《数据库》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：16160603 课程名称：数据库 英文名称：Database 课程类别：专业课 学 时：48 学分：3 适用对象：数据科学与大数据技术、应用统计学等专业大二、大三本科生 考核方式：考试 先修课程：计算机技术基础，程序设计基础 二、课程简介 数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础。数据库技术作 为数据管理的最有效的手段，极大的促进了计算机应用的发展。本课程系统讲述数据 库系统的基础理论、基本技术和基本方法。内容包括：数据库系统的基本概念、数据 模型、关系数据库及其标准语言SQL、数据库安全性和完整性的概念和方法、关系规 范化理论、数据库设计方法和步骤，数据库恢复和并发控制等事务管理基础知识，关 系查询处理和查询优化等。 Database technology has become the core technology and an important base of computer information systems and application systems.This course introduces not only the theory,but also basic skills of database systems operation and maintenance,methods of designing database.The contents include:he basic concept of database systems and basic theory,data model,relational database,SQL standardized theory,database security and safety,concurrency control technology,recovery technology,and methods of designing database 三、课程性质与教学目的
1 《数据库》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：16160603 课程名称：数据库 英文名称：Database 课程类别：专业课 学 时：48 学 分：3 适用对象：数据科学与大数据技术、应用统计学等专业大二、大三本科生 考核方式：考试 先修课程：计算机技术基础，程序设计基础 二、课程简介 数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础。数据库技术作 为数据管理的最有效的手段，极大的促进了计算机应用的发展。本课程系统讲述数据 库系统的基础理论、基本技术和基本方法。内容包括：数据库系统的基本概念、数据 模型、关系数据库及其标准语言 SQL、数据库安全性和完整性的概念和方法、关系规 范化理论、数据库设计方法和步骤，数据库恢复和并发控制等事务管理基础知识，关 系查询处理和查询优化等。 Database technology has become the core technology and an important base of computer information systems and application systems. This course introduces not only the theory, but also basic skills of database systems operation and maintenance, methods of designing database. The contents include: he basic concept of database systems and basic theory, data model, relational database, SQL standardized theory, database security and safety, concurrency control technology, recovery technology, and methods of designing database. 三、课程性质与教学目的
