数据库系统教学大纲

《数据库系统》课程教学大纲

一 课程说明

1、课程基本情况 课程名称：数据库系统 英文名称： Database System 课程编号：2413216

开课专业：计算机科学与技术 开课学期：第4学期 学分/周学时：5/5 课程类型：专业必修课

2、课程性质（本课程在该专业的地位作用）

数据库技术是计算机科学技术发展的重要内容，是构成信息系统的重要基础。《数据库原理与应用》是中国计算机科学与技术学科教程2002（简称CCC2002）中的16门核心课程之一，是计算机专业的一门承前启后的、必修的专业课程。

3、本课程的教学目的和任务 （1）目的

在讲授数据库系统的基本理论和实现数据库系统的技术的同时，加强基础性实验环节的教学工作，使学生具有宽厚的数据库理论基础、初步的设计和开发数据库的能力与实际经验。

（2）任务 理论方面：

使学生掌握数据库系统的基本原理：包括数据库的基本概念、各种数据模型的特点、关系数据库的基本理论、SQL3（即SQL 第3版本）语言、关系数据理论、数据库的设计理论；

使学生了解数据库管理系统软件的研究内容； 使学生掌握数据库应用系统的设计开发方法；

使学生了解数据库技术的主要内容和发展动向，以指导今后的应用。 实践方面：

要求学生利用数据库的原理知识和实用工具（DBMS 和Database Designer）动手开发一个数据库应用系统，以培养学生运用数据库技术解决问题的能力和激发学生在此领域中继续学习和研究的愿望。

4、本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求 （1）与相关课程的关系

是《高等数学》、《线性代数》、《高级语言程序设计》、《离散数学》、《概率与数理统计》、《数据结构》等的后继课程，是“应用软件开发”类课程的前导课程。

（2）教材体系特点

目前已以“清华大学出版社”、“高等教育出版社”、“电子工业出版社”等一些出版社为主干形成了《数据库原理与应用》课程的，包括研究生、本科、专科、中专、技校多个层面的教材体系，具有数据库理论部分相对稳定而数据库实践部分各有特色的特点。

（3）具体要求 教材选用方面：

应选用以讲授“数据库原理”为主、通过某个DBMS 和Database Designer实现“数据库设计”为辅的教材，教师亦可根据自己在数据库设计方面的实践经验讲授应用部分。

教学环境配置方面：

建议根据实际情况，采用下面三种配置方案之一作为本课程的教学环境： 环境配置方案一

PostgreSQL ，可从免费下载。 环境配置方案二

MySQL Community、mysql-gui-tools ，可从免费下载。 环境配置方案三

Microsoft SQL Server 2000，可从销售商处购买。 5．教学时数及课时分配（共54）

二 教材及主要参考书

使用教材

根据实际，选用符合上述“教学时数及课时分配”表中教学内容要求的最新版本。建议任课教师自编讲议。

参考资料 推荐使用教材：

1、萨师煊，王珊，《数据库系统概论》，高等教育出版社，2000，第三版。 推荐参考书籍：

1、施伯乐，丁宝康，汪卫，《数据库系统教程》，高等教育出版社，2003，第二版。

2、Abraham Silberschatz, Henry F.Korth, S.Sudarshan，《DATABASE SYSTEM CONCEPTS （数据库系统概念）》，高等教育出版社，2002，第四版 影印版。

3、Michael Otey、Paul Conte，《SQL Server2000开发指南》，清华大学出版社，2002。

4、王恩波，《网络数据库实用教程——SQL Server2000》，高等教育出版社，

2004。

推荐参考网站：

1、中国人民大学信息学院《数据库原理与应用》精品课程网站 http://www.chinadb.org/

2、湖北工业大学《数据库原理与技术》精品课程网站 http://dean.hbut.edu.cn/html/jpkc/shuju/zjjs-2.htm 3、河北科技大学精品课程网站 http://www.hebust.edu.cn/jpk/

