教学过程:（数据库基础知识）一、提出需求，导入学习任务（1）谈一谈对数据库学习的必要性，引出本节所需知识内容。
●数据在项目乃至现实生活中占据着重要的地位。
例如，对于销售人员，客户资源就是其产生经济价值的关键因素。
而资源（数字、文字、图形、声音等）我们就将其称为“数据”，那么如何妥善保存数据呢？●现如今，通常使用数据库技术管理数据，它产生于20世纪60年代末。
●引出本节课要讲解的内容，数据库的概述、发展历程、与数据库相关的概念（三级模式、二级映像、数据模型、关系运算）、SQL语言、常见的数据库产品（2）明确学习方向。
【知识点】数据库与数据库技术的发展三级模式和二级映像数据模型和关系运算SQL语言常见数据库产品【能力点】能够理清与数据库相关的概念掌握数据表的安装与配置二、明确目标，完成任务实现1.介绍数据库●讲解数据库的应用场景及其作用。
➢应用场景：互联网、银行、通讯、政府部门、企事业单位、科研机构等领域，都存在着大量的数据。
➢作用：减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全，以及高效地检索和处理数据。
●展示图片，讲解数据（Data）、数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、数据库应用程序、数据库系统（DBS）之间的关系及概念。
➢数据（Data）：凡是在计算机中用来描述事物的信息都可称作数据。
如数字、文字、图像、声音等。
➢数据库（Database，DB）：是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。
➢数据库管理系统（DBMS）：专门用于创建和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间，如MySQL、Oracle、SQL Server、DB2等。
➢数据库应用程序：用于与DBMS进行通信，方便用户访问和管理DBMS中存储的数据。
➢数据库系统（DBS）：是指在计算机系统中引入数据库后的系统，除了数据库，还包括数据库管理系统（Database Management System，DBMS）、数据库应用程序等。
2.数据库技术的发展●主要分为3个阶段，分别是人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
➢人工管理阶段：计算机没有磁盘，数据的输入、存取等，需要人工操作，并给出此阶段的4个特点。
➢文件系统阶段：数据以文件为单位保存在外存储器上，由操作系统管理，程序和数据分离，实现了以文件为单位的数据共享。
并给出此阶段的3个特点。
➢数据库系统阶段：提高数据管理的效率，解决多用户、多应用程序共享数据的需求。
并给出此阶段的4个特点3.三级模式和二级映像●三级模式的由来➢三级模式结构（ANSI-SPARC体系结构）：也称为三层体系结构。
➢ANSI（American National Standards Institute）：美国国家标准学会➢SPARC（Standards Planning And Requirements Committee）：ANSI所属的标准计划与需求委员会➢在1971年公布的研究报告中提出了ANSI-SPARC体系结构➢ANSI-SPARC最终没有成为正式标准，但它仍是理解数据库管理系统的基础。
●三级模式的层次结构➢三级模式是指数据库管理系统从三个层次来管理数据三个层次：外部层、概念层和内部层三个层次对应三种不同类型的模式：分别是外模式、概念模式和内模式。
➢外模式：面向应用程序，描述用户的数据视图（View）。
➢概念模式：又称为模式、逻辑模式，面向数据库设计人员，描述数据的整体逻辑结构。
➢内模式：又称为物理模式、存储模式，面向物理上的数据库，描述数据在磁盘中如何存储➢以具体的案例讲解何为外模式、概念模式和内模式。
●什么是二级映像➢二级映像：为使三级模式之间产生关联，在外模式与概念模式之间一种映像，概念模式与内模式之间存在一种映像，将其统称为二级映像➢二级映像是一种规则，它规定了映像双方如何进行转换。
➢通过二级映像，体现了逻辑和物理两个层面的数据独立性。
➢逻辑独立性：外模式/概念模式映像体现了逻辑独立性。
逻辑独立性是指当修改了概念模式，不影响其上一层的外模式。
举例：一张数据表的内容拆成了两个表，但不影响通过视图提供给用户的数据。
➢物理独立性：概念模式/内模式映像体现了物理独立性。
物理独立性是指修改了内模式，不影响其上层的概念模式和外模式。
举例：同样的Excel表数据，更换文件格式为xls和xlsx，但文件打开后的显示的内容一般并不会改变。
补充讲解：数据库相关的人员（DBA、应用程序员、最终用户）工作职能。
4.数据模型●数据库的类型通常按照数据模型（Data Model）来划分。
➢数据模型是数据库系统的核心和基础，它是对现实世界数据特征的抽象。
➢数据模式用来描述数据，可以理解成一种数据结构。
➢常见的3种基本数据模式：层次模型、网状模型和关系模型。
➢目前使用最多的就是关系模型，建立在关系模型基础上的数据库称为关系型数据库。
如，MySQL就是一种关系型数据库。
●理解关系模型的理论知识：数据建模、概念模型的术语、E-R图、关系模型、关系模型的完整性。
➢数据建模：对现实世界中的各类数据的抽象组织。
大致分为3个阶段：概念建模阶段、逻辑建模阶段、物理建模阶段相应的产物分别是：概念模型、逻辑模型和物理模型。
➢概念模型的术语：实体、属性、联系、实体型、实体集。
举例并讲解每个术语的含义。
➢E-R图：实体-联系图，是一种用图形表示的实体联系模型。
讲解各个图形的含义，并演示如何绘制E-R图。
➢关系模型中的基本概念：关系、属性、元组、域、关系模式、键。
讲解并举例演示各个基本概念的含义。
➢关系模型的完整性为了保证数据库中数据的正确性和相容性，需要对关系模型进行完整性约束。
完整性通常包括实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。
通过举例讲解完整性，让学生更容易理解。
5.关系运算●关系模型、关系代数与关系运算➢关系模型可以使用关系代数（Relational Algebra）来进行关系运算。
➢关系代数是一种抽象的查询语言，是研究关系模型的数学工具。
➢关系代数运算符主要包括并、差、交、笛卡尔积、选择、投影、连接和除。
➢展示关系代数运算符，并举例分别讲解各运算符的使用。
6.SQL语言●SQL（Structured Query Language，结构化查询语言。
➢IBM公司于1975~1979年之间开发出来。
➢在20世纪80年代，SQL被ANSI和ISO定义为关系型数据库语言的标准。
ANSI：美国国家标准学会ISO：国际标准化组织（International Organization for Standardization）➢各大数据库厂商的数据库产品从很大程度上支持了SQL-92标准。
在实践过程中对SQL标准作了一些修改和补充。
➢不同数据库产品的SQL仍然存在少量的差别。
●SQL的组成部分。
➢数据定义语言（DDL）：如CREATE、ALTER、DROP等。
➢数据操作语言（DML）：如INSERT、UPDATE、DELETE等。
➢数据查询语言（DQL）：如SELECT等。
➢数据控制语言（DCL）：如GRANT、REVOKE、COMMIT、ROLLBACK等。
补充讲解：SQL语句三级模式之间的关系、数据库访问接口。
7.常见的数据库产品●介绍4种常见的数据库产品，讲述各自的特点。
补充讲解：非关系型数据库的产品以及各自的特点。
三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。
（2）使用博学谷系统下发课后作业。
（数据库设计概述、数据库设计范式、数据建模工具）一、提出需求，导入学习任务（1）回顾1~3章的内容，数据库的相关概念、数据库、数据表及数据的操作，引出如何设计出一个合理、规范和高效的数据库。
（2）明确学习方向。
【知识点】数据库设计概述数据库设计范式数据建模工具【能力点】了解数据库设计的流程掌握数据设计的范式及建模工具的使用二、明确目标，完成任务实现1.数据库设计的6个阶段●需求分析。
➢收集数据：可以利用数据流图等工具辅助分析与理解。
➢解决冲突：包括命名冲突（同名异义、异名同义）、属性冲突、结构冲突。
➢为数据形成一些标准，如商品编号一共有多少位。
●概念数据库设计。
➢对用户的需求进行综合、归纳、抽象，形成概念模型。
➢一般通过E-R图直观呈现数据及数据之间联系等。
●逻辑数据库设计。
➢在E-R图完成后，将其转换为DBMS支持的数据模型（如关系模型），完成实体、属性和联系的转换。
➢遵循一些规范化理论，尽量避免出现大量冗余、插入异常、删除异常等问题。
●物理数据库设计。
➢确定数据库的存储结构、文件类型等。
➢DBMS为了保证其独立性与可移植性，承担了大部分任务。
➢数据库设计人员只需要考虑硬件、操作系统的特性，为数据表选择合适的存储引擎，为字段选择合适的数据类型等，以及评估磁盘空间需求等工作。
●数据库实施。
➢使用SQL语句创建数据库、数据表。
➢编写与调试应用程序。
●数据库运行和维护。
➢在数据库系统正式投入运行后，进行一些维护、调整、备份、升级等工作。
2.数据库设计范式●范式与范式的级别。
➢范式：数据库设计要满足一定的规范化要求。
➢最常用的有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。
➢一般来说，数据库设计只需满足第三范式（3NF）就可以了。
●第一范式（1NF）。
➢第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值，或不能有重复的属性。
➢特点：遵从原子性，属性不可再分。
➢通过用户和用户联系方式表的设计举例说明不满足第一范式存在的问题，如何通过符合第一范式的方式设计数据表。
●第二范式（2NF）。
➢前提条件：必须先满足第一范式。
➢第二范式要求实体的属性完全依赖于主键，不能仅依赖主键的一部分（对于复合主键而言）。
➢特点：遵从唯一性，非主键字段需完全依赖主键。
➢通过用户和订单表的设计举例说明不满足第二范式存在的问题，如何通过符合第二范式的方式设计数据表。
●第三范式（3NF）。
➢前提条件：必须先满足第二范式。
➢第三范式要求一个数据表中每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。
➢特点：非主键字段不能相互依赖。
➢通过用户表和折扣表的设计举例说明不满足第三范式存在的问题，如何通过符合第三范式的方式设计数据表。
补充讲解：什么函数依赖，函数依赖的分类，什么是反范式，何时使用反范式。
3.数据建模工具●常用建模工具：ERwin Data Modeler、Power Designer、MySQL Workbench等。
➢MySQL Workbench由MySQL官方出品，具有开源和商业两个版本，支持Windows和Linux系统。
●MySQL Workbench的使用。
➢打开后的面板介绍。
➢EER图是指增强版的E-R图，更加适合专业人员进行数据建模，在绘制完成后可以直接转换成SQL。
