义和规范化第二节INF、2NF、3NF、BCNF
一、1NF的定义
二、2NF的定义和分解
三、3NF的定义和分解
四、BCNF的定义和分解第三节数据依赖的公理系统
一、Armstrong公理系统的定义
二、Armstrong公理系统的推理规则【课后作业】
1.规范化理论对数据库设计有什么指导意义？第七章数据库设计【教学目标】通过本章教学，使学生了解数据库设计的特点，数据库物理设计内容和评价，数据库的实施和维护，牢固掌握数据库设计方法和步骤，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设计内容、设计描述、设计方法等，需要举一反三的是E-R图的设计，E-R图向关系模型的转换使学生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，能在实际工作中运用这些知识、技术和方法，设计符合应用需求的数据库及其应用系统在后续学习中，让学生分组开发设计一个具体的数据库，并写出设计报告【重点难点】重点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要在完成本章习题的基础上认真完成课程设计体会这些要点，从而真正掌握本章讲解的知识、方法和技术【教学内容】第一节数据库设计的特点和方法
一、数据库设计的特点
二、数据库设计方法
三、数据库设计过程中的各级模式第二节数据库设计的基本步骤
一、需求分析
二、概念结构设计
三、逻辑结构设计
四、物理结构设计
五、数据库的实施和维护【阅读书目】Michael J.Hernandez（迈克尔・J•埃尔南德斯）著，盛杨燕译.自己动手设计数据库[M].北京电子工业出版社，2015第八章关系查询处理和查询优化【教学目标】通过本章教学，使学生了解查询处理的基本步骤（包括查询分析、查询检查、查询优化和查询执行），牢固掌握什么是关系系统的查询优化以及查询优化的方法，需要举一反三的是能够画出一个查询的语法树以及优化后的语法树【重点难点】重点查询处理各个步骤的主要功能，能够把SQL语句转换成查询树，对查询树进行代数优化，转换成优化的查询树难点能运用本章学习的查询优化知识，对于比较复杂的查询，尤其是涉及连接和嵌套的查询，写出适合RDBMS自动优化的SQL语句对于RDBMS不能优化的查询需要重写查询语句，进行手工调整以优化性能不要把优化的任务全部放在RDBMS上【教学内容】第一节关系数据库系统的查询处理
一、查询处理的步骤
二、实现查询操作的算法示例第二节关系数据库系统的查询优化
一、查询优化概述
二、一个实例第三节代数优化
一、关系代数表达式等价变换规则
二、查询树的启发式优化第四节物理优化【课后作业】
1.试述查询优化在关系数据库系统中的重要性和可能性？
2.对于一个给定的查询问题会有多少种等价的实现办法，能否找出一个与之等价而操作时间又少的表达式？第九章数据库恢复技术【教学目标】通过本章教学，使学生了解数据库恢复技术的重要性，针对不同的故障类型，掌握恢复数据库的策略和方法；掌握事务的基本概念和事务的ACID性质【重点难点】重点事务的基本概念，事务的ACID性质，数据库故障恢复的策略和方法难点日志文件的使用，系统故障、介质故障的恢复方法【教学内容】第一节事务的基本概念
一、事务
二、事务的ACID特性第二节故障的种类
一、事务内部的故障
二、系统故障
三、介质故障
四、计算机病毒第三节恢复的实现技术和恢复策略
一、数据转储、
二、登记日志文件
三、事务故障的恢复
四、系统故障的恢复
五、介质故障的恢复【课后作业】
1.设想一下，如果没有数据库恢复技术会出现什么样的结果？第十章并发控制【教学目标】通过本章教学，使学生了解数据库并发控制技术的必要性和重要性，以及并发控制的基本概念，牢固掌握并发操作产生的数据不一致性的情况（包括丢失修改、不可重复读、读“脏数据”）的确切含义，封锁的类型及不同封锁类型的性质和定义【重点难点】重点并发操作产生的数据不一致性的确切含义；封锁协议与数据一致性的关系；并发调度的可串行性概念难点两段锁协议与串行性的关系、与死锁的关系【教学内容】第一节并发控制带来的数据不一致性
一、丢失修改
二、不可重复读
三、读“脏”数据第二节封锁与封锁协议
一、封锁
二、一级、二级、三级封锁协议第三节活锁和死锁
一、活锁
二、死锁
三、死锁的诊断和解除第四节并发调度的可串行性
一、可串行调度
二、冲突可串行化调度第五节两段锁协议【课后作业】
1.为什么数据库管理系统必须要提供并发控制机制调动学生学习的积极性，注重通过在解决实际问题中启发学生获取知识，激发学生对课程和专业的兴趣，引导他们树立自信心，增强克服困难的意志，培养乐于与他人合作、健康向上的品格
