《數據庫原理及應用》是計算機類相關專業的一門專業核心課程,主要系統講授數據庫系統的基礎理論、基本技術和基本方法。內容包括:數據庫的體系結構、數據模型和關系運算等基本概念,并結合當前流行的大型關系數據庫管理系統SQL SERVER平臺,通過實例講解和演示數據庫的標準語言SQL、數據庫的安全性和完整性控制、事務管理與恢復技術,以及關系規范化理論和數據庫的設計,為進一步從事數據庫的應用開發和研究奠定堅實的基礎。
一、課程基本信息
學 時:56(理論38,實驗18)
學 分:3.5
考核方式:考試(期末考試成績占70%,平時成績占30%)
中文簡介:本課程是計算機類相關專業的一門專業基礎課程,主要系統講授數據庫系統的基礎理論、基本技術和基本方法。內容包括:數據庫的體系結構、數據模型和關系運算等基本概念,并結合當前流行的大型關系數據庫管理系統SQL SERVER平臺,通過實例講解和演示數據庫的標準語言SQL、數據庫的安全性和完整性控制、事務管理與恢復技術,以及關系規范化理論和數據庫的設計,為進一步從事數據庫的應用開發和研究奠定堅實的基礎。
二、教學目的與要求
1.教學目的
數據庫技術是計算機科學技術中發展最快、應用最廣的領域之一,數據庫系統已經成為計算機信息系統的核心技術和重要基礎,幾乎所有的軟件系統都需要數據庫支持。
《數據庫原理及應用》是本科計算機相關專業的專業基礎課程,它是以數據庫設計理論為基礎,綜合利用程序設計、數據操縱語言、數據庫系統保護等技術解決數據庫應用系統設計與實現問題的一門技術科學。通過本課程學習,應能使學生深刻理解和系統掌握數據庫系統的基本原理和基本技術。在此基礎上,能夠熟練使用SQL語言在某一種大型數據庫管理系統上進行數據庫操作;掌握數據庫的設計方法和步驟,具有設計數據庫模式以及開發數據庫應用系統的基本能力,養成團隊協作的意識。其最終目的是培養學生運用數據庫技術解決實際問題的能力,激發學生在該領域中繼續學習和研究的愿望。
2.教學要求
為了達到上述目的,《數據庫原理與應用》課程的教學中應采用理論和實踐相結合的方法,不僅要注重對學生理論知識的傳授,同時也要重點培養學生應用知識解決實際問題能力。本課程教學除了要求對關系數據庫系統的基本概念、原理和方法進行介紹之外,同時要加強基礎性實驗環節的教學,基于關系數據庫管理系統Microsoft SQL Server和前端開發工具結合典型示例講解數據庫設計的全過程。
(1)明確本課程的地位、性質與任務及主要研究對象,了解目前數據庫的流行趨勢和先進知識;
(2)重點掌握數據庫系統的基本知識、基本原理與基本應用;
(3)掌握數據庫模型的概念及設計;
(4)重點掌握對關系的操作,包括關系運算和關系數據庫標準語言SQL;
(5)掌握對數據庫的保護機制,包括安全性控制、完整性控制、數據庫恢復和并發控制;
(6)掌握數據庫的關系規范化理論;
(7)掌握數據庫的設計步驟,重點是結合實際需求設計滿足要求的數據庫,并在此基礎上,選擇自己熟悉的開發語言,能夠完成對數據庫系統的設計與開發。
三、教學方法與手段
1.教學方法
《數據庫原理及應用》課程應遵循學生的認知規律,整體設計采用“項目導向,任務驅動,做是中心,創為目標”的教學方式組織開展教學。結合“數據存儲技術”課程群,以一個完整的項目“教學管理信息系統”對知識結構進行序化和整理,并有效結合討論式教學、引導文教學等多種教學方法,從“教”學生,逐步過渡到學生“學”,充分體現“以學生為主體”的教學理念,將“教、學、做”融為一體,極大地調動了學生的學習熱情,提升了學生的自學能力,以進一步增強教學效果。
2.教學手段
課程組教師根據計算機等相關專業實際培養需求,編寫《數據庫原理及應用》教材,目前已出版第二版,并據此編制課件。通過多媒體演示,使教學圖、文、聲并茂,并通過動畫為學生演示數據庫的創建、查詢、操作過程,增強教學的直觀性、生動性,使學生有融入項目的實際感受,激發學生的學習興趣和主動性,提高了教學質量。
除此之外,一是建設了省級精品資源共享課“數據庫原理及應用”,網站內容包括教學大綱、教案、多媒體課件、習題及解答等。通過上述網站,方便學生隨時隨地進行學習,并能與教師進行實時互動交流;二是充分利用專業優勢,拓展信息獲取途徑,于“學者網”上建立《數據庫原理及應用》課程群,學生通過加入課程學習,可以在線提交作業和實驗等,并與本專業其他學者進行團隊協作學習,及時掌握數據庫系統的發展動態,顯著開拓學生的視野。
四、教學內容及目標
教學內容 | 教學目標 | 學時分配 | |||||||
第一章 數據庫概論 | |||||||||
第一節 數據庫系統概述 | 理解 | 1 | |||||||
第二節 數據模型 | 掌握 | 1.5 | |||||||
第三節 數據庫系統體系結構 | 掌握 | 0.5 | |||||||
