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《数据库原理与应用》教学大纲课程名称：数据库原理与应用课程代码：B0823005课程类别：学科基础课开课系部：计算机与信息工程系适用专业：信息管理与信息系统总学时：64学时先修课程：《大学计算机文化基础》、《程序设计基础》、《数据结构》后续课程：《数据库系统分析与设计》、《Web系统开发技术与应用》、《高级数据库技术》、《系统开发案例》、《移动端系统开发技术与应用》、《物联网技术与应用》、《能源大数据挖掘与应用》、《信息系统开发方法与工具》一、课程教学目标《数据库原理与应用》课程是信息管理与信息系统专业的一门专业必修课程之一，它系统、完整地讲述了当前数据库技术从基本原理到应用实践的主要内容。课程的任务是使学生掌握数据库的基本理论和设计数据库的基本方法，使学生能够利用所学的数据库知识设计数据库应用程序，解决数据处理中的一些实际问题，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。课程目标对学生能力要求如下：课程目标1.通过研究关系代数，函数依赖，多值依赖，Armstrong公理，关系模式的分解，关系模式的规范化让学生建立扎实的关系数据库理论基础。课程目标2.结合目前信息系统建设的实际，全面讲授关系数据库标准语言--SQL、关系数据库设计过程方法，使学生掌握现代信息系统中数据库开发技术。课程目标3.在数据库基本理论的基础上，讲授恢复技术、并发控制技术，数据库实现基本技术以及数据库安全性和完整性控制，使学生掌握数据库系统维护管理系统。课程目标4：对数据库技术的研究动态，如分布式数据库、数据挖掘等也作简略介绍，使学生简单了解目前数据库发展的前沿技术。二、课程教学目标对学习成果的支撑关系课程目标对学习成果的支撑关系学习成果学习成果指标点课程目标毕业能力G2.问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂信息管理和信息课程目标1系统问题，以获得有效结论。毕业能力G3.设计/开发解决方案能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统，并能够在设计环节中体现创新意识课程目标2课程目标3毕业能力G4.研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂信息管理和信息系统问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标4三、课程教学方法（或手段）1.课堂讲授(1)采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。(2)采用电子教案，CAI课件，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。(3)采用案例教学。理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识进行信息系统设计。(4)采用互动式教学。课内讨论和课外答疑相结合。2、作业围绕各章教学重点内容，布置一定数量的课后作业。3.实验教学实验是本课程一个重要环节，对完成数据库原理与应用教学具有重要的作用，通过实验使学生掌握有关数据库技术方面的基本知识，基本操作和数据库基本设计实现方法，巩固课堂所讲授的内容，提高解决实际问题的能力。要求态度认真、原理清楚、方法正确、数据准确、实验报告工整。4、思政进课堂每节课讲述一个与本课或本专业相关的人物介绍、历史事件或新闻事件，提高学生对本课程和本专业的学习兴趣，增强民族自信心，自豪感，鼓励学生勇于担当民族复兴的重任。四、课程教学内容第一章绪论（4学时）1．教学内容(1)阐述数据库的基本概念，介绍数据管理技术的进展情况，数据库技术产生和发展的背景；思政：介绍中国人民大学信息学院教授王珊为我国数据库技术的发展做出的突出贡献。(2)数据模型的基本概念，组成要素和主要的数据模型；(3)简要介绍了概念模型的概念和ER方法；(4)数据库系统的３级模式结构以及数据库系统的组成。2．教学目的及要求本章讲解数据库基本概念和基本知识，是学习后续各个章节的基础。学习本章的目的在于了解基本知识，掌握基本概念，为以后的学习打好扎实的基础。了解：数据管理技术的进展情况，数据库技术产生和发展的背景，数据库系统的特点，层次数据模型及网状数据模型的基本概念，数据库系统的组成和DBA的职责，数据库技术的主要研究领域等。理解：关系数据模型的相关概念，如关系、属性，域、元组、主马、分量、关系模式；数据库系统三级模式和两级印象的体系结构，数据库系统的逻辑独立性和物理独立性等。掌握：数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念；数据模型的概念、组成要素及常用的数据模型；概念模型的概念及其主要建模方法——E-R方法；熟练掌握：通过E-R反方法来描述现实世界的概念模型。3．对应的课程目标本章节对应课程目标1。第二章关系数据库（4学时）1．教学内容(1)介绍关系数据模型，包括关系数据结构、关系操作集合、以及关系完整性约束三个组成部分；(2)讲解关系代数以及元组关系演算。2．教学目的及要求系统地讲解关系数据库的重要概念，并着重对关系数据模型进行讲解。从具体到抽象，先讲解实际的ALPHA语言(元组关系演算语言)然后讲解抽象的元组关系演算。了解：关系数据库理论产生和发展的过程、关系数据库产品的发展、关系演算的概念；元组关系演算语言ALPHA。理解：关系数据结构及其形式化定义（域、关系、笛卡尔积、关系的分类、关系模式、关系数据库、关系数据库模式）。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；关系的三类完整性约束。熟练掌握：关系代数中的各种运算（包括并、交、差、选择、投影、连接、以及广义笛卡尔积等），并能够使用这些运算完成各种数据操作。3．对应的课程目标本章节对应课程目标1。第三章关系数据库标准语言SQL（8学时）1．教学内容(1)SQL简介；(2)数据查询语句；(3)数据操纵语句；(4)数据控制语句。2．教学目的及要求SQL语言是关系数据库的标准语言，是本课程的一个重点。本章总体要求是：全面掌握，深刻理解，熟练应用。