數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應用-課程教學大綱（48學時）

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應用》課程教學大綱一、課程名稱：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應用二、課程編碼：三、學時與學分：48/3四、先修課程：計算機程序設計基礎，離散數(shù)學，數(shù)據(jù)結構五、課程類別（課程性質）：專業(yè)核心課（必修）六、開課學期：第四學期七、課程教學目標及要求本課程是計算機、通信、光信等專業(yè)的專業(yè)基礎課程。本課程的主要目的是為了使學生系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原理和技術，掌握數(shù)據(jù)庫的設計方法，為數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的開發(fā)實踐打下堅實的理論基礎。同時，使學生了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)領域的最新發(fā)展概況、研究熱點和研究成果，為從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和數(shù)據(jù)庫理論研究等做好充分的準備。本課程還需要培養(yǎng)學生認識到數(shù)據(jù)庫的重要性。培養(yǎng)學生認識到樹立團隊合作，參與奉獻、互助互學精神的重要性。培養(yǎng)學生認識到具備適應不確定、不完備性能力的重要性。并且使學生意識到數(shù)據(jù)庫的建設規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志，應該努力學好專業(yè)知識，承擔國家建設發(fā)展的歷史責任。本課程的教學與學習要側重于準確理解和掌握數(shù)據(jù)庫技術的基本概念和基本理論；掌握使用關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL進行數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制的方法；理解數(shù)據(jù)獨立性、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)完整性、并發(fā)控制、故障恢復等概念及其在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的實現(xiàn)方法；能綜合運用數(shù)據(jù)庫技術進行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計；提高學生的自學與更新本專業(yè)知識的能力。八、適用學科專業(yè)計算機科學與技術、軟件工程等相關專業(yè)九、基本教學內容與學時安排（一）基本教學內容第1章

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（4學時）【內容】數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫產品介紹【基本要求】了解：數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點、數(shù)據(jù)庫技術的研究領域，理解：層次模型、網狀模型、關系模型，掌握：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構和二級映象功能，熟悉E-R圖的方法并學會應用。【重點與難點】重點：準確理解層次模型、網狀模型、關系模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構和二級映象功能，掌握E-R圖的方法和運用。

難點：需要掌握數(shù)據(jù)庫領域大量的基本概念。準確理解數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構?！菊n程思政】以中國數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展為主題，介紹數(shù)據(jù)庫技術成為中國卡脖子技術的原因以及近年來具有中國自主知識產權數(shù)據(jù)庫發(fā)展現(xiàn)狀，重點簡介中國數(shù)據(jù)庫技術在國際數(shù)據(jù)庫技術競賽中的優(yōu)勢地位，使學生理解開展數(shù)據(jù)庫研究和構建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件對國家發(fā)展的重要意義，厚植學生愛國情懷以及技術自信，鼓勵學生畢業(yè)后能夠積極投入自主知識產權數(shù)據(jù)庫技術的研發(fā)工作中。第2章

關系數(shù)據(jù)庫（6學時）【內容】2.1關系模型概述、關系數(shù)據(jù)結構及形式化定義2.2關系的完整性2.3關系代數(shù)2.4關系演算【基本要求】掌握：5種基本關系運算，包括選擇、投影、并、差、笛卡爾積，以及3種組合關系運算，包括交、連接和除。關系代數(shù)表達式的優(yōu)化。理解：關系模式、關系數(shù)據(jù)結構、關系完整性等基本概念和內容。了解：關系演算的概念、內容和方法【重點與難點】重點：掌握關系模式、關系數(shù)據(jù)結構、關系完整性；選擇、投影、連接和除關系運算。

難點：選擇、投影、連接和除關系運算?！菊n程思政】關系模型的基本內容對于今后的理論學習和實驗實踐環(huán)節(jié)都有非常重要的指導作用；關系代數(shù)較為抽象?？茖W是無國界的，但科學家是有國界的。在當代，尤其要弘揚科學家精神。胸懷祖國、服務人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，追求真理、嚴謹治學的求實精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻精神。第3章

關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL（6學時+10學時實驗）【內容】3.1SQL語言概述3.2數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、視圖3.3嵌入式SQL、動態(tài)SQL3.4存儲過程【基本要求】掌握：運用SQL語言進行數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)控制。了解：嵌入式SQL和動態(tài)SQL的概念和內容。理解：存儲過程的概念和操作?！局攸c與難點】重點：熟練掌握和運用SQL語言，特別是SQL語言的查詢功能。

難點：SQL語言的連接查詢、嵌套查詢、集合查詢和復雜查詢?！菊n程思政】以誠信數(shù)據(jù)比對為主題，培養(yǎng)學生借助已經學習的SQL查詢語句構建方法，分析、設計、優(yōu)化和實現(xiàn)滿足誠信數(shù)據(jù)比對的SQL語句。通過案例學習和實踐，使學生深刻體會信息造假帶來的危害和影響，培養(yǎng)學生誠信、守紀的意識。第4章