重點: 1. 數據、數據庫、數據庫管理系統、數據庫應用系統和數據庫系統; 2. 數據管理技術的發展; 3. 數據模型:數據模型三要素; 4. 概念模型的表示方法:實體-聯系模型(E-R圖的表示方法)。 難點: 5. 數據庫系統的三級模式結構; 6. 數據的邏輯獨立性和物理獨立性。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準:能否熟練掌握所要求的重點和難點。 | |||||||||
第二章 關系模型與關系運算 | |||||||||
第一節 關系數據結構及形式化定義 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第二節 關系的完整性約束 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第三節 關系操作 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第四節 關系代數 | 掌握 | 2.5 | |||||||
第五節 查詢優化 | 理解 | 0.5 | |||||||
第六節 關系演算 | 了解 | 0.5 | |||||||
重點: 1.關系模型; 2.關系數據結構及形式化定義:域、笛卡爾積、元組、關系、侯選碼、主碼、外碼、關系模式、關系數據庫; 3.關系的完整性約束:實體完整性、參照完整性、用戶自定義的完整性。 難點: 1.關系代數:并、交、差、廣義笛卡爾積4種傳統的集合運算;選擇、投影、連接、除3種專門的關系運算; 2.關系演算:元組關系演算;域關系演算; 3. 查詢優化:關系代數的優化算法。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準:能否熟練掌握所要求的重點和難點。 | |||||||||
第三章 關系數據庫標準語言SQL | |||||||||
第一節 SQL概述 | 理解 | 0.5 | |||||||
第二節 數據定義 | 掌握 | 2 | |||||||
第三節 數據查詢 | 掌握 | 6.5 | |||||||
第四節 數據更新 | 掌握 | 1 | |||||||
第五節 視圖 | 掌握 | 1 | |||||||
重點: 1.SQL的特點及SQL的體系結構; 2.數據定義:創建、修改和刪除基本表,創建和刪除索引; 3.單表查詢:選擇表中的若干列、選擇表中的若干元組、查詢結果排序、分組; 4.連接查詢:等值連接、自身連接、外連接、復合條件連接。 難點: 1.嵌套查詢:帶IN謂詞的子查詢;帶比較運算符的子查詢,帶謂詞的子查詢; 2.數據更新:插入、刪除、修改; 3.視圖:定義視圖、查詢視圖、更新視圖、刪除視圖。 | |||||||||
第四章 數據庫安全和完整性 | |||||||||
第一節 數據庫的安全性控制 掌握 2 | |||||||||
第三節 數據庫的完整性約束 | 掌握 | 2 | |||||||
重點: 1. 利用SQL及T-SQL實現授權、創建角色、建立視圖; 2. DBMS完整性控制機制的三個方面,即完整性約束條件的定義、完整性約束條件的檢查和違約反應。需要舉一反三:用SQL語言定義關系模式的完整性約束條件; 3. 創建規則。 難點: 1. 強制存取控制(MAC)機制中確定主體能否存取客體的存取規則,理解并掌握存取規則; 2. RDBMS實現完整性的策略,即當操作違反實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性約束條件時,RDBMS如何進行處理,以確保數據的正確與有效。其中比較復雜的是參照完整性的實現機制; 3. 理解觸發器的作用,掌握創建DML觸發器的方法。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準:能否熟練掌握所要求的重點和難點,關鍵是在實際應用中可以保證數據庫的安全和完整性。 | |||||||||
第五章 事務并發控制與恢復技術 | |||||||||
第一節 事務的概念 掌握 0.5 | |||||||||
第二節 并發控制技術 | 掌握 | 2 | |||||||
第三節 數據庫的恢復技術 | 掌握 | 1.5 | |||||||
重點: 1. 事務的ACID屬性 2. 并發操作產生的數據不一致性 3. 并發調度的可串行性概念 4. 封鎖協議與數據一致性的關系 難點:在實際的DBMS中,封鎖的使用。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準: 能否熟練掌握所要求的重點和難點,關鍵是把所學的知識和上章的知識聯系起來,在實際應用中,提升對這些技術的理解和掌握,保證數據的完整性、安全性和一致性,提高抗故障、抗災難的能力。 | |||||||||
