《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》大綱（面向?qū)I(yè)認證）

PAGE6《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》課程教學大綱（說明：此大綱是面向?qū)I(yè)認證的課程大綱，但僅供參考。在具體應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)實際分解的二級指標點適當修改此大綱）一、課程基本信息1．課程名稱：數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用2．課程編號：3．課程體系/類別：學科基礎(chǔ)課4．課程性質(zhì)：必修5．學分：46．先修課程：離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C程序設(shè)計基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(Java)7．適用專業(yè)：計算機科學與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全專業(yè)二、課程教學目標本課程是為計算機科學與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全專業(yè)本科生開設(shè)的一門學科基礎(chǔ)課。數(shù)據(jù)庫是計算機學科的一個重要分支，它研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù)，有較強的理論性和實踐性。本課程設(shè)置的目的是使學生掌握數(shù)據(jù)庫的基本理論和技術(shù)，掌握數(shù)據(jù)庫的概念模型、邏輯模型和物理模型設(shè)計，掌握基本的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法，最終培養(yǎng)學生運用數(shù)據(jù)庫知識和技術(shù)解決數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題的能力，并具備從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)所需要的職業(yè)素養(yǎng)和較高的個人素質(zhì)。本課程在計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)中長期以來一直占據(jù)重要的位置，為后續(xù)的多門專業(yè)課，如《軟件工程》等核心課奠定理論和實踐基礎(chǔ)，在學生專業(yè)素質(zhì)和能力培養(yǎng)體系中發(fā)揮重要的作用。本課程的教學目標：了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本組成，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本理論，尤其是規(guī)范化理論，并能夠結(jié)合數(shù)學、自然科學、工程科學的基本原理和方法，對數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題進行建模和求解；（支撐畢業(yè)要求1.2）掌握SQL語言、數(shù)據(jù)庫安全性和完整性、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)、并發(fā)控制技術(shù)等數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識，能夠結(jié)合工程原理和方法，針對數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題設(shè)計有效的解決方案；（支撐畢業(yè)要求1.3）掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基礎(chǔ)知識和基本原理，能夠根據(jù)用戶需求，采用恰當?shù)谋磉_工具，確定和表達復(fù)雜數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計目標，包括硬軟件或數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的設(shè)計目標；（支撐畢業(yè)要求3.1）能根據(jù)設(shè)計目標，選取恰當?shù)臄?shù)據(jù)庫開發(fā)工具和技術(shù)，采用恰當?shù)脑O(shè)計流程，并能確定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模塊（子系統(tǒng)）或流程的研發(fā)方案，體現(xiàn)開發(fā)和設(shè)計的創(chuàng)新意識。（支撐畢業(yè)要求3.2）三、課程目標和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系見表1。表1課程目標和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標1工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決計算機及相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。1.2能夠用數(shù)學、自然科學、工程科學的基本理論和方法對計算機復(fù)雜工程問題建立數(shù)學模型并求解；目標11工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決計算機及相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。1.3能夠根據(jù)工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識設(shè)計計算機相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案；目標23設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對計算機領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的計算機系統(tǒng)、軟硬件或相關(guān)產(chǎn)品，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.1能夠根據(jù)用戶需求確定計算機系統(tǒng)、軟硬件或相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計目標。