数据库原理与应用--教学大纲

数据库原理与应用教学大纲

数据库及相关技术是计算机应用中一个发展迅速、应用广泛的领域。本课程将由5位一线教师带领大家学习关系数据库的基本概念及原理、理论模型和规范化设计方法、关系数据库语言SQL和数据库管理和运维等内容。课程面向计算机技术应用型人才培养需要，具有学习门槛低、理论联系实际、实用性较强等特点。

通过学习，学生将能够熟练运用SQL语言构建业务所需的单表、跨表、分组等查询语句；结合系统开发需要，能够选择合适的数据库系统建模、开发和管理工具，通过E-R图设计数据库，使用范式理论分析和评价关系模式；学习课程内容后可以为学生从事大数据技术开发、研发、数据挖掘序、人工智能等课程的学习奠定基础。

课程概述

【为什么要学习这门课？】课程学习原因：数据库及其相关技术是计算机应用中一个非常活跃、发展迅速、应用广泛的领域。随着物联网、移动互联网、社交媒体等信息技术的飞速发展，数据资源急剧膨胀，如何解决数据管理的相关理论和技术问题，并利用计算机对这些数据资源进行科学地组织、存储、检索、维护和共享，是数据库原理与应用课程的主要教学内容。

【这门课的主题是关于什么】课程讲授内容：本课程的教学团队由一线教师组成，几位老师将先后带领同学们学习关系数据库系统的基本概念和原理、关系数据模型、SQL语言、数据库管理、关系数据库设计以及数据库高级知识等内容。

【学习这门课可以获得什么？特别是对自己有什么帮助和应用】帮助和应用：通过本课程的学习，学生将掌握关系数据库基本概念和原理，能够通过SQL语句管理数据库并进行简单和复杂的数据查询操作，具备针对各类复杂业务需求进行规范化关系数据库设计的能力，具有开展高级数据库管理、大数据分析和挖掘等工作的基本素质。

【这门课有什么特色和亮点】特色亮点：本课程既能够满足计算机专业数据库原理的教学任务，也能够满足非计算机专业数据库应用教学要求。课程提供了丰富的教学指导、学习课件、实践操作、实验指导、习题指导以及数据库案例分析，能够对以数据库应用型人才培养为目标的混合式教学提供所需的线上资源。同时，本课程还即将面向社会数据库学习爱好者需要，在SQL Server基础上，持续提供MySQL的配套辅导，覆盖主流数据库管理系统的应用场景。

同学们，这是一门理论联系实际、实用性非常强的计算机及相关专业的核心骨干课。请加入我们，一起玩转数据，为今后开展数据管理及系统开发等相关工作奠定基础，也为今后学习数据仓库、数据挖掘、大数据分析处理等课程做好准备。 授课目标

面向计算机技术应用型人才培养目标，结合OBE（基于学习产出的教学模式）理论及课程在计算机专业教学支撑的毕业要求，本课程的授课目标为：

1. 工程知识方面：

能够理解数据库基本概念和原理，数据安全性和完整性的含义，事务的特性，大数据的特征，数据库故障类型并掌握相应的恢复策略，掌握SQL语言的语法，索引和视图的用途，并发操作对数据不一致的影响和解决办法，深刻理解关系数据库规范化的相关概念并可对关系模式进行规范化分析，掌握Transact-SQL语法。

2. 问题分析方面：

针对数据库系统的数据查询需要，能够使用关系代数和SQL语言构建所需的查询语句。针对数据库系统的数据处理需要，能够运用SQL语言实现数据库、数据表的创建、修改、删除操作，能够使用Transact-SQL设计和建立存储过程和自定义函数，能够使构建满足需要的数据库触发器。针对数据库系统的数据管理需要，能够进行数据库的安全管理以及数据库备份和恢复等操作。

3. 设计/开发解决方案方面：

根据实际数据库系统设计与实现中各类业务的数据定义、数据查询和数据操纵要求，能够综合运用单关系查询、多关系查询、分组查询、子查询和连接等查询设计、实现和调试具有多层嵌套、复杂连接关系协同的SQL语句。根据数据库系统数据库结构设计要求，具有分析数据库需求、抽象客观业务流程相关的实体和实体关系、通过E-R图设计数据库、转换E-R图为关系模式、使用范式理论分析和评价关系模式、优化库表结构和存储结构的能力。