二、课程教学内容及要求
1.以工作和生活中常见的数据库应用系统为现实依据，逐步展开对数据库系统的基本概念、基本原理进行讲解在保证该课程教学的科学性和系统性的前提下，突出数据库标准语言SQL的实用性有关本课程的基本概念、基本知识和基本技能，作为教学的重点内容，要求学生牢固掌握并熟练运用
2.坚持理论密切联系实际讲授时，尽可能借助日常工作生活中的一些典型实例,深入浅出地阐明其基本原理，旨在拓展学生的思路，并积极引导学生提高认知水平和技术能力
3.课堂讲授实行启发式，力求做到少而精，突出重点将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置，针对晦涩难懂的原理性知识力求采用流动图形的方法逐步引导学生建立正确的思维逻辑，重点部分力求全面、详细、明确
4.坚持上机练习和课后练习是教好、学好本门课程的关键在整个教学过程中,将根据正常教学进度布置一定量的上机实验和课后作业，要求学生按时并高质量的完成，同时对某些实验环节，要求学生完成实验并提交实验报告
5.在部分实验环节，需要学生分组合作，针对一个较为复杂的现实问题，能够综合运用所学过的数据库知识来分析、设计并开发出一个数据库应用系统在此过程中，要求学生充分发挥主观能动性和团结协作精神，注重分析问题、解决问题能力的培养，体现课程学习的专业水平和深度
三、课程教学重点和难点重点数据库系统的有关基本理论和基本概念，关系数据库标准语言SQL的应用,数据库的安全性和完整性的理论和实践操作，关系数据理论在数据库设计中的具体应用难点SQL连接查询和复杂查询，关系数据理论在数据库设计过程中的应用，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
四、课程考试形式和要求根据专业人才培养方案，该课程考核为考试形式，依据课程性质，采用闭卷形式进行课程考试成绩由“平时成绩”（占30%）和“期末成绩”（占70%）构成其中，平时成绩以学生平时出勤、作业及实验报告完成情况予以评分；期末成绩主要考查数据库原理的基本知识和基本理论，测评学生的理解、判断、分析和综合应用等能力
五、课程教学时数分配章目教学内容备注教学时数教学方式或手段课后作业形式第一章数据库概述6讲授（多媒体）思考题习题第二章关系数据库6讲授（多媒体）思考题习题第三章12讲授（多媒体）习题关系数据库标准语言SQL第四章数据库安全性4讲授（多媒体）习题第五章数据库完整性2讲授（多媒体）习题第六章关系数据理论10讲授、讨论、答疑思考题习题第七章数据库设计8讲授（多媒体）习题第八章2讲授（多媒体）关系查询处理和查询优化思考题习题第九章数据库恢复技术2讲授（多媒体）思考题习题第十章并发控制2讲授（多媒体）思考题习题实验一创建数据库和表2讲授、实验实验二SQL基本查询2讲授、实验实验报告实验三SQL复杂查询2讲授、实验实验报告实验四数据更新2讲授、实验实验报告实验五数据库视图2讲授、实验实验报告实验六数据库安全性2讲授、实验实验报告实验七数据库完整性2讲授、实验实验报告实验八2讲授、实验实验报告设计一个学生社团数据库实验九2讲授、实验实验报告数据库系统课程设计合计72第一章数据库概述【教学目标】通过本章教学，使学生了解数据管理技术的产生和发展，数据库系统的特点、层次模型及网状模型的基本概念、数据库系统的组成、数据库管理员的职责等牢固掌握概念模型的基本概念、关系数据模型的相关概念、数据库系统的三级模式结构和二级映像与数据逻辑独立性和物理独立性的联系，为以后的学习打好扎实的基础【重点难点】重点:概念模型的基本概念；关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和二级映像的体系结构与数据逻辑独立性和物理独立性的关系等；难点:数据库领域大量的基本概念、数据模型及数据库系统三级模式和二级映像的体系结构【教学内容】第一节数据库的基本概念和特点
一、数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的基本概念
二、数据管理技术的产生和发展的历史
三、数据库系统的特点第二节数据模型的组成要素和常用数据模型
一、两类数据模型
二、数据模型的组成要素
三、层次模型、网状模型、关系模型第三节数据库系统的结构和组成
一、数据库系统的三级模式结构
二、数据库的二级映像功能与数据独立性
三、数据库系统的组成要素【课后作业】
1.使用数据库系统有什么好处？
2.观察并思考，数据库给人们生活带来哪些效益？【阅读书目】
1.西尔伯沙茨（美）著，杨冬青译.数据库系统概念（第6版）[M].北京机械工业出版社，