4、湖南工学院《数据库原理与应用》精品课程 http://jpkc.hnpu.edu.cn/sjkyl/index.html

5、成都理工大学《数据库程序设计》精品课程申报网站 http://www.cne.cdut.edu.cn/ec3.0/C62/jsdw-3.htm

6、广东工业大学精品课程《数据库原理及应用》课程实践网站 http://oa.gdut.edu.cn/database/KCjianjie.htm

7、长沙大学《数据库系统原理》精品课程申报网站 http://jsj.ccsu.cn/db_course/t6.htm

8、江西财经大学《数据库系统原理》精品课程申报网站 http://skynet.jxufe.edu.cn/ec/C15/kcms-1.htm

9、湖南师范大学《数据库系统原理及应用》精品课程申报网站 http://202.197.120.40/ec/C14/zjjs-1.htm

10、武汉科技大学《数据库系统原理》精品课程申报网站 http://jwc.wust.edu.cn/ec/C66/kcms-1.htm

11、武汉工业学院《数据库系统概论》精品课程申报网站 http://211.85.192.21/ec/C187/kcms-5.htm

12、浙江工商大学《数据库应用》精品课程申报网站 http://jww.hzic.edu.cn/jpkc/C20/kcms-2.htm

三 教学方法和教学手段说明

1、教学方法

建议采用“任务驱动”方式为主，辅以“案例教学”、“研究性学习”、“合作学习”等方式进行教学，注重培养学生的“自学方式”与“自学能力”。教学中，

教师要注重营造科学的、实用的、活泼的教学环境和氛围，“少讲精讲教学内容，勤于引导学生思考”。

2、教学手段

以教学大纲为主线，以教材为主体，以实例为印证，以网络教学系统为拓展。

四 成绩考核办法

理论部分考核： 采用笔试闭卷考试。 实验部分考核： 采用实验报告考核。 考核成绩计算：

按学院规定的计算方法计算。

五 教学内容

第一章 绪论（理论2学时，实验4学时）

一、教学目的

理解数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统、数据模型、以及数据库系统的三级模式结构和数据库系统的组成等基本概念；掌握实体-联系模型（E-R 图）的表示方法和设计实体-联系数据库模式的基本步骤与基本方法。

二、教学重点

实体-联系模型（E-R 图的表示方法）概念，实体-联系数据库模式的设计。 三、教学难点

实体-联系数据库模式的设计。 四、讲授要求

简述要求理解的概念，详述实体-联系模型（E-R 图的表示方法）概念，实体-联系数据库模式的设计。

1、数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统。 2、数据库系统的特点。

3、数据模型：数据模型的组成要素。

4、概念模型的表示方法：实体-联系模型（E-R 图的表示方法）。

5、常用的四种数据模型：层次模型，网状模型、关系模型和面向对象模型。 6、数据库系统的三级模式结构。 7、数据库管理系统的组成。 8、数据库管理系统的工作过程。 六、实验及实践要求

实验一：认识关系数据库管理系统（RDBMS ）

1、实验项目名称：认识关系数据库管理系统（RDBMS ） 2、实验类型：验证性 3、学时分配：4学时 4、每组人数：1人 5、实验内容及要求

了解数据库管理系统（DBMS ）的工作环境、基本构成、主要功能、基本操作方法。

第二章 关系数据库（理论4学时，实验12学时）

一、教学目的

理解关系模型中基本概念，熟练掌握用关系代数和元组关系演算表达查询，基本掌握用域关系演算式表达查询。

二、教学重点

用关系代数和元组关系演算表达查询，用域关系演算式表达查询。 三、教学难点

用关系代数和元组关系演算表达查询，用域关系演算式表达查询。 四、讲授要求

简述要求理解的概念，详述用关系代数和元组关系演算表达查询，用域关系演算式表达查询。

1．关系模型。

2．关系数据结构及形式化定义：域、笛卡尔积、元组、关系、侯选码、主码、关系模式、关系数据库。

3．关系的完整性：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性。 4．关系代数：并、差、交、广义笛卡尔积等传统的集合运算；选择、投影、连接、除等专门的关系运算。

5．关系演算：元组关系演算；域关系演算。 六、实验及实践要求 实验二：SQL 基本应用

1、实验项目名称：SQL 基本应用 2、实验类型：设计性 3、学时分配：12学时 4、每组人数：1人 5、实验内容及要求

简单查询和连接查询、分组查询和嵌套查询、视图操作和数据控制。

第三章 关系数据库标准语言SQL （6学时）

一、教学目的

能用结构化查询语言SQL 表达查询要求、进行数据库更新以及定义关系模式。

二、教学重点

1、用SQL 语句建立数据库（建立基本表、关键字、索引、关联关系）。 2、用SQL 语句表达：单表查询、连接查询、涉及查询结果排序、分组处理的查询、数据的更新、嵌套查询、定义视图、查询视图。