關系模式設計理論（8學時）【內容】4.1關系模式中存在的問題4.2函數(shù)依賴、關系模式的分解4.3范式及規(guī)范化【基本要求】掌握：規(guī)范化理論和關系數(shù)據(jù)庫模式規(guī)范化設計方法?！局攸c與難點】重點：規(guī)范化理論和關系數(shù)據(jù)庫模式規(guī)范化設計方法。難點：關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化方法的運用?！菊n程思政】同數(shù)據(jù)庫完整性要用約束來實現(xiàn)一樣，人也在約束中才能存在并獲得發(fā)展。馬克思主義哲學告訴我們：人都是具體的、歷史的。人的本質在其現(xiàn)實性上是一切社會關系的總和。因此，不受特定社會條件約束的人是不存在的。如果企圖突破法律的約束，就會走上違法犯罪的道路；如果企圖沖破公序良俗，就會突破道德的底線而為世人所不齒。數(shù)據(jù)庫有約束才能健壯。同理，一個新時代的大學生只有遵循當代法律和道德的約束，才能成為社會主義建設事業(yè)的合格接班人，社會才能穩(wěn)定和諧。第5章

數(shù)據(jù)庫設計（4學時+4學時實驗）【內容】5.1數(shù)據(jù)庫設計概述5.2需求分析5.3概念結構設計、邏輯結構設計5.4數(shù)據(jù)庫的物理設計5.5數(shù)據(jù)庫的實施和維護?！净疽蟆空莆眨簲?shù)據(jù)庫設計的方法和基本步驟，并學會運用?！局攸c與難點】重點：數(shù)據(jù)庫設計方法和基本步驟，特別是概念結構設計和邏輯結構設計。難點：數(shù)據(jù)庫設計方法的運用?！菊n程思政】以疫情時期防控數(shù)據(jù)的發(fā)布為案例，開展疫情防控數(shù)據(jù)結構分析以及數(shù)據(jù)發(fā)布業(yè)務分析，設計滿足設計需要的數(shù)據(jù)庫關系模式，結合發(fā)布查詢時快速響應需要，模擬導入萬條數(shù)據(jù)，結合實際適當使用反規(guī)劃化等手段提高數(shù)據(jù)的查找效率。通過該案例讓學生深刻體會疫情防控時期，信息技術發(fā)展對公眾服務的重要意義。第6章

數(shù)據(jù)庫的保護（2學時+2學時實驗）【內容】6.1事務的概念、并發(fā)控制6.2數(shù)據(jù)庫的完整性保護機制6.3數(shù)據(jù)庫的安全性保護機制6.4數(shù)據(jù)庫的恢復機制?！净疽蟆空莆眨菏聞盏亩x與特性、讀鎖和寫鎖的概念。兩段封鎖協(xié)議和三級封鎖協(xié)議。數(shù)據(jù)庫完整性約束的內容和實施規(guī)則理解：并發(fā)操作中存在的問題，數(shù)據(jù)庫安全性的內容，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性機制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的故障類型，數(shù)據(jù)恢復機制的內容與方法。了解：安全性標準?！局攸c與難點】重點：事務的基本概念和事務的ACID特性；死鎖的原因和預防；三級封鎖協(xié)議；兩段鎖協(xié)議；并發(fā)控制的可串行性；不同封鎖類型的相容準則。DBMS完整性控制機制。不同故障的恢復技術的區(qū)別。難點：并發(fā)控制的可串行性；不同封鎖類型的相容準則。數(shù)據(jù)完整性的實現(xiàn)策略。具有檢查點的恢復技術。強制存取控制，統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫安全性控制?！菊n程思政】以數(shù)據(jù)庫管理安全為主題，通過觸發(fā)器，設計數(shù)據(jù)留痕系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)操作痕跡的可追溯和審計性。借助該案例，幫助學生深刻體會數(shù)據(jù)庫操作溯源在數(shù)據(jù)管理類系統(tǒng)，特別是敏感數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重要意義，增強學生的數(shù)據(jù)庫安全設計和安全使用素養(yǎng)。第7章

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的新技術（2學時）【內容】7.1傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的局限7.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)7.3數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)【基本要求】了解：傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存在的局限，新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構及優(yōu)缺點，數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)技術的概念和研究內容。【重點與難點】重點：新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構及優(yōu)缺點。難點：數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)技術的概念和研究內容?！菊n程思政】數(shù)據(jù)庫作為重要的基礎軟件，其應用的深度和廣度在一定程度上是一個國家綜合國力的象征。伴隨著移動互聯(lián)網的飛速發(fā)展，中國在整個IT基礎架構上呈現(xiàn)出后發(fā)先至的技術優(yōu)勢。數(shù)據(jù)庫科學與技術，在中國大地上擁有廣闊發(fā)展空間和光明的發(fā)展前景，正在凝聚成偉大的中國智慧。（二）教學學時安排序號課程內容理論講授實踐性環(huán)節(jié)合計實驗討論參觀1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論442關系數(shù)據(jù)庫663關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL6101