4. 使用现代工具方面：

针对实际数据库系统分析、设计、开发和管理需要，能够选择合适的数据库系统建模、开发和管理工具，搭建和配置相应环境，开展数据库的分析、设计、搭建、处理和维护等工作。

课程大纲

01

数据库系统概述

【学习目标】（1）能够理解信息、数据与数据处理的正确含义，数据管理技术发展的3个阶段的特点，数据库系统的组成和结构，数据库系统常见的外部体系结构，三个世界的相关概念的对应关系，层次模型和网状模型表示数据的结构特点以及主要问题，关系和面向对象的模型的含义和特点，大数据技术的性质，我国典型的自主知识产权数据库。（2）能够掌握数据库模式的关系数据库的含义，从客观世界到计算机世界的数据抽象过程，能够分析数据库管理系统的三级模式、二级映像（二级映射）的原理以及所带来的逻辑独立性和物理独立性等优势，能够准确判断客观世界中常见实体之间的关系类型。

课时

【教学安排】

第1讲： 数据库课程概述及数据库相关概念（课程的目标；课程的主要授课内容；数据库课程与其他课程的关系；数据和信息；数据库；数据库管理系统；数据库系统）。

第2讲：数据库技术的产生与发展（数据管理技术的产生和发展）。

第3讲：数据库系统组成（数据库系统的组成要素）。

第4讲：数据库的内部和外部体系结构（数据库系统的体系结构；数据库系统的内部体系结构；数据库系统模式的概念；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；数据库系统的外部体系结构）。

第5讲：三个世界及有关概念（数据抽象的三个世界，三个世界涉及的各类数据库概念）。

第6讲：数据模型（数据模型的组成要素；概念模型；层次模型；网状模型；关系模型；面向对象模型）。

【知识点和重难点】

知识点：数据库的发展历史、三个世界的主要概念、具有数据库的软件系统的架构、数据库系统确保数据逻辑独立性和物理独立性的方法、如何将客观世界的内容转换为计算机世界中的数据、数据在数据库的组织模型等内容。

重点：掌握数据库的三层模式和二级映像、数据库系统中数据库与数据库管理系统之间的关系、三个世界中各类概念的关系以及不同数据模型的优点和缺点。

难点：数据库的物理独立性和逻辑独立性。

02

关系数据库模型

【学习目标】（1）能够理解域、笛卡尔积的概念，能够掌握关系的性质以及规范化关系的要求，能够理解关系模式、关系数据库和关系数据库模式等概念之间的关系，能够理解θ连接、等值连接和自然连接的关系。（2）能够根据候选码、外码的定义和内涵识别出常见关系的候选码，能够深刻理解实体完整性和参照完整性与主码和外码的关系，并能够分析和验证常见关系是否满足实体完整性和参照完整性要求，掌握一些常见场景中用户自定义完整性的表述方法，能够运用元组关系演算和域关系演算实现单关系和多关系间的简单查询任务。（3）能够在多关系上熟练运用关系代数中的传统集合运算、专门的关系运算（选择，投影，连接和除法）实现各类简单和复杂的查询任务。