三、教学难点

查询操作，即SELECT 语句的使用。 四、讲授要求

简述要求理解的概念，详述使用SELECT 语句进行查询的基本方法。

1、SQL 的特点及SQL 语言的基本概念。

2、数据定义：定义表、删除表、修改表，建立和删除索引。

3、单表查询：选择表中的若干列、选择表中的若干元组、查询结果排序、分组。

4、连接查询：等值连接、自身连接、外连接、复合条件连接。

5、嵌套查询：带IN 谓词的子查询；带比较运算符的子查询，带谓词的子查询。

6、数据更新：插入、删除、修改。

7、视图：定义视图、查询视图、更新视图、删除视图。 8、数据控制：授权与收回。

第四章 关系系统及其查询优化（4学时）

一、教学目的

理解和掌握关系系统，关系系统查询优化的准则、方法和步骤。 二、教学重点

1、查询优化的必要性以及优化的一般准则。

2、用关系代数等价变换规则对查询表达式进行优化。 3、结合查询优化过程画出原始的和优化的语法树。 三、教学难点

用关系代数等价变换规则对查询表达式进行优化。 四、讲授要求

简述要求理解的概念，详述使用SELECT 语句进行查询的基本方法。 五、讲授要点

1、关系查询基本过程：查询的具体实施过程、查询策略的选择。 2、查询优化及其必要性：查询优化的概念、查询优化的必要性。 3、关系等价变换规则：同类运算间的等价公式、不同运算间的等价运算公式。

4、查询的优化策略与算法：查询的优化策略、查询的优化算法。

第五章 关系数据理论（4学时）

一、教学目的

理解和掌握关系模式设计中可能出现的问题及其产生原因以及解决的途径、分解的原则和方法。

二、教学重点

1、1NF 范式的概念；函数依赖、码和外码的概念；主属性、非主属性的概念；部分函数依赖和传递函数依赖的概念；多值函数依赖的概念。

2、用规范化方法对关系模式进行分解，把一个关系模式分解成属于2NF 、3NF 、BCNF 范式的几个模式的方法；属性集闭包的求解算法、关系码、最小函数依赖的求解方法。

3、把一个关系模式分解成属于4NF 范式的几个模式的方法；求蕴含于给定函数依赖集的所有非平凡函数依赖的方法。

三、教学难点

用规范化方法对关系模式进行分解，把一个关系模式分解成属于2NF 、3NF 、BCNF 范式的几个模式的方法；属性集闭包的求解算法、关系码、最小函数依赖的求解方法。

四、讲授要求

简述要求理解的概念，详述要求掌握的基本方法。 五、讲授要点

1、函数依赖：函数依赖的定义，关系的码和外码。

2、关系模式设计：可能出现的问题；问题产生的根源；解决的途径；模式分解的原则；分解的方法；1NF 、2NF 、3NF 、BCNF 范式。

3、函数依赖的Armstrong 公理系统：属性集闭包、关系码、极小函数依赖集的求解算法。

4、多值依赖：多值依赖的定义；4NF 范式；分解成4NF 范式的方法。

第六章 数据库设计（4学时）

一、教学目的

理解和掌握数据库设计的基本步骤与方法 二、教学重点

1、数据库设计的特点、方法和基本步骤。 2、用数据流图和数据字典描述用户需求。 3、概念结构设计和逻辑结构设计的方法。 4、E-R 图向关系模型的转换。 5、数据库应用系统的设计。 三、教学难点