了解：SQL语言的产生历史，关系数据库技术和RDBMS产品的发展过程；掌握：SQL语言的特点与两种使用方式、SQL语言与非关系模型数据库语言的不同、视图的概念和作用、SQL语言对关系数据库模式的支持。熟练掌握：使用SQL语言完成对数据库的增、删、改、查操作，特别是SQL语言强大的查询功能。3．对应的课程目标本章节对应课程目标1。第四章数据库安全性（2学时）1．教学内容(1)介绍计算机以及信息安全技术标准的进展；(2)详细讲解数据库安全性问题和实现技术；(3)讲解了用户身份鉴别，自主存取控制和强制存取控制技术，视图技术和审计技术、数据加密存储和加密传输等；(4)讲解存取控制机制中，用户存取权限的授权与回收，合法权限检查，数据库角色的概念和定义等。2．教学目的及要求了解：什么是计算机系统安全性问题；什么是数据库的安全性问题；统计数据库的安全性问题掌握：实现数据库安全性控制的常用方法和技术有哪些；数据库中自主存取控制方法和强制存取控制方法。熟练掌握：使用SQL语言中的GRANT和REVOKE语句来实现自主存取控制。3．对应的课程目标本章节对应课程目标3。第5章数据库完整性（2学时）1．教学内容(1)详细讲解数据库的完整性概念；(2)RDBMS的数据库完整性实现机制（包括实体完整性、参照完整性和用户自己定义的完整性约束）；(3)约束的定义机制、完整性检查机制和违背完整性约束条件时RDBMS采取的预防措施，触发器的概念，及其在数据库完整性检查中的应用。2．教学目的及要求理解并牢固掌握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反应。需要举一反三的用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件。包括定义每个模式的主码；定义参照完整性；定义与应用有关的完整性。了解：什么是数据库的完整性约束条件。完整性约束条件的分类，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掌握：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性。熟练掌握：用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件，包括定义每个模式的主码、定义参照完整性、定义与应用有关的完整性、完整性约束命名子句、使用触发器定义完整性。3．对应的课程目标本章节对应课程目标3。第6章关系数据库理论（8学时）1．教学内容(1)数据依赖的基本概念（包括，函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、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，多值依赖的概念）；(2)范式的概念、1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF的概念和判定方法；2．教学目的及要求关系数据理论既是关系数据库的重要理论基础也是数据库逻辑设计的理论指南和有力工具。要掌握规范化理论和优化数据库模式设计的方法。了解：规范化理论的重要意义；数据库模式的插入异常和删除异常的概念；数据库模式好与坏的衡量标准。熟练掌握：关系的形式化定义。数据依赖的基本概念。范式的概念；从1NF到4NF的定义；规范化的含义和作用。熟练掌握：四个范式的理解和应用，各个级别范式中存在的问题和解决办法；能够依据应用语义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。3．对应的课程目标本章节对应课程目标1。第7章数据库设计（6学时）1．教学内容(1)数据库设计的特点，数据库设计的基本步骤；(2)数据库设计过程中，数据字典的内容；(3)数据库设计各个阶段的设计目标、方法等。2．教学目的及要求本章实用性较强，学完本章，学习者应具有设计简单数据库系统的能力。了解：数据库设计的特点；数据库物理设计的内容和评价；数据库的实施和维护。掌握：数据库设计的基本步骤；数据库设计的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。熟练掌握：E-R图的设计；E-R图向关系模型的转换。3．对应的课程目标本章节对应课程目标2。第8章数据库编程（4学时）1．教学内容(1)嵌入式SQL、游标的概念；(2)SQL过程化扩展PL/SQL；(3)存储过程和自定义函数；(4)ODBC的工作原理和工作流程；(5)简要讲解DBC和OLDB编程与ODBC编程。2．教学目的及要求掌握数据库应用系统的各种编程方法，具有正确选择不同的方法和技术开发应用系统的能力。了解：SQL编程技术可以有效克服SQL实现复杂应用方面的不足,提高应用系统和RDBMS之间的互操作性。掌握：嵌入式SQL中游标的概念和使用方法；T-SQL和存储过程的基本概念、基本结构、语句语法和用法。熟练掌握：能在实际安装的RDBMS上通过编程的方式开发应用程序，完成对数据库的各种操作。3．对应的课程目标本章节对应课程目标2。第9章关系查询处理和查询优化（4学时）1．教学内容(1)通过实例讲解关系数据库查询优化的重要性和可能性；(2)讲解RDBMS的查询处理步骤。2．教学目的及要求能运用本章学习的查询优化知识，对于复杂的查询，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。不能把优化的任务全部交给RDBMS。了解：关系系统的定义和分类；全关系系统的12条准则。掌握：最小关系系统、关系完备系统、全关系系统和关系系统查询优化的概念。熟练掌握：画出一个查询的语法树，以及优化后的标准语法树。3．对应的课程目标本章节对应课程目标3.第10章数据库恢复技术（2学时）1．教学内容(1)首先讲解事务的基本概念和事务的ACID性质；(2)数据库运行中，可能发生的故障类型；(3)数据库恢复中，最经常使用的技术——数据转储和登录日志文件；(4)详解日志文件的内容及作用，日志文件所要遵循的原则；(5)针对事务故障、系统故障和介质故障等不同故障的恢复策略和恢复方法；(6)具有检查点的恢复技术，数据库镜像功能。2．教学目的及要求掌握事务的基本概念和事务的ACID性质。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了解：什么是数据库的一致性状态；数据库运行中可能产生的故障类型及它们对数据库的破坏；数据转储的概念和分类；什么是数据库镜像功能；具有检查点的恢复技