本课程学习，使学生系统地掌握数据库系统的基本原理和基本技术。要求在掌握 数据库系统基本概念的基础上，能熟练使用$QL语言在某一个数据库管理系统上进行 数据库操作：掌握数据库设计方法和步骤，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。 课程思政总体思路：数据库是一门研究对复杂系统进行数据建模的课程，在课程 讲授过程中，要结合知识内容培养学生整体观、系统观、联系观：同时，本课程也是 一门与实际问题相结合的课程，要培养同学们理论与实践相结合、学以致用的正确学 习观。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)教学要求： 了解：了解数据管理发展的历史、数据库系统的体系结构和数据库系统的功能，了解 数据模型的基本概念。 掌握：掌握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，数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 难点：本章的难点是需要掌握数据库领域大量的基本概念。有些概念一开始接触会感 到比较抽象，但不要紧，随着学习的逐渐推进，在后续章节中，这些抽象的概念会逐 渐变得清晰具体起来。此外，数据库系统的体系结构也是本章的难点。 (二)教学要点： 1)数据管理技术的发展 2)数据库系统结构 3)数据库、数据库管理系统、数据库系统 4)数据库技术的发展 (三)思政内容： 了解计算机与数据库技术的发展历史，增强学生科技兴国的信念。 第二章：关系数据库
2 本课程学习，使学生系统地掌握数据库系统的基本原理和基本技术。要求在掌握 数据库系统基本概念的基础上，能熟练使用 SQL 语言在某一个数据库管理系统上进行 数据库操作；掌握数据库设计方法和步骤，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。 课程思政总体思路：数据库是一门研究对复杂系统进行数据建模的课程，在课程 讲授过程中，要结合知识内容培养学生整体观、系统观、联系观；同时，本课程也是 一门与实际问题相结合的课程，要培养同学们理论与实践相结合、学以致用的正确学 习观。 四、教学内容及要求 第一章绪论 （一）教学要求： 了解：了解数据管理发展的历史、数据库系统的体系结构和数据库系统的功能，了解 数据模型的基本概念。 掌握:掌握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，数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 难点：本章的难点是需要掌握数据库领域大量的基本概念。有些概念一开始接触会感 到比较抽象，但不要紧，随着学习的逐渐推进，在后续章节中，这些抽象的概念会逐 渐变得清晰具体起来。此外，数据库系统的体系结构也是本章的难点。 （二）教学要点： 1）数据管理技术的发展 2）数据库系统结构 3）数据库、数据库管理系统、数据库系统 4）数据库技术的发展 （三）思政内容： 了解计算机与数据库技术的发展历史，增强学生科技兴国的信念。 第二章：关系数据库
(一)教学要求： 了解：关系演算的基本概念及运算 举握：掌握关系数据结构及其定义：关系的三类完整性约束的概念：关系代数及关系 代数中的各种运算。 难点：由于关系代数较为抽象，因此在学习的过程中一定要结合具体的实例进行学习。 （二)教学要点： 1)关系模型（包括关系数据结构、关系操作集合、以及关系完整性约束三个组成部 分) 2)关系代数及关系运算（包括并、交、差、选择、投影、连接、除、及广义笛卡尔 积等) (三)思政内容： 通过数据库理论基础的学习，引导学生进一步认识抽象理论的重要性，重视理论学习。 第三章结构化查询语言SQL (一)教学要求： 了解：SQL语言的发展历史及特点，视图的功能。 理解：在使用具体的SQL语句时，能有意识地和关系代数进行比较，理解他们之间 的联系及各自的特点。 掌握：熟练正确地使用SQL完成对数据库的定义、查询、插入、删除、更新、视图 操作。 难点：用SQL语言正确完成复杂查询，掌握SQL语言强大的查询功能。 (二)教学要点： 关系数据库语言SQL,包括： 1)数据定义 2)数据查询 3)数据操纵 4)视图
3 （一）教学要求： 了解：关系演算的基本概念及运算 掌握：掌握关系数据结构及其定义；关系的三类完整性约束的概念；关系代数及关系 代数中的各种运算。 难点：由于关系代数较为抽象，因此在学习的过程中一定要结合具体的实例进行学习。 （二）教学要点： 1）关系模型（包括关系数据结构、关系操作集合、以及关系完整性约束三个组成部 分） 2）关系代数及关系运算（包括并、交、差、选择、投影、连接、除、及广义笛卡尔 积等） （三）思政内容： 通过数据库理论基础的学习，引导学生进一步认识抽象理论的重要性，重视理论学习。 第三章 结构化查询语言 SQL （一）教学要求： 了解：SQL 语言的发展历史及特点，视图的功能。 理解：在使用具体的 SQL 语句时，能有意识地和关系代数进行比较，理解他们之间 的联系及各自的特点。 掌握：熟练正确地使用 SQL 完成对数据库的定义、查询、插入、删除、更新、视图 操作。 难点：用 SQL 语言正确完成复杂查询，掌握 SQL 语言强大的查询功能。 （二）教学要点： 关系数据库语言 SQL，包括： 1）数据定义 2）数据查询 3）数据操纵 4）视图