课时

【教学安排】

第1讲 关系模型的数据结构及其形式化定义（关系的形式化定义；关系的性质；关系模式；关系数据库模式）。

第2讲 关系的码和关系的完整性（候选码和主码；关系的实体完整性；关系参照完整性；关系的用户自定义完整性）。

第3讲 关系代数（关系代数的分类及运算符；传统的集合运算；专门的关系运算）。 第4讲 关系演算（元组关系演算；域关系演算）。

【辅助教程（前序知识与学习指导）】

1. 集合的相关概念；

2. 笛卡尔积和关系

【知识点和重难点】

知识点：讲授关系数据库的数学基础、关系数据库如何确保与客观世界内容相互一致的方法、关系数据库的操作方法（SQL语句的产生基础）等。

重点：掌握关系的性质、关系数据库中完整性与主码及外码的关系、使用关系代数操作数据库的方法、使用关系演算操作数据库的方法。

难点：关系的连接操作、关系代数中除法运算以及元组关系演算。

03

关系数据库标准语言-SQL语言

【学习目标】（1）能够了解有关SQL语言的发展特点及标准化过程，理解SQL语言的非过程化特点以及SQL语言涉及的主要概念，能够在各类操作系统中搭建SQL Server的开发环境并能够了解SQL Server安装后提供的系统数据库。（2）能够使用SQL Server的关键组件SQL Server Management Studio进行数据库、数据表以及数据的增、删、改、查等操作，能够通过SQL Server Management Studio创建、查看和修改索引和约束。（3）能够理解索引的用途以及索引粒度对数据库系统的影响，能够针对不同应用场景，选择合适的数据类型和数据精度对其刻画和描述，能够明确视图的应用范围和存储特点。能够理解子查询和相关子查询的运行差异。 （4）能够针对软件工程中数据库物理设计结果，熟练的运用SQL语句进行数据数据库的创建和删除、带约束条件的数据表的创建、修改和删除。能够综合运用条件查询、分组查询、常用库函数、子查询、查询排序、内外连接查询、合并查询等实现各类业务应用系统的数据处理任务。能够根据业务需要，运用SQL语句创建、查询和删除单表和多表基础上的视图。能够掌握通过已有数据表中数据创建数据表的方法。

课时

【教学安排】

第1讲 SQL概述（SQL标准化过程；SQL基本概念；SQL特点；SQL Server介绍）。

第2讲 数据库的结构、创建和使用（数据库的结构；SQL Server数据库；数据库的创建；数据库的修改；数据库的删除；查看数据库信息）。

第3讲 数据类型（数据类型）。

第4讲 数据表的创建和使用（创建数据表；定义数据表约束；修改数据表；删除数据表；查看数据表）。

第5讲 单关系（表）的数据查询。

第6讲 多关系（表）的数据查询。

第7讲 子查询（普通子查询和相关子查询）。

第8讲 其他类型查询。

第9讲 数据表中数据的操纵（修改数据；添加数据；删除数据）。

第10讲 视图（视图的作用；创建视图；修改视图；删除视图；查询视图；更新视图）。

第11讲 创建与使用索引（索引概述；索引类型；索引设计；索引使用和优化）。

【辅助教程】

1.使用虚拟机安装Windows 2.SQL Server 安装教程上

3.SQL Server 安装教程下

4. MySQL安装

5. MySQL管理工具的选择和使用

【实验指导】

实验3.1 SQL Server 2012的安装和使用

实验3.2 设计数据库、创建数据库和数据表

实验3.3 数据库的单表查询和连接查询

实验3.4 数据库查询和数据操纵

实验3.5 视图

【知识点和重难点】

知识点：讲授SQL语言有关数据库和数据表的创建、修改、删除等操作语法和案例，讲授使用SQL语句进行数据表中数据查询、修改、删除的语法和案例，讲授数据库视图和索引等概念和操作方法。

重点：掌握SQL语句创建数据库、创建数据表结构、修改数据表结构、删除数据表、数据表连接查询、子查询、视图的用途以及索引分类等内容。

难点：SQL连接查询、SQL子查询和分组查询等。

04

关系数据库的规范化

【学习目标】（1）能够理解不规范关系带来的问题以及规范化问题的提出原因，能够理解函数依赖的含义并可以分析和提取常见关系模式上的函数依赖关系。（2）能够掌握Armstrong推理规则和推论的含义并能够根据函数依赖定义证明推理规则的正确性。能够掌握运用函数依赖推理规则从已知的函数依赖集中推理所有函数依赖的方法。（3）能够深刻理解属性集闭包的含义和应用场景，并可熟练的求解任意关系上的属性集闭包。能够根据给定的函数依赖集对属性进行归类，然后使用候选码求解算法，求解给定关系上的候选码。理解函数依赖集逻辑等价的含义并可使用最小函数依赖集求解步骤求解给定函数依赖集的最小函数依赖集。（4）能够理解关系模式分析的目标和意义，并能够分析和验证给定关系模式的分解结果是否保持函数依赖并具有无损连接性。（5）能够理解第一范式、第二范式、第三范式和BC范式的定义和对关系规范化约束的递进关系，并能够分析和验证给定关系模式属于哪一级范式。（6）能够熟练使用关系的规范化步骤，对抽象后的关系模式进行指定范式级别规范化操作。掌握如何将给定的关系模式分解为保持函数依赖且具有无损连接的第三范式和BC范式的方法。