目標33設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對計算機領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的計算機系統(tǒng)、軟硬件或相關(guān)產(chǎn)品，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.2能根據(jù)目標選取恰當?shù)挠嬎銠C開發(fā)技術(shù)與設(shè)計流程，并確定系統(tǒng)、模塊或流程的研發(fā)方案，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。目標4四、課程教學內(nèi)容和要求本課程的課內(nèi)總學時為64學時，其中理論學時48學時，實驗學時16學時。本課程的課內(nèi)理論教學內(nèi)容、重點、難點、教學要求見表2。表2課內(nèi)理論教學內(nèi)容與要求序號知識單元（章節(jié)）知識點重點難點要求推薦學時支撐課程目標1緒論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述理解41,3數(shù)據(jù)模型*了解1,3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)了解1,3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 *理解1,32關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義 **掌握41,3關(guān)系操作 *理解1,3關(guān)系的完整性 *掌握1,3關(guān)系代數(shù)**掌握1,33關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQLSQL概述 理解62,4學生-課程數(shù)據(jù)庫理解2,4數(shù)據(jù)定義*掌握2,4數(shù)據(jù)查詢 **掌握2,4數(shù)據(jù)更新**掌握2,4空值的處理*掌握2,4視圖*掌握2,44數(shù)據(jù)庫安全性數(shù)據(jù)庫安全性概述 了解42,4數(shù)據(jù)庫安全性控制 **掌握2,4視圖機制 *理解2,4審計理解2,4數(shù)據(jù)加密 理解2,45數(shù)據(jù)庫完整性實體完整性*掌握62,4參照完整性**掌握2,4用戶定義的完整性理解2,4完整性約束命名子句理解2,4觸發(fā)器掌握2,46關(guān)系數(shù)據(jù)理論問題的提出了解81,2,4規(guī)范化**掌握1,2,4數(shù)據(jù)依賴的公理系統(tǒng)**理解1,2,47數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述了解61,2,4需求分析*理解1,2,4概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 **掌握1,2,4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計**掌握1,2,4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計*掌握1,2,4數(shù)據(jù)庫的實施和維護理解1,2,48數(shù)據(jù)庫編程嵌入式SQL*了解22,4存儲過程和函數(shù)*掌握2,4ODBC編程理解2,49數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)事務(wù)的基本概念了解42,4數(shù)據(jù)庫恢復(fù)概述了解2,4故障的種類理解2,4恢復(fù)的實現(xiàn)技術(shù)**掌握2,4恢復(fù)策略*理解2,4具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)理解2,410并發(fā)控制 并發(fā)控制概述理解42,4封鎖*理解2,4封鎖協(xié)議*理解2,4活鎖和死鎖理解2,4注：課本內(nèi)容還包括游標部分。筆者建議，游標部分作為選修部分，不列入課程大綱中。本課程針對主要知識點設(shè)計了難度不同的配套實驗，由教師在實驗課上指導完成，一共16個學時。具體實驗教學內(nèi)容、教學要求和學時分配見表3。表3課內(nèi)實驗教學內(nèi)容與要求序號實驗項目名稱實驗主要內(nèi)容實驗類型計劃學時開出要求實驗者類別每組人數(shù)1數(shù)據(jù)庫的定義與基本查詢（1）數(shù)據(jù)庫定義：掌握SQLServer中數(shù)據(jù)庫、及數(shù)據(jù)表的建立與管理方法；（2）簡單查詢：熟練掌握基于SQLServer建立數(shù)據(jù)庫和表，向數(shù)據(jù)庫輸入數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)和刪除數(shù)據(jù)的操作；掌握簡單表的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)排序和數(shù)據(jù)連接查詢的操作方法。驗證、設(shè)計2必做本科生12數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜查詢與更新（1）復(fù)雜查詢：加深對嵌套查詢SQL語句的運用和理解；熟練使用IN、比較符、ANY或ALL和EXISTS操作符進行嵌套查詢操作；熟練使用LIKE謂詞書寫帶字符串匹配邏輯的SQL語句；熟練掌握數(shù)據(jù)查詢中的分組、統(tǒng)計、計算和集合的操作方法；使用聚集函數(shù)查詢、分組計算查詢、集合查詢。（2）數(shù)據(jù)更新：熟悉數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新操作，能夠使用SQL語句對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除操作。驗證、設(shè)計2必做本科生13數(shù)據(jù)庫視圖與索引的使用（1）視圖的使用：握視圖的用法，加深對視圖作用的理解，創(chuàng)建、修改和刪除視圖，利用視圖進行查詢；（2）索引的使用：理解索引重要意義和作用，掌握SQLServer中索引的建立、查看和刪除的方法。驗證、設(shè)計2必做本科生14完整性實驗掌握實體完整性的定義和維護方法；掌握參照完整性的定義和維護方法；掌握用戶自定義完整性的定義和維護方法。驗證、設(shè)計2必做本科生15觸發(fā)器實驗掌握數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器的設(shè)計和使用方法；理解觸發(fā)器的作用和執(zhí)行原理，驗證觸發(fā)器的有效性。驗證、設(shè)計2必做本科生16存儲過程和函數(shù)理解存儲過程和函數(shù)的重要意義和作用；掌握SQLServer中存儲過程的建立、調(diào)用和刪除方法；掌握SQLServer中函數(shù)的建立、調(diào)用和刪除方法。