(三)思政内容： 通过深入讲解$QL与关系代数的关系，与学生讨论科学与技术、理论与实际的辩证关 系，培养学生既要认识理论的高度，也要重视掌握实践中解决问题的具体办法。 第四章存储过程、触发器及数据完整性 (一)教学要求： 了解：了解SQL Server中实现数据完整性的途径及方法，包括默认值约束、规则等。 理解：理解存储过程、触发器的概念及作用，进一步理解数据完整性的概念。 掌握：掌握在SQL Server中用SQL语句实现存储过程、触发器的过程，掌握DBMS 完整性控制机制的三个方面，即完整性约束条件的定义、完整性约束条件的检查和违 约反应。 难点：存储过程、触发器的实现。 (二)教学要点： 1)SQL Server的编程结构 2)存储过程 3)触发器 4)数据完整性，包括约束、默认值、规则、用户定义的完整性 (三)思政内容： 通过深入讲解各种技术手段对数据完整性的完美解决，呈现科技的魅力，增强学生学 习科技的兴趣和热情 第五章关系数据库设计理论 (一)教学要求： 理解：理解什么是一个"不好"的数据库模式，什么是模式的插入异常和删除异常，规 范化理论的重要意义。 掌握：牢固掌握数据依赖的基本概念、范式的概念、从1NF到4NF的定义、规范化 的含义和作用。需要举一反三的：四个范式的理解与应用，各个级别范式中存在的问 4
4 （三）思政内容： 通过深入讲解 SQL 与关系代数的关系，与学生讨论科学与技术、理论与实际的辩证关 系，培养学生既要认识理论的高度，也要重视掌握实践中解决问题的具体办法。 第四章 存储过程、触发器及数据完整性 （一）教学要求： 了解：了解 SQL Server 中实现数据完整性的途径及方法，包括默认值约束、规则等。 理解：理解存储过程、触发器的概念及作用，进一步理解数据完整性的概念。 掌握：掌握在 SQL Server 中用 SQL 语句实现存储过程、触发器的过程，掌握 DBMS 完整性控制机制的三个方面，即完整性约束条件的定义、完整性约束条件的检查和违 约反应。 难点：存储过程、触发器的实现。 （二）教学要点： 1）SQL Server 的编程结构 2）存储过程 3）触发器 4）数据完整性，包括约束、默认值、规则、用户定义的完整性 （三）思政内容： 通过深入讲解各种技术手段对数据完整性的完美解决，呈现科技的魅力，增强学生学 习科技的兴趣和热情。 第五章 关系数据库设计理论 （一）教学要求： 理解：理解什么是一个"不好"的数据库模式，什么是模式的插入异常和删除异常，规 范化理论的重要意义。 掌握：牢固掌握数据依赖的基本概念、范式的概念、从 1NF 到 4NF 的定义、规范化 的含义和作用。需要举一反三的：四个范式的理解与应用，各个级别范式中存在的问
题（插入异常、删除异常、数据冗余）和解决方法，无损且保持函数依赖地分解到第 三范式的算法。 难点：能够根据应用语义，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：各个级别范式的关系及其证明。 (二)教学要点： 1)关系数据库逻辑设计可能出现的问题 2)数据依赖的基本概念（包括：函数依赖、平凡函数依赖、非平凡的函数依赖、部 分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念：码、候选码、外码的概念和定义： 多值依赖的概念) 3)范式的概念、1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF的概念和判定方法 4)数据依赖的Armstrong公理系统 5)模式分解的算法 (三)思政内容： 关系数据库设计理论既是一套理论，同时也必须依照所解决问题的具体关系进行建 模，通过讲授这个核心道理，增强学生具体问题具体分析的思想和能力。 第六章素引 (一)教学要求： 理解：索引的概念，包括聚集索引、非聚集索引，以及聚集索引和非聚集索引的不同 结构，主键和索引的关系，DBMS在查询时应用索引的基本原理。 掌握：在SQL Server中索引操作的实现。 (二)教学要点： 1)索引的概念 2)SQL Server中的索引结构及其实现 (三)思政内容： 通过讲解聚集索引、非聚集索引的区别以及使用上的选择，引导学生面对复杂问题的 时候，要分清主次，好钢用在刀刃上，把关键资源用于解决关键问题
5 题（插入异常、删除异常、数据冗余）和解决方法，无损且保持函数依赖地分解到第 三范式的算法。 难点：能够根据应用语义，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；各个级别范式的关系及其证明。 （二）教学要点： 1）关系数据库逻辑设计可能出现的问题 2）数据依赖的基本概念（包括：函数依赖、平凡函数依赖、非平凡的函数依赖、部 分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖的概念；码、候选码、外码的概念和定义； 多值依赖的概念） 3）范式的概念、1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF 的概念和判定方法 4）数据依赖的 Armstrong 公理系统 5）模式分解的算法 （三）思政内容： 关系数据库设计理论既是一套理论，同时也必须依照所解决问题的具体关系进行建 模，通过讲授这个核心道理，增强学生具体问题具体分析的思想和能力。 第六章 索引 （一）教学要求： 理解：索引的概念，包括聚集索引、非聚集索引，以及聚集索引和非聚集索引的不同 结构，主键和索引的关系，DBMS 在查询时应用索引的基本原理。 掌握：在 SQL Server 中索引操作的实现。 （二）教学要点： 1）索引的概念 2）SQL Server 中的索引结构及其实现 （三）思政内容： 通过讲解聚集索引、非聚集索引的区别以及使用上的选择，引导学生面对复杂问题的 时候，要分清主次，好钢用在刀刃上，把关键资源用于解决关键问题
第七章数据库设计 (一)教学要求： 理解：数据库设计的步骤及各步骤的设计目标、具体设计内容、设计描述、设计方法。 掌握：掌握数据库概念结构的设计和逻辑结构的设计，这是数据库设计过程中最重要 的两个环节。牢固掌握用E-R图来表示概念模型的方法，掌握ER图的设计，ER 图向关系模型的转换。 难点：技术上的难点是E-R图的设计和数据模型的优化，包括对现实世界进行抽象的 能力，提取实体、属性、实体型之间的联系，正确划分实体与属性的能力。真正的难 点是理论与实际的结合，同学们一般缺乏实际经验，缺乏对实际问题解决的能力，特 别是缺乏应用领域的知识。而数据库设计需要设计人员对应用环境、专业业务有具体 深入的了解，这样才能设计出符合具体领域要求的数据库及其应用系统。 (二)教学要点： 1)数据库设计的概念及特点 2)数据库设计的基本步骤，数据库设计过程中数据字典的内容，数据库设计各个阶 段的设计目标、具体设计内容、设计描述、设计方法。 (三)思政内容： 通过讲解E-R图设计方法的规范过程，培养学生从整体把握问题，再逐步细化的科研 思想与方法。 第八章数据库安全 (一)教学要求： 理解：理解数据库安全性的概念、安全性实现的基本途径和方法以及视图机制在数据 库安全保护中的作用。 举握：在SQL Server中实现安全性的方法，包括用户管理、角色管理、使用SQL 中的GRANT语句和REVOKE语句来实现数据库的实现自主存取控制功能。 难点：SQL Server中数据库用户和登录用户的区别和联系。 6
6 第七章 数据库设计 （一）教学要求： 理解：数据库设计的步骤及各步骤的设计目标、具体设计内容、设计描述、设计方法。 掌握：掌握数据库概念结构的设计和逻辑结构的设计，这是数据库设计过程中最重要 的两个环节。牢固掌握用 E-R 图来表示概念模型的方法，掌握 E-R 图的设计，E-R 图向关系模型的转换。 难点：技术上的难点是 E-R 图的设计和数据模型的优化，包括对现实世界进行抽象的 能力，提取实体、属性、实体型之间的联系，正确划分实体与属性的能力。真正的难 点是理论与实际的结合，同学们一般缺乏实际经验，缺乏对实际问题解决的能力，特 别是缺乏应用领域的知识。而数据库设计需要设计人员对应用环境、专业业务有具体 深入的了解，这样才能设计出符合具体领域要求的数据库及其应用系统。 （二）教学要点： 1）数据库设计的概念及特点 2）数据库设计的基本步骤，数据库设计过程中数据字典的内容，数据库设计各个阶 段的设计目标、具体设计内容、设计描述、设计方法。 （三）思政内容： 通过讲解 E-R 图设计方法的规范过程，培养学生从整体把握问题，再逐步细化的科研 思想与方法。 第八章 数据库安全 （一）教学要求： 理解：理解数据库安全性的概念、安全性实现的基本途径和方法以及视图机制在数据 库安全保护中的作用。 掌握：在 SQL Server 中实现安全性的方法，包括用户管理、角色管理、使用 SQL 中的 GRANT 语句和 REVOKE 语句来实现数据库的实现自主存取控制功能。 难点：SQL Server 中数据库用户和登录用户的区别和联系