第六章 關系數據庫的規范化理論 | |||||||||
第一節 問題的提出 | 理解 | 1 | |||||||
第二節 關系規范化 | 掌握 | 3.5 | |||||||
第三節 關系模式的分解準則 | 掌握 | 0.5 | |||||||
重點: 1. 規范化理論的重要意義。 2. 深刻理解數據依賴、范式等的基本概念,牢固掌握從1NF、2NF、 3NF和BCNF的定義,從而明確規范化的含義和作用。 3. 需要舉一反三:四個范式的理解與應用,各個級別范式中存在的問題(插入異常、刪除異常、數據冗余)和解決方法; 4. 關系模式分解的“等價”性準則。 難點: 1. 能夠根據應用語義,完整地寫出關系模式的數據依賴集合,分析出關系模式的候選碼、主屬性、非主屬性等,據此分析出某個關系模式屬于第幾范式; 2. 掌握低級范式規范化為高級范式的方法。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準: 能否熟練掌握所要求的重點和難點,要求能夠針對實際應用進行規范化設計。 | |||||||||
第七章 數據庫設計 | |||||||||
第一節 需求分析 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第二節 概念結構設計 | 掌握 | 1.5 | |||||||
第三節 邏輯結構設計 | 掌握 | 1 | |||||||
第四節 物理結構設計 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第五節 數據庫的實施、運行和維護 | 掌握 | 0.5 | |||||||
重點: 1. 掌握數據庫設計步驟和數據庫設計過程中的各級模式設計方法。特別是數據庫概念結構的設計和邏輯結構的設計,這是數據庫設計過程中最重要的兩個環節; 2. 牢固掌握用E-R圖來表示概念模型的方法,掌握E-R圖的設計,E-R圖向關系模型的轉換原則。 難點:技術上的難點是E-R圖的設計和數據模型的優化,包括對現實世界進行抽象的能力,提取實體、屬性、實體型之間的聯系,正確劃分實體與屬性的能力。真正的難點是理論與實際的結合。 | |||||||||
第八章 數據庫編程 | |||||||||
第一節 T-SQL基礎 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第二節 ODBC和ADO編程 | 掌握 | 0.5 | |||||||
第三節 JDBC編程 | 掌握 | 1 | |||||||
重點和難點: 本章不需要重點講述,關鍵是在前面章節學習中,逐步熟悉VS.NET、Eclipse與SQL Server相結合的系統開發。 | |||||||||
衡量學習是否達到目標的標準:可否利用VS.NET、Eclipse與SQL Server數據庫管理系統進行小型的數據庫系統開發。 | |||||||||
五、推薦教材和教學參考資源
選用教材:
1. 閆大順、石玉強.《數據庫原理及應用》.北京:中國農業大學出版社,2017
相關教材:
1. 王珊,薩師煊.《數據庫系統概論(第5版)》.北京:高等教育出版社,2014
2. 何玉潔.《數據庫原理與應用教程(第4版)》.北京:機械工業出版社,2016
3. [美]戴維·M·克倫克,戴維·J·奧爾.《數據庫原理(英文版第6版)》. 北京: 中國人民大學出版社,2017
4. 石玉強.《數據庫原理及應用實驗指導》.北京:中國水利水電出版社,2010
5. 王珊,張俊.《數據庫系統概論(第5版)習題解析與實驗指導》.北京:高等教育出版社,2015
相關學習網站:
1. 仲愷農業工程學院《數據庫原理及應用》網絡課程網站:http://jpkc.zhku.edu.cn/dbcourse/index.asp
2. 學者網課程頻道《數據庫原理及應用》課程學習網站:
http://www.sdshimeng.com/course/zkdbms
3. 中國人民大學數據庫精品課程網站:http://www.chinadb.org/
4. 哈佛大學數據庫課程網站:http://sites.fas.harvard.edu/~cs165/
5. 微軟SQL Server 2014教程: http://www.microsoft.com
6. ITPUB數據庫技術社區:http://www.itpub.net/forum.php?gid=1
7. CSDN數據庫頻道:http://database.csdn.net/
8. 51CTO數據庫頻道:http://database.51cto.com/
9. 動態網站制作指南之數據庫:http://www.knowsky.com/sql.asp
大綱修訂人:史婷婷 修訂日期:2018.1.11
大綱審定人: 審定日期: