《数据库系统原理及应用》课程教学大纲(本科).docx

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1、数据库系统原理及应用（Principle and Application of Database System）课程代码：06410054学 分：4学 时：80 （其中：讲课学时：48实验学时：0上机学时：32）先修课程：程序设计基础、数据结构、操作系统适用专业：软件工程教 材：数据库系统概论（第五版），王珊，萨师煊，高等教育出版社，2014 年9月；SQL Server 2008数据库管理，屠建飞编著，清华大学出版社， 2011年1月一、课程性质与课程目标（一）课程性质数据库系统原理是计算机科学与技术、软件工程、网络工程等专业的一门 专业基础课程。数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重

2、要分支，是计算机应 用中一个非常活跃、发展迅速、应用广泛的领域。作为计算机科学与技术相关专业的核 心课程之一，本课程既培养学生掌握一种数据库操作语言、对现实世界进行分析与建模 的能力，又使他们具备分析问题、解决问题、建立数据库模型的能力（二）课程目标数据库系统原理课程的主要课程目标如下：课程目标1:知识方面数据库系统原理主要讲授数据库系统的基础理论、基本技术和基本方法，包括:1.1掌握数据库系统的基本概念。1.2掌握关系数据库及其标准语言SQL与数据库基本编程方法。1.3掌握关系查询处理和查询优化方法等。1.4掌握数据库安全性和完整性的概念和方法。1.5掌握关系规范化理论。1.6掌握数据库设计

3、方法和步骤。1.7掌握数据库恢复和并发控制技术。1.8 了解数据库技术发展的新技术。课程目标2:能力与素质方面2.1具有熟练使用SQL语言在某一个数据库管理系统上进行数据库操作的能力。2.2具有设计数据库模式以及开发数据库应用系统的基本能力。2.3掌握开发数据库应用系统的基本编程方法，具有正确选择不同的方法和技术 开发应用程序的能力。2.4具有针对具体问题，选用合适的技术解决数据库的安全性、完整性、故障和 并发控制的能力。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1.4,2.4,3.1,4.1,4.2,4.3,5.1毕业要求指

4、标点1.4能够应用专业知识解决工程计算问题毕业要求指标点2.4能够正确表达一个工程问题的解决方案毕业要求指标点3.1能够根据复杂软件工程问题的需求确定基本思路和方案毕业要求指标点4.1能够识别计算机软硬件系统组成并了解工作原理毕业要求指标点4.2能够理解系统软件的设计思路和基本原理并能够运用相应原 理采用科学方法解决具体问题毕业要求指标点4.3能够建立软件模型、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毕业要求指标点5.1能够开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信 息技术工具完成复杂软件工程需求分析、预测、模拟毕业要求 指点、课程目标毕业要 标求指标 点1.4毕业

5、要 求指标 点2.4毕业要 求指标 点3.1毕业要 求指标 点4.1毕业要 求指标 点4.2毕业要 求指标 点4.3毕业要 求指标 点5.1课程目标1.1V课程目标1.2VVVVVV课程目标1.3VVVVV课程目标1.4VVVVVV课程目标1.5VVVVVV课程目标1.6VVVVV课程目标1.7VVVVVVV课程目标2.1VVVVVVV课程目标2.2VVVVVVV课程目标2.3VVVVVV二、课程内容与教学要求第一章概述本章支持课程目标1.1掌握数据库系统的基本概念。（一）教学内容与教学方法1. 本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务（讲授）。2. 数据库系统概述（讲授）。3. 数据模型（讲

6、授）。4. 数据库系统结构（讲授+案例）。5. 数据库系统的组成（讲授）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 了解本课程的性质、研究对象与方法、任务。2. 了解数据库管理技术的进展和数据库系统的组成。3. 理解数据库、数据库管理系统和数据库系统及其关系。4. 掌握数据模型、数据库系统的三级模式结构、数据库的二级映像功能与数 据独立性。（三）重点与难点1. 重点关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和两层映像的体系结构、数据库系统的逻辑独立性和物理独立性等。2. 难点数据库领域中大量的基本概念、数据模型及数据库系统的体系结构。第二章 关系数据库本章支持课程目标1.2掌握关系数据库及其

7、标准语言SQL，掌握关系查询处理和 查询优化方法等。（一）教学内容与教学方法1. 关系数据结构及形式化定义（讲授+案例）。2. 关系操作（讲授+案例）。3. 关系的完整性（讲授+案例）。4. 关系代数（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 掌握关系数据结构及其定义。2. 理解关系操作和关系的完整性。3. 具有使用关系代数描述查询操作的能力。（三）重点与难点1. 重点关系数据结构及其定义、关系代数中的各种运算。2. 难点关系代数。第三章关系数据库标准语言SQL与嵌入式数据库编程本章支持课程目标1.2掌握关系数据库及其标准语言SQL，掌握关系查询处理和 查询优化方法等，2.1具

8、有熟练使用SQL语言在某一个数据库管理系统上进行数据库 操作的能力。（一）教学内容与教学方法1. SQL概述（讲授）。2. 学生-课程数据库（讲授）。3. 数据定义；讲授+案例+实验）。4. 数据查询（讲授+案例+实验）。5. 数据更新（讲授+案例+实验）。6. 视图（讲授+案例+实验）。7. 嵌入式SQL （讲授）。8. 过程化SQL （讲授+案例）。9. 存取过程与函数（讲授+案例+自学）。10. ODBC编程（讲授+自学+实验）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 理解SQL的系统结构，数据定义，数据更新，视图操作。2. 具有熟练使用 SQL 语言在某一个数据库管理系统上进行数据

9、库操作的能力。（三）重点与难点1. 重点熟练正确的使用SQL完成对数据库的查询、插入、删除、更新操作。2. 难点SQL语言强大的查询功能。使用游标与动态SQL语句第四章数据库的安全性本章支持课程目标1.3掌握数据库安全性和完整性的概念和方法，2.3具有针对具 体问题，选用合适的技术解决数据库的安全性、完整性、故障和并发控制的能力。（一）教学内容与教学方法1. 计算机安全性概述（讲授+案例）。2. 数据库安全性控制（讲授+案例+实验）。3. 视图（讲授+案例+实验）。4. 审计（讲授+案例）。5. 数据加密（讲授+案例）。6. 其他安全性保护（讲授+自学）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求

10、1. 掌握数据库的安全性问题含义；掌握视图机制在数据库安全保护中的作用;了解审计、数据加密、统计数据库安全性在数据库安全保护中的作用。2. 具有使用数据库管理系统的常用方法和技术实现数据库安全性控制的能 力。（三）重点与难点1. 重点SQL中授权与回收、创建数据库角色等语句的使用。2. 难点强制存取控制（MAC）机制中确定主体存取客体的规则。第五章数据库完整性本章支持课程目标1.3掌握数据库安全性和完整性的概念和方法，2.3具有针对具体问题，选用合适的技术解决数据库的安全性、完整性、故障和并发控制的能力。（一）教学内容与教学方法1. 实体完整性（讲授+案例+实验）。2. 参照完整性（讲授+案例

11、+实验）。3. 用户定义的完整性（讲授+案例+实验）。4. 完整性约束命名子句（讲授+案例+实验）。5. 域中的完整性限制（讲授+案例）。6. 断言（讲授+案例）。7. 触发器（讲授+案例+自学）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 掌握数据库完整性的定义；掌握用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件； 理解触发器的使用方法。2. 具有利用多种技术保证数据库完整性的能力。（三）重点与难点1. 重点DBMS完整性控制机制的三个方面，以及使用SQL语言定义关系模式的完 整性约束条件。2. 难点RDBMS的完整性实现策略。第六章关系数据库理论本章支持课程目标1.4掌握关系规范化理论，2.2具

12、有设计数据库模式以及开发 数据库应用系统的基本能力。（一）教学内容与教学方法1. 问题的提出（讲授+案例）。2. 规范化（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 掌握规范化理论和优化数据库模式设计的方法。2. 理解函数依赖与码。3. 了解数据库模式不好的标准。4. 具有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的能力。5. 具有使用规范化理论优化数据库模式的能力。（三）重点与难点1. 重点1NF到BCNF的定义。2. 难点如何应用语义，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。第七章数据库设计与编

13、程本章支持课程目标1.5掌握数据库设计方法和步骤，2.2具有设计数据库模式以 及开发数据库应用系统的基本能力，2.3具有针对具体问题，选用合适的技术解决数据 库的安全性、完整性、故障和并发控制的能力。（一）教学内容与教学方法1. 数据库设计概述（讲授）。2. 需求分析（讲授+案例+实验）。3. 概念结构设计（讲授+案例+自学+实验）。4. 逻辑结构设计（讲授+案例+实验）。5. 数据库的物理设计（讲授+自学+实验）。6. 数据库的实施和维护（讲授+自学+实验）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 了解数据库设计的意义、特点，方法。2. 掌握数据库设计方法和步骤。3. 掌握概念结构和逻辑

14、结构设计，具有针对具体的应用环境，设计出相应的 概念结构和逻辑结构的能力。（三）重点与难点1. 重点数据库设计步骤和数据库设计过程中的各级模式设计方法。2. 难点E-R图的设计和数据模型的优化。第八章关系查询处理和查询优化本章支持课程目标1.2掌握关系数据库及其标准语言SQL,掌握关系查询处理和 查询优化方法等，2.2具有设计数据库模式以及开发数据库应用系统的基本能力。（一）教学内容与教学方法1. 关系数据库系统的查询处理（讲授）。2. 关系数据库系统的查询优化（讲授）。3. 代数优化（讲授+案例）。4. 物理优化（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 了解RDBMS查询处

15、理的基本步骤，查询优化的概念、基本方法和技术；2. 具有对关系代数表达式和SQL查询语句优化的能力。（三）重点与难点1. 重点查询处理各个步骤的主要功能。2. 难点如何运用本章学习的查询优化知识，对于比较复杂的查询，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。第九章数据库恢复本章支持课程目标1.6掌握数据库恢复和并发控制技术，2.2具有设计数据库 模式以及开发数据库应用系统的基本能力，2.3具有针对具体问题，选用合适的技术解 决数据库的安全性、完整性、故障和并发控制的能力。（一）教学内容与教学方法1. 事务的基本概念（讲授+案例）。2. 数据库恢复概述（讲授+案例）。

16、3. 故障的种类（讲授+案例）。4. 恢复的实现技术（讲授+案例）。5. 恢复策略（讲授+案例）。6. 具有检查点的恢复技术（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 掌握事务的特性；理解故障的种类。2. 掌握数据库恢复的实现技术，具有利用恢复技术实现数据库故障恢复的能力。（三）重点与难点1. 重点事务的基本概念和事务的ACID性质。2. 难点日志文件的使用，系统故障、介质故障的恢复方法。第十章并发控制本章支持课程目标1.6掌握数据库恢复和并发控制技术，2.2具有设计数据库 模式以及开发数据库应用系统的基本能力，2.3具有针对具体问题，选用合适的技术解 决数据库的安全性、完整性

17、、故障和并发控制的能力。（一）教学内容与教学方法1. 并发控制概述（讲授+案例）。2. 封锁（讲授+案例）。3. 活锁和死锁（讲授+案例）。4. 并发调度的可串行性（讲授+案例）。5. 两段锁协议（讲授+案例）。6. 封锁的粒度（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 了解并发操作带来的三类数据不一致问题；理解封锁粒度；掌握并发控制的技术 和三级封锁协议。2. 具有利用多种技术保证数据库并发性的能力。（三）重点与难点1. 重点并发操作产生的数据不一致性的确切含义，封锁协议与数据一致性的关系， 并发调度的可串行性概念。2. 难点两段锁协议与串行性的关系、与死锁的关系，具有意向锁

18、的多粒度封锁方 法的封锁过程。第十一章数据库技术的新发展本章支持课程目标1.7 了解数据库技术发展的新技术。（一）教学内容与教学方法1. 数据库技术发展概述（讲授）。2. 大数据管理（讲授+案例）。3. 内存数据库系统（讲授）。4. 数据仓库与联机分析处理技术（讲授+案例）。（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1. 了解数据库技术发展概述。2. 了解大数据的概念、典型应用和大数据系统等前沿技术和发展。3. 了解内存数据库的基本概念、特点和关键实现技术。4. 了解数据仓库系统，了解在大数据时代新型的数据仓库解决方案。（三）重点与难点1. 重点数据模型的发展、数据库技术与其他相关技术相结合和面向

19、应用领域的数据库 新技术。2. 难点数据库发展的新技术。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1.数据库系统及数据库基础操作4验证性必做1.1，1.2，2.1，2.22.SQL语言SELECT查询操作与嵌入式数据库编程8验证性必做1.1，1.2，2.1，2.23.2QL语言一更新操作、视图、 索引等的操作4验证性必做1.1，1.2，2.1，2.24.数据库的安全性、完整性4验证性必做1.3，2.35.数据库设计与应用开发大作业12设计性必做1.1，1.2，1.3，1.4, 1.5, 1.6.1.7，2.1，2.2，2.3实验1数据库系统及数据库基础操作1、实验目的1

20、）熟练掌握SQL Server的使用方法。2）理解和掌握数据库DDL语言，能够熟练地使用SQL DDL语句创建、修改和删除数据 库、模式和基本表。2、实验主要内容1）安装SQL Server集成环境。2）理解和掌握SQL DDL语句的语法，特别是各种参数的具体含义和使用方法；使用SQL 语句创建、修改和删除数据库和基本表。掌握SQL语句常见语法错误的调试方法。3、设备要求1） PC 一台实验2 SQL语言SELECT查询操作与嵌入式数据库编程1、实验目的要求1）掌握SQL程序设计基本规范，熟练运用SQL语言实现数据基本查询，包括单表查询、 分组统计查询和连接查询。2）掌握SQL嵌套查询和集合查

21、询等各种高级查询的设计方法等。3）掌握SQL嵌入式查询。2、实验主要内容1）针对SQL Server数据库设计各种单表查询语句、分组统计查询语句；设计单个表针对 自身的连接查询，设计多个表的连接查询。理解和掌握SQL查询语句各个子句的特点 和作用，按照SQL程序设计规范写出具体的SQL查询语句，并调试通过。2）针对SQL Server数据库，正确分析用户查询要求，设计各种嵌套查询和集合查询。3）对于上述已实验过的SQL查询语句通过嵌入式接口实现。并在宿主语言中通过定义游 标接收所有的记录。3、实验仪器设备1）学生每个一台PC机2）已安装SQL Server环境实验3 SQL语言一更新操作、视图

22、、索引等操作1、实验目的要求1）熟悉数据库的数据更新操作，能够使用SQL语句对数据库进行数据的插入、修改、删 除操作。2）熟悉SQL语言有关视图的操作，能够熟练使用SQL语句来创建需要的视图，定义数 据库外模式，并能使用所创建的视图实现数据管理。3）掌握索引设计原则和技巧，能够创建合适的索引以提高数据库查询。2、实验主要内容1）针对SQL Server数据库设计单元组插入、批量数据插入、修改数据和删除数据等SQL 语句。理解和掌握INSERT、UPDATE和DELETE语法结构的各个组成成分，结合嵌 套SQL子查询，分别设计几种不同形式的插入、修改和删除数据的语句，并调试成功。2）针对给定的数

23、据库模式，以及相应的应用需求，创建视图、创建带WITH CHECK OPTION的视图，并验证视图WITH CHECK OPTION选项的有效性。理解和掌握视图 消解执行原理，掌握可更新视图和不可更新视图的区别3）针对给定的数据库模式和具体应用需求，创建唯一索引、函数索引、复合索引等；修 改索引；删除索引。设计相应的SQL查询验证索引有效性。3、实验仪器设备1）学生每个一台PC机2）已安装SQL Server环境实验4数据库的安全性、完整性1、实验目的要求1）掌握自主存取控制权限的定义和维护方法2）掌握实体完整性的定义和维护方法3）掌握参照完整性的定义和维护方法；4）掌握用户自定义完整性的定义

24、和维护方法。2、实验主要内容1）定义用户、角色，分配权限给用户、角色，回收权限，以相应的用户名登录数据库验 证权限分配是否正确。选择一个应用场景，使用自主存取控制机制设计权限分配。可 以采用两种方案。方案一：采用sa超级用户登录数据库，完成所有权限分配工作，然 后用相应用户名登陆数据库以验证权限分配正确性；方案二：采用sa用户登陆数据库 创建三个部门经理用户，并分配相应的权限，然后分别用三个经理用户名登陆数据库， 创建相应部门的USER, ROLE，并分配相应权限。验证权限分配之前，请备份好数据 库；针对不同用户所具有的权限，分别设计相应的SQL语句加以验证。2）定义实体完整性，删除实体完整性

25、。能够写出两种方式定义实体完整性的SQL语句： 创建表时定义实体完整性、创建表后定义实体完整性。设计SQL语句验证完整性约束 是否起作用。3）定义参照完整性，定义参照完整性的违约处理，删除参照完整性。写出两种方式定义 参照完整性的SQL语句：创建表时定义参照完整性、创建表后定义参照完整性。4）针对具体应用语义，选择NULL/NOT NULL、DEFAULT，UNIQUE CHECK等，定 义属性上的约束条件。3、实验仪器设备1）学生每个一台PC机2）已安装SQL Server环境实验5数据库设计与应用开发大作业1、实验目的要求1）掌握数据库设计基本方法及数据库设计工具；2）掌握综合运用数据库原

26、理、方法和技术进行数据库应用系统分析、设计和SQL实现关 键功能的能力。2、实验主要内容1）掌握数据库设计基本步骤，包括数据库概念结构设计、逻辑结构设计，物理结构设计， 数据库模式SQL语句生成。能够使用数据库设计工具进行数据库设计。2）为某个部门或单位开发一个数据库应用系统，具体内容包括：对某个部门或单位业务和数据进行调查，系统分析，系统设计，数据库设计，数据库创建和数据加载，能够 使用后台SQL语句编程实现所需功能，系统测试和分析，大作业汇报。3、实验仪器设备1）学生每个一台PC机2）已安装SQL Server环境注：本课程为计算机相关专业基础课，授课对象为大二学生，实验类型主要包括验证

27、性实验和设计性实验，验证性实验不需提交报告，设计性实验需要提交上机实验报告， 实验报告主要包括问题分析、数据库概念模型、逻辑模型及物理模型设计、关键SQL 语句、系统测试和分析。四、学时分配及教学方法及对指标点的支撑章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实 验上机课程 实践小计第一章绪论4讲授、案例1.1第二章关系数据库4讲授、案例1.2第三章关系数据库标准语言SQL610讲授、案例、实验1.2，2.1第四章数据库安全性22讲授+案例+实验+自学1.3,2.3第五章数据库完整性22讲授+案例+实验+自学1.3,2.3第六章关系数据库理论4讲授+案例1.4，2.2第七

28、章数据库设计与编程1218讲授+案例+自学+实验1.5，2.2，2.3第八章关系查询处理和2讲授+案例1.2，2.2查询优化第九章数据库恢复技术4讲授+案例1.6，2.2，2.3第十章并发控制4讲授+案例1.6，2.2，2.3第十一章数据库技术的新发展4讲授+案例1.7合计4832五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时作业按照作业题目进行评分，总分数平均计算（5次以上）15%实验完成1个实验报告，主要考查需求 分析能力，数据库模型设计能力以 及SQL语句程序设计能力15%评分细则见附录1期末考试闭卷70%六、参考书目及学习资料1、A First Course in Database Sy

29、stems, J.D.Ullman, J Widom, Pretice Hall, 1997。2、数据库系统教程，叶小平，清华大学出版社，2012。七、大纲说明1. 采用多媒体教学手段，建议采用讲做结合的方式，多种教学手段综合运用。2. 课后共需完成约5次以上基础习题作业，以加深学生对所学内容的理解和掌 握，建议利用网络教学平台。3. 本课程有32个学时的实验，任课教师亦可以根据实际教学情况适当安排。2017年 8月附录1实验报告考查内容与评分比重参见下表:评分项编号实验评价内容所占比重要求对毕业要求指标点支撑1问题分析能力20%通过查找资料，能够使用数据字典、 数据流图写出系统的需求分析。1

30、.4,2.4,3.1,4.2,4.3,5.12数据库概念模型设计 能力20%将需求分析转化为数据库的概念模 型并对其进行优化。1.4,2.4,3.1,4.2,4.3,5.13数据库逻辑模型设计、物理模型设计能力20%将概念模型转化为某一种DBMS的 逻辑模型，并使用关系规范理论对 其进行优化；设计该逻辑模型物理 模型，并对其优化。1.4,2.4,3.1,4.2,4.3,5.14设计有意义数据的能 力5%输入有意义的部分数据。1.4,2.4,3.1,4.33编程实现能力20%能够使用后台SQL语句编程实现所 需功能。4.1,4.3,5.14系统测试和分析能力10%对系统进行测试，并分析其性能。1

31、.4,4.1,4.2,4.3,5.15报告清晰，按时提交5%报告清晰，提交准时。注：具体评分细则程序设计实验报告评分细则实验报告评分细则（作业按100分计算）项目优良中差问题分析能力，20能够根据实际应 用，给出详细的需能够根据实际应 用，给出较详细的能够根据实际应 用，给出较详细的需求分析不准确，数据字典和数据分求分析，并用数据 字典和数据流图 进行表示；18-20需求分析，并用数 据字典和数据流 图进行表示； 16-17需求分析，但数据 字典和数据流图 表示不完整； 1415流图不完整；13分以下数据库概念模型 设计能力，20分能够用ER正确表示概念模型；18-20有少许错误；16-17有

32、缺失14-15错误较多；13分 以下数据库逻辑模型 设计、物理模型设 计能力，20分正确表示逻辑模型设计、物理模型；18-20有少许错误；16-17有缺失；14-15错误较多；13分 以下设计有意义数据的能力，5分输入有意义的数据；4.5-5分数据合理，但意义不明显；3.5-4.5 分数据较合理；3-3.5 分数据随意；0-3分编程实现能力，20分程序正确并清晰易读；18-20程序正确24-26；16-17有少许错误；14-15错误较多；13以下系统测试和分析能力，10分有详细的测试过程和结果分析；9-10 分较详细的测试过程和结果分析；8分测试过程和结果 分析不详细；6-7 分测试和分析过程 随意；6分以下；报告清晰，按时提交5分报告清楚，按时提交4.5-5分报告较清楚，按时提交；3.5-4.0分未按时提交，但报 告清楚；3分未按时提交，报告 不清楚；2.5分以 下23