(二)教学要点： 1)数据库安全性的概念 2)存取控制技术、视图技术和审计技术 3)SQL Server中安全性的实现，包括数据库用户和登录用户的概念、用户管理、角 色管理、权限管理、架构」 (三)思政内容： 与当前网络化时代热门的信息安全问题相结合，引导同学们要合法使用互联网，同时 主要保护个人隐私和信息安全。 第九章数据库保护 (一)教学要求： 理解：理解并发控制子系统和数据恢复子系统对DBMS的重要性，理解不同故障的 类型及恢复方法。 掌握：牢固掌握事务的基本概念和事务的ACID性质，掌握用SQL语句实现事务定 义、提交或回滚：掌握并发操作产生的数据不一致性（丢失修改、不可重复读、读“脏 数据”)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：掌握 日志文件在数据库恢复中的重要作用：系统故障、介质故障的恢复技术及方法：掌握 SQL Server提供的数据恢复技术和恢复方法：能正确制定系统的恢复策略，保证数 据库系统在遇到故障时能及时恢复正常运行，提高抗故障抗灾难的能力。 难点：两段锁协议与串行性的关系、与死锁的关系。数据库的事务管理策略（数据库 恢复策略、并发控策略)和DBMS缓冲区管理策略、事务一致性级别密切相关。 (二)教学要点： 1)事务的概念及定义 2)数据库并发控制的基本概念和实现技术，包括封锁技术、封锁协议、活锁和死锁 的概念、并发调度的可串行性、冲突可串行化调度、两段锁协议、封锁的粒度、意向 锁
7 （二）教学要点： 1）数据库安全性的概念 2）存取控制技术、视图技术和审计技术 3）SQL Server 中安全性的实现，包括数据库用户和登录用户的概念、用户管理、角 色管理、权限管理、架构。 （三）思政内容： 与当前网络化时代热门的信息安全问题相结合，引导同学们要合法使用互联网，同时 主要保护个人隐私和信息安全。 第九章 数据库保护 （一）教学要求： 理解：理解并发控制子系统和数据恢复子系统对 DBMS 的重要性，理解不同故障的 类型及恢复方法。 掌握：牢固掌握事务的基本概念和事务的 ACID 性质，掌握用 SQL 语句实现事务定 义、提交或回滚；掌握并发操作产生的数据不一致性（丢失修改、不可重复读、读“脏 数据”）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；掌握 日志文件在数据库恢复中的重要作用；系统故障、介质故障的恢复技术及方法；掌握 SQL Server 提供的数据恢复技术和恢复方法；能正确制定系统的恢复策略，保证数 据库系统在遇到故障时能及时恢复正常运行，提高抗故障抗灾难的能力。 难点：两段锁协议与串行性的关系、与死锁的关系。数据库的事务管理策略（数据库 恢复策略、并发控制策略）和 DBMS 缓冲区管理策略、事务一致性级别密切相关。 （二）教学要点： 1）事务的概念及定义 2）数据库并发控制的基本概念和实现技术，包括封锁技术、封锁协议、活锁和死锁 的概念、并发调度的可串行性、冲突可串行化调度、两段锁协议、封锁的粒度、意向 锁
3)数据库恢复技术，包括存储器的结构、数据恢复的原则和实现方法、故障类型的 类型及实现方法。 4)SQL Server数据库备份和恢复技术. (三)思政内容： 通过对比“事务”的人工操作与计算机操作两种方法的特点，引导同学们进一步认识 机器与人类的优缺点，引导学生使用机器工具更正确的态度。 五、各教学环节学时分配 敦学环节 讨 小 教学时数 题 其他教 论 实验 学环书 课程内容 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 6 第七章 4 第八章 第九章 3 合计 2 48 六、推荐教材和教学参考资源 推荐教材： 1.数据库原理及应用（第2版），雷景生等，清华大学出版社，2015.9。 参考书籍：
8 3）数据库恢复技术，包括存储器的结构、数据恢复的原则和实现方法、故障类型的 类型及实现方法。 4）SQL Server 数据库备份和恢复技术。 （三）思政内容： 通过对比“事务”的人工操作与计算机操作两种方法的特点，引导同学们进一步认识 机器与人类的优缺点，引导学生使用机器工具更正确的态度。 五、各教学环节学时分配 教学环节 教学时数 课程内容 讲 课 习 题 课 讨 论 课 实验 其他教 学环节 小 计 第一章 3 3 第二章 4 2 6 第三章 8 2 6 第四章 6 2 6 第五章 4 2 6 第六章 2 2 6 第七章 4 2 6 第八章 3 6 第九章 2 3 合计 36 12 48 六、推荐教材和教学参考资源 推荐教材： 1．数据库原理及应用（第 2 版），雷景生等，清华大学出版社，2015.9。 参考书籍：
L.《数据库系统概念》，Abraham Silberachatz等著，杨冬青、唐世渭等译机 械工业出版社 2.《数据库系统概论》，王珊等，高等教育出版社 七、其他说明 大纲修订人：陈建超 修订日期：2020.12 大纲审定人： 审定日期：
9 1．《数据库系统概念》，Abraham Silberachatz 等著，杨冬青、唐世渭等译 机 械工业出版社 2．《数据库系统概论》，王珊等，高等教育出版社 七、其他说明 大纲修订人：陈建超 修订日期：2020.12 大纲审定人： 审定日期：