驗證、設(shè)計2必做本科生17數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)掌握數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理的基本原理和事物的編程方法；了解數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲備份的方法，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的備份工具實現(xiàn)各種備份策略；設(shè)計數(shù)據(jù)庫恢復(fù)策略，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。驗證、設(shè)計2必做本科生18數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方案（大作業(yè)）綜合運用信息管理系統(tǒng)設(shè)計的原理和方法，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，完成一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)解決方案，包括前臺設(shè)計和后臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計（重點在數(shù)據(jù)庫設(shè)計），并搭建有效的開發(fā)環(huán)境。設(shè)計2(+部分課外學習)必做本科生3-4五、課程教學方法本課程的整體教學安排是按照本教學大綱所規(guī)定的教學目標、內(nèi)容、方法、課程基本要求、學時分配、作業(yè)練習及其實踐訓練等內(nèi)容進行設(shè)計，以教學日歷的方式呈現(xiàn)設(shè)計結(jié)果。課程具體內(nèi)容的展開由主講教師編著的電子課件等介質(zhì)配合課程內(nèi)容的講授過程而實現(xiàn)。本課程以復(fù)雜數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)為向?qū)?，對教學內(nèi)容和方法進行組織和設(shè)計，既重視數(shù)據(jù)庫理論知識的教學，同時非常重視實踐技能的培養(yǎng)，采取多種方法和方式切實提高學生的基于數(shù)據(jù)庫理論知識的數(shù)據(jù)庫實踐技能。在授課形式上，理論知識主要是通過課堂授課，必要時通過分組討論、觀看視頻等進行輔助教學；通過強化實驗教學、實踐教學，提高學生的編程能力，最終達到設(shè)計和開發(fā)復(fù)雜數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的能力，具備解決數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。為達到上述教學目標，本課程設(shè)計了多個教學環(huán)節(jié)和教學手段。其關(guān)鍵教學環(huán)節(jié)包括：課堂講授、課堂測驗、課程實踐、作業(yè)練習、案例分析、專題討論、自主學習等，這部分內(nèi)容的基本要求如下。1．課堂講授課堂講授是知識傳授的主要方式，承擔達成本課程教學目標1-4的任務(wù)。在課堂教學中，通常采用PPT展示并講解的方式進行教學，有時候也用粉筆進行推導和說明；根據(jù)需要還進行專題學習和討論、課堂即時測驗等，就重點、難點問題進行分析和學習；此外，根據(jù)實際需要，還通過實時操作等方法進行演示，還通過視頻、動畫等方式進行展示?？傊?，通過多種方式，積極調(diào)動大家的積極性，進行引導，以傳授數(shù)據(jù)庫專業(yè)知識，同時強調(diào)知識點的銜接、知識結(jié)構(gòu)的貫通，在傳授知識的同時，注意培養(yǎng)學生的批判性思維。2．實驗教學實驗教學是SQL編程技能訓練的一種主要教學環(huán)節(jié)，主要包括驗證性實驗和設(shè)計性綜合實驗兩種，承擔達成本課程教學目標2和目標4的任務(wù)，實驗課程信息見表3。3．實踐性教學本門課程配有配套的實踐性課程（數(shù)據(jù)庫原理課程設(shè)計），專門為培養(yǎng)解決相關(guān)復(fù)雜工程問題的能力，其配有專門的教學大綱。4．作業(yè)練習作業(yè)練習是對知識重復(fù)訓練的一種能力培養(yǎng)方式，涉及承擔達成本課程教學目標1-4的部分任務(wù)。任課教師根據(jù)教學進度安排適量的作業(yè)，此外還安排問題解答時間、安排習題課等，點評普遍性與重要性的問題。六、課程考核課程總成績＝期末考試（60％）+課程實驗（20％）+平時作業(yè)（10％）+平時表現(xiàn)及出勤率（10％）其中，期末考試主要用于評價課程目標1-4的部分任務(wù)，課程實驗主要用于評價課程目標2和目標4；平時作業(yè)（包含課堂測驗）可能涉及評價課程目標1-4的部分任務(wù)，平時表現(xiàn)及出勤率用于間接評價目標1-4。表4考核環(huán)節(jié)與課程目標的對應(yīng)關(guān)系考核環(huán)節(jié)建議分值考核/評價標準對應(yīng)的課程目標期末考試60見對應(yīng)試卷的評分標準目標1-4課內(nèi)實驗20（1）出勤考核占5分，通過出勤率*5計算分值；（2）實驗報告成績占15分，即等于8次實驗報告的平均分*0.15（如有抄襲現(xiàn)象，則抄襲雙方的該次實驗成績均計0分）。目標2和4平時作業(yè)10（1）缺交或未經(jīng)老師批準遲交作業(yè)的，該次作業(yè)為0分；（2）作業(yè)抄襲者，所有雷同的作業(yè)全部判為0分；（3）每次作業(yè)的評分標準：可讀性：作業(yè)書寫工整，表達清晰，占10%；合理性：思路清晰，解決方案合理，占50%；正確性：能解決問題，計算結(jié)果正確，占40%；（4）所有作業(yè)得分的平均值，作為作業(yè)的最終成績。目標1-4平時表現(xiàn)及出勤率10（1）出勤考核5分，通過出勤率*5計算分值；（2）平時表現(xiàn)5分，通過課堂提問、小測驗等考核學生對知識點的復(fù)習、理解和掌握程度，取各次成績的平均值/100*5作為此環(huán)節(jié)的最終成績。目標1-4七、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工1．先修課程本課程的先修課是《離散數(shù)學》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《C程序設(shè)計基礎(chǔ)》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Java）》等。2．后續(xù)課程本課程的后續(xù)課是《數(shù)據(jù)庫原理實踐》、《基于.net的軟件開發(fā)》和《軟件開發(fā)實踐》等。八、建議教材與教學參考書1）建議教材：蒙祖強,許嘉編著.數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用（第二版）.北京：清華大學出版社，2021年1月.2）建議教學參考書：王珊,