《数据库系统原理及应用》课程教学大纲（48学时）.docx

数据库系统原理及应用课程教学大纲一、课程名称：数据库系统原理及应用二、课程编码：三、学时与学分：48/3四、先修课程：计算机程序设计基础，离散数学，数据结构五、课程类别（课程性质）：专业核心课（必修）六、开课学期：第四学期七、课程教学目标及要求 本课程是计算机、通信、光信等专业的专业基础课程。本课程的主要目的是为了使学生系统地掌握数据库系统的原理和技术，掌握数据库的设计方法，为数据库应用系统的开发实践打下坚实的理论基础。同时，使学生了解数据库系统领域的最新发展概况、研究热点和研究成果，为从事数据库系统开发和数据库理论研究等做好充分的准备。本课程还需要培养学生认识到数据库的重要性。培养学生认识到树立团队合作，参与奉献、互助互学精神的重要性。培养学生认识到具备适应不确定、不完备性能力的重要性。并且使学生意识到数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志，应该努力学好专业知识，承担国家建设发展的历史责任。本课程的教学与学习要侧重于准确理解和掌握数据库技术的基本概念和基本理论；掌握使用关系数据库标准语言SQL进行数据定义、数据操纵和数据控制的方法；理解数据独立性、数据安全性、数据完整性、并发控制、故障恢复等概念及其在数据库系统中的实现方法；能综合运用数据库技术进行数据库系统的设计；提高学生的自学与更新本专业知识的能力。八、适用学科专业计算机科学与技术、软件工程等相关专业九、基本教学内容与学时安排（一）基本教学内容第1章  数据库系统概论（4学时）【内容】1.1 数据库系统基本概念、数据模型1.2 数据库系统结构、数据库系统的组成1.3 数据库管理系统、数据库产品介绍【基本要求】了解： 数据管理技术的发展、数据库系统的特点、数据库技术的研究领域，理解：层次模型、网状模型、关系模型，掌握： 数据库系统的三级模式结构和二级映象功能，熟悉E-R图的方法并学会应用。【重点与难点】重点：准确理解层次模型、网状模型、关系模型、数据库系统的三级模式结构和二级映象功能，掌握E-R图的方法和运用。 难点：需要掌握数据库领域大量的基本概念。准确理解数据模型和数据库系统的体系结构。【课程思政】以中国数据库技术发展为主题，介绍数据库技术成为中国卡脖子技术的原因以及近年来具有中国自主知识产权数据库发展现状，重点简介中国数据库技术在国际数据库技术竞赛中的优势地位，使学生理解开展数据库研究和构建数据库系统软件对国家发展的重要意义，厚植学生爱国情怀以及技术自信，鼓励学生毕业后能够积极投入自主知识产权数据库技术的研发工作中。第2章  关系数据库（6学时）【内容】2.1 关系模型概述、关系数据结构及形式化定义2.2 关系的完整性2.3 关系代数2.4 关系演算 【基本要求】掌握：5种基本关系运算，包括选择、投影、并、差、笛卡尔积，以及3种组合关系运算，包括交、连接和除。关系代数表达式的优化。理解：关系模式、关系数据结构、关系完整性等基本概念和内容。了解：关系演算的概念、内容和方法【重点与难点】重点：掌握关系模式、关系数据结构、关系完整性；选择、投影、连接和除关系运算。 难点：选择、投影、连接和除关系运算。【课程思政】关系模型的基本内容对于今后的理论学习和实验实践环节都有非常重要的指导作用；关系代数较为抽象。科学是无国界的，但科学家是有国界的。在当代，尤其要弘扬科学家精神。胸怀祖国、服务人民的爱国精神，勇攀高峰、敢为人先的创新精神，追求真理、严谨治学的求实精神，淡泊名利、潜心研究的奉献精神。第3章  关系数据库标准语言SQL（6学时+10学时实验）【内容】3.1 SQL语言概述3.2 数据定义、数据查询、数据更新、视图3.3 嵌入式SQL、动态SQL3.4 存储过程【基本要求】掌握：运用SQL语言进行数据定义、数据操作和数据控制。了解：嵌入式SQL和动态SQL的概念和内容。理解：存储过程的概念和操作。【重点与难点】重点：熟练掌握和运用SQL语言，特别是SQL语言的查询功能。 难点：SQL语言的连接查询、嵌套查询、集合查询和复杂查询。【课程思政】以诚信数据比对为主题，培养学生借助已经学习的SQL查询语句构建方法，分析、设计、优化和实现满足诚信数据比对的SQL语句。通过案例学习和实践，使学生深刻体会信息造假带来的危害和影响，培养学生诚信、守纪的意识。第4章  关系模式设计理论（8学时）【内容】4.1 关系模式中存在的问题4.2 函数依赖、关系模式的分解4.3 范式及规范化【基本要求】掌握：规范化理论和关系数据库模式规范化设计方法。【重点与难点】重点：规范化理论和关系数据库模式规范化设计方法。难点：关系数据库规范化方法的运用。【课程思政】同数据库完整性要用约束来实现一样，人也在约束中才能存在并获得发展。马克思主义哲学告诉我们：人都是具体的、历史的。人的本质在其现实性上是一切社会关系的总和。因此，不受特定社会条件约束的人是不存在的。如果企图突破法律的约束，就会走上违法犯罪的道路；如果企图冲破公序良俗，就会突破道德的底线而为世人所不齿。数据库有约束才能健壮。同理，一个新时代的大学生只有遵循当代法律和道德的约束，才能成为社会主义建设事业的合格接班人，社会才能稳定和谐。第5章  数据库设计（4学时+4学时实验）【内容】5.1 数据库设计概述5.2 需求分析5.3 概念结构设计、逻辑结构设计5.4 数据库的物理设计5.5 数据库的实施和维护。【基本要求】掌握：数据库设计的方法和基本步骤，并学会运用。【重点与难点】重点：数据库设计方法和基本步骤，特别是概念结构设计和逻辑结构设计。难点：数据库设计方法的运用。【课程思政】以疫情时期防控数据的发布为案例，开展疫情防控数据结构分析以及数据发布业务分析，设计满足设计需要的数据库关系模式，结合发布查询时快速响应需要，模拟导入万条数据，结合实际适当使用反规划化等手段提高数据的查找效率。通过该案例让学生深刻体会疫情防控时期，信息技术发展对公众服务的重要意义。第6章  数据库的保护（2学时+2学时实验）【内容】6.1 事务的概念、并发控制6.2 数据库的完整性保护机制6.3 数据库的安全性保护机制6.4 数据库的恢复机制。【基本要求】掌握：事务的定义与特性、读锁和写锁的概念。两段封锁协议和三级封锁协议。数据库完整性约束的内容和实施规则理解：并发操作中存在的问题，数据库安全性的内容，数据库系统的安全性机制。数据库系统的故障类型，数据恢复机制的内容与方法。了解：安全性标准。【重点与难点】重点：事务的基本概念和事务的ACID特性；死锁的原因和预防；三级封锁协议；两段锁协议；并发控制的可串行性；不同封锁类型的相容准则。DBMS完整性控制机制。不同故障的恢复技术的区别。难点：并发控制的可串行性；不同封锁类型的相容准则。数据完整性的实现策略。具有检查点的恢复技术。强制存取控制，统计数据库安全性控制。【课程思政】以数据库管理安全为主题，通过触发器，设计数据留痕系统，确保数据操作痕迹的可追溯和审计性。借助该案例，帮助学生深刻体会数据库操作溯源在数据管理类系统，特别是敏感数据系统的重要意义，增强学生的数据库安全设计和安全使用素养。第7章  数据库系统的新技术（2学时）【内容】7.1 传统关系数据库系统的局限7.2 分布式数据库系统、面向对象数据库系统、多媒体数据库系统7.3 数据仓库与数据挖掘、大数据【基本要求】了解：传统关系数据库系统存在的局限，新型数据库系统的体系结构及优缺点，数据仓库与数据挖掘、大数据技术的概念和研究内容。【重点与难点】重点：新型数据库系统的体系结构及优缺点。难点：数据仓库与数据挖掘、大数据技术的概念和研究内容。【课程思政】数据库作为重要的基础软件，其应用的深度和广度在一定程度上是一个国家综合国力的象征。伴随着移动互联网的飞速发展，中国在整个IT基础架构上呈现出后发先至的技术优势。数据库科学与技术，在中国大地上拥有广阔发展空间和光明的发展前景，正在凝聚成伟大的中国智慧。（二）教学学时安排序号课程内容理论讲授实践性环节合计实验讨论参观1数据库系统概论442关系数据库663关系数据库标准语言SQL610164关系模式设计理论885 数据库设计4486数据库的保护2247数据库系统的新技术22合计4848十、使用教材与参考资料数据库系统原理及应用（第3版）郭胜，王志，丁忠俊，清华大学出版社，2023年十一、课程考试考核方式：闭卷考试评分方式：平时成绩(课堂作业、考勤、提问及课堂讨论等)（30%）+ 期末考试（70%）制订人：审定人：年 月 日