20132.施伯乐、丁宝康.数据库系统教程[M].北京高等教育出版社，2009第二章关系数据库【教学目标】通过本章教学，使学生了解关系数据理论产生和发展的过程；掌握关系模型的三个组成部分及各部分所包括的主要内容；牢固掌握关系数据结构及形式化定义；掌握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中的各种运算，包括并、差、交、选择、投影、连接、除和广义笛卡尔积掌握本章的关键内容为学习后面关系数据库系统打好基础【重点难点】重点关系数据结构的形式化定义中的几个基本概念，包括域、笛卡尔积、关系、关系模式等；关系代数中传统的集合运算和专门的关系运算的具体应用难点关系代数由于关系代数较为抽象，因此学习过程中一定要结合具体的实例进行练习【教学内容】第一节关系数据结构及形式化定义
一、域、笛卡尔积和关系的定义
二、基本关系的性质
二、关系模式与关系的区别和联系
三、关系数据库
四、关系模型的存储结构第二节关系的三类完整性规则
一、实体完整性规则
二、参照完整性规则
三、用户定义的完整性规则第三节传统的集合运算和专门的关系运算
一、传统的集合运算并、差、交和笛卡尔积
二、专门的关系运算选择、投影、连接和除【课后作业】
1.举例并解释候选码和主码之间的关系第三章关系数据库标准语言SQL【教学目标】通过本章教学，使学生了解SQL语言的发展过程，从而进一步了解关系数据库技术和关系数据管理系统产品的发展过程牢固掌握SQL语言的特点和优点，体会面向过程的语言和SQL的区别需要举一反三的是熟练正确使用SQL语言完成对数据库的查询、插入、删除、修改等操作，特别是各种各样的查询，掌握SQL语言强大的查询功能通过实践体会SQL语言和关系代数各自的特点【重点难点】重点熟练正确的使用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因此在学习过程中一定要多练习，要在安装好的数据库管理系统上进行实际操作，验证答案是否正确有效只有通过大量练习才能真正达到举一反三的熟练程度【教学内容】第一节SQL概述
一、SQL的产生和发展
二、SQL的特点第二节基本表的定义、删除与修改
一、SQL的数据定义语句
二、基本表的定义
三、基本表的删除
四、基本表的修改第三节数据查询
一、单表查询
二、连接查询
三、嵌套查询
四、集合查询
五、基于派生表的查询第四节数据更新
一、插入数据
二、修改数据
三、删除数据第五节视图
一、定义视图
二、查询视图
三、更新视图
四、视图的作用【课后作业】
1.SQL和关系代数的联系和区别是什么？【阅读书目】
1.郑阿奇.MySQL数据库教程[M].北京人民邮电出版社，
2017.
2.任进军、林海霞.MySQL数据库管理与开发[M].北京人民邮电出版社，
2017.
3.王飞飞.MySQL数据库应用从入门到精通（第2版）[M].北京中国铁道出版社,2014第四章数据库安全性【教学目标】通过本章教学，使学生了解什么是数据库的安全性问题，威胁数据库安全性的因素有哪些了解计算机以及信息安全技术标准的进展，包括TCSEC和CC标准的主要内容牢固掌握DBMS的安全措施，包括用户身份鉴别、存取控制、视图机制、审计、数据加密等需要举一反三的是使用SQL语言中的GRANT和REVOKE语句来实现自主存取控制【重点难点】重点数据库管理系统实现数据库安全性控制的常用方法和技术以及使用SQL中的GRANT语句和REVOKE语句来实现数据库的自主存取控制功能难点强制存取控制（MAC）机制中确定主体能否存取客体的存取规则，要理解并掌握存取规则为什么要这样规定，特别是关于主体写客体的规则【教学内容】第一节数据库的不安全因素和安全标准简介
一、数据库安全性的概念
二、数据库的不安全因素
二、安全标准简介第二节数据库的安全性控制
一、数据库管理系统安全性控制流程
二、用户身份鉴别
三、自主存取控制方法
四、数据库角色
五、强制存取控制方法第三节数据库安全保护措施和技术
一、视图机制
二、审计
三、数据加密第五章数据库完整性【教学目标】通过本章教学，使学生了解什么是数据库的完整性约束条件，数据库的完整性概念与数据库的安全性概念的区别和联系，触发器实现数据库完整性的方法，牢固掌握RDBMS的数据库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处理；使用触发器实现数据库完整性的方法需要举一反三的是用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件，包括定义每个关系模式的主码、定义参照完整性、定义用户自定义完整性【重点难点】。
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