1、概念结构设计和逻辑结构设计的方法。 2、E-R 图向关系模型的转换。 四、讲授要求

简介数据库设计的特点、方法和基本步骤，详述概念结构设计和逻辑结构设计的方法和E-R 图向关系模型的转换。

五、讲授要点

1、数据库设计的特点、方法和基本步骤。 2、需求分析的任务、方法和数据字典。 3、概念结构设计的基本方法与步骤。

4、E-R 图向关系模型的转换，数据模型的优化。

5、数据库物理设计的内容和方法，关系模式存取方法选择，数据库存储结构的确定，物理结构的评价。

6、数据库的实施、运行和维护。

第七章 数据库恢复技术（4学时）

一、教学目的

理解并发控制的作用以及并发控制的有关协议。 二、教学重点

1、并发操作可能带来的数据不一致现象。

2、用三级封锁协议解决并发操作中的数据不一致问题。 3、用两段锁协议保证并发操作的可串行化。 三、教学难点

1、用三级封锁协议解决并发操作中的数据不一致问题。

2、用两段锁协议保证并发操作的可串行化。

四、讲授要求

概述并发操作可能带来的数据不一致现象，详述用三级封锁协议解决并发操作中的数据不一致问题和用两段锁协议保证并发操作的可串行化。

五、讲授要点

1、并发操作可能带来的数据不一致现象。

2、封锁、封锁协议、活锁和死锁。

3、并发调度的可串行性。

4、三级封锁协议和两段锁协议。

第八章 并发控制（4学时）

一、教学目的

理解事务的基本概念，掌握数据库恢复技术。

二、教学重点

1、事务的基本概念和数据库系统故障的种类。

2、数据库恢复的实现技术和数据库的恢复策略。

三、教学难点

数据库恢复的实现技术和数据库的恢复策略。

四、讲授要求

简介事务的基本概念，详述数据库恢复的实现技术和数据库的恢复策略。

五、讲授要点

1、事务的基本概念和数据库系统故障的种类。

2、数据库恢复的实现技术。

3、数据库的恢复策略。

第九章 数据库安全性（4学时）

一、教学目的

理解和掌握数据库安全性、计算机系统安全性、数据库安全性控制技术。

二、教学重点

1、计算机安全性的基本概念。

2、几种数据库安全性控制技术。

三、教学难点

几种数据库安全性控制技术。

四、讲授要求

简述计算机安全性的基本概念，详述几种数据库安全性控制技术。

五、讲授要点

1、数据库安全性的基本概念。

2、计算机系统安全性的基本概念。

3、数据库安全性控制。

第十章 数据库完整性（4学时）

一、教学目的

理解和掌握数据库的完整性概念、完整性约束条件和完整性控制。

二、教学重点

1、数据库的完整性的基本概念。

2、数据库完整性控制机制的三方面功能。

三、教学难点

1．数据库的完整性的基本概念。

2．数据库完整性控制机制的三方面功能。

四、讲授要求

详述数据库的完整性的基本概念和数据库完整性控制机制的三方面功能。

五、讲授要点

1、数据库的完整性的基本概念。

2、数据库的完整性约束条件。

3、数据库的完整性控制。

第十一章 基于对象的数据库（4学时）

一、教学目的

理解面向对象数据库的基本概念、对象关系数据库的基本概念、面向对象数据库与对象关系数据库的联系与区别。

二、教学重点

对面向对象数据库、对象关系数据库的理解和掌握情况。

三、教学难点

面向对象数据库的基本概念、对象关系数据库的基本概念。

四、讲授要求

详述面向对象数据库的基本概念、对象关系数据库的基本概念，面向对象数据库与对象关系数据库的联系与区别。

五、讲授要点

1、面向对象数据库：面向对象技术的形成与发展；面向对象方法与结构化方法的比较；面向对象的一些基本概念；面向对象的分析与设计方法；面向对象分析与设计的优点；面向对象数据库的类型及发展状况；面向对象数据库系统与关系数据库；面向对象数据库系统的主要研究内容。

2、对象关系数据库：嵌套关系；复杂类。

3、面向对象数据库与对象关系数据库。

第十二章 数据库技术新发展（4学时）

一、教学目的

了解分布式数据库、并行数据库、多媒体数据库、空间数据库、网络数据库、数据仓库的基本概念。

二、教学重点

了解数据库技术的发展动态。

三、教学难点

对分布式数据库、并行数据库、多媒体数据库、空间数据库、网络数据库、数据仓库的基本概念的理解。

四、讲授要求

详述分布式数据库、并行数据库、多媒体数据库、空间数据库、网络数据库、数据仓库的基本概念及它们的作用。

五、讲授要点

1、分布式数据库

2、并行数据库

3、多媒体数据库

4、空间数据库

5、数据库仓库。

第十三章 数据库综合设计实例（理论6学时，实验20学时）

一、教学目的

较熟练地掌握一种数据库设计软件（可视化）的基本操作。

二、教学重点

了解和理解数据库综合设计的基本步骤、方法、技术。

三、教学难点

需求分析、逻辑设计基本步骤、方法。

四、讲授要求

教师只作关键性的讲授，具体由学生在课外时间自己完成。

五、讲授要点

1、需求分析的基本方法、步骤。

2、逻辑设计的基本方法、步骤。

3、SQL 语句的使用。

六、实验及实践要求

实验三：构建一个Web 关系数据库系统

1、实验项目名称：构建一个Web 关系数据库系统

2、实验类型：综合性

3、学时分配：20学时

4、每组人数：4～5人

5、实验内容及要求

设计一个简单的Web 数据库应用系统，须有可正解运行的设计结果及撰写规范的设计报告。