教师教案 (20*-20*学年第2学期) 课程名称：数据库新技术 授课学时：20 授课班级：*级硕士生 任课教师：魏祖宽 教师职称：副教授 教师所在学院：计算机科学与工程学院 (网络空间安全学院) -1-
- 1 - 教 师 教 案 （20** – 20**学年 第 2 学期) 课 程 名 称： 数据库新技术 授 课 学 时： 20 授 课 班 级： ** 级硕士生 任 课 教 师： 魏祖宽 教 师 职 称： 副教授 教师所在学院：计算机科学与工程学院 (网络空间安全学院)
课程总体情况 课程名称 数据库新技术 *级 班级 授课专业 计算机相关专业 硕士 课程代码 0808127010 修课人数 基础通识类()片核心通识类()：交叉通识类()片学科通识类() 课程类别 学科基础课()；学科拓展课()：专业核心课()；个性化课程() 理论课()：实践课() 课堂讲授为主（√）：实验为主()： 是否采用多 授课方式 是 自学为主()：专题讨论为主()：其他： 媒体授课 考 试() 考查(N) 考核方式及 是否采用双 成绩构成及比例： 否 成绩构成 语教学 课程综合报告：100%。 学时分配 讲授20学时：实验0学时；上机0学时：习题0学时：课程设计0学时 教材 名称 作者 出版社及出版时间 1 数据库新技术及其应用 张凤荔等 清华大学，2013年 参考书目 名称 作者 出版社及出版时间 Abraham 1 Database System Concepts Siberschatz 电子工业出版社，2012 2 数据库技术新进展 李昭原 清华大学出版社，2007 授课时间 -2
- 2 - 课程总体情况 课程名称 数据库新技术 授课专业 计算机相关专业 班级 *级 硕士 课程代码 0808127010 修课人数 课程类别 基础通识类( )；核心通识类( )；交叉通识类( )；学科通识类（ ） 学科基础课（ ）；学科拓展课（ ）；专业核心课（ ）；个性化课程（ ） 理论课(√)；实践课( ) 授课方式 课堂讲授为主（√）；实验为主（ ）； 自学为主（ ）；专题讨论为主（ ）；其他： 是否采用多 媒体授课 是 考核方式及 成绩构成 考 试（ ） 考 查(√ ) 成绩构成及比例： 课程综合报告：100%。 是否采用双 语教学 否 学时分配 讲授 20 学时；实验 0 学时；上机 0 学时；习题 0 学时；课程设计 0 学时 教材 名称 作者 出版社及出版时间 1 数据库新技术及其应用 张凤荔等 清华大学，2013 年 参考书目 名称 作者 出版社及出版时间 1 Database System Concepts Abraham Siberschatz 电子工业出版社，2012 2 数据库技术新进展 李昭原 清华大学出版社，2007 授课时间
CHI 周次 第1周 第1章数据库技术回顾和展望 1.1 数据库系统概述 1.2数据库技术三个发展阶段 1.3关系数据库 章节名称 1.4SQL语言 1.5 数据库管理系统 1.6 数据模型的发展 1.7 数据库技术和相关技术的结合 授课方式 理论课（√）实验课()实习() 教学时数 3 了解：(1)本课程的目的是为数据库的各种数据模型、关键技术及发展趋势提供一个 高屋建瓴的综合性介绍。(2)分布式数据库、面向对象数据库、数据仓库等的基本概 教学目标 念及面临的主要挑战：(3)了解数据库新技术的特点和发展方向。 及基本要求 掌握：(1)从数据库技术发展中，掌握数据库学科的相关概念：数据库发展的三个 阶段、数据模型及其发展，三级模式、数据库的独立性，数据库的体系结构、新 代数据库发展的技术思路和方向、数据库管理系统的目标、功能、系统结构、数据库 管理系统的目录结构、并发控制、恢复技术、查询优化和索引技术的原理和实现。 ■内容： (1)数据库技术回顾包括：概述，数据库技术三个发展阶段，数据库新技术发展方向， 数据库技术的演化发展等(2学时)： (2)数据库管理系统包括数据库管理系统软件分层体系结构，每层的设计与实现技 术，数据库管理系统的目录结构、并发控制、恢复技术、查询优化和索引技术的原理 和实现。(1学时)。 教学内容及 ■重点： 重点★、 数据库技术发展，数据库模型的发展，新的数据库技术的特点和发展方向，数据 库管理系统的目标、功能、系统结构，数据库管理系统的目录结构、并发控制、恢 难点▲ 复技术、查询优化和索引技术的原理和实现。 ■难点： 数据库管理系统的目标、功能、层次结构和的演化过程，并发控制、恢复技术、查询 优化和索引技术的原理。 ■解决办法： 采用数字化校园真实应用场景图引导学生回顾数据库相关研究内容及工程技术。 思政教育：弘扬数据库领域的科学家精神 通过课前暖堂专题视频播放（王珊教授、冯玉才教授访谈录视频），结合数据库 教学设计 技术发展史，补充介绍国内数据库研究和DMS研制发展历程，以及介绍杰出数据库 (含时间分 杰出专家萨师煊教授，让学生了解国产数据库发展历程及对国产数据库发展做出杰出 配) 贡献的专家，融入课程思政要素，宣传民族自主品牌DBMS产品，弘扬科学家精神。 教学设计1(0.5学时)：数据库应用场景及概述 通过数字化校园的逻辑结构图了解数据库应用场景和作用 -3
- 3 - CH1 周次 第 1 周 章节名称 第 1 章 数据库技术回顾和展望 1.1 数据库系统概述 1.2 数据库技术三个发展阶段 1.3 关系数据库 1.4 SQL 语言 1.5 数据库管理系统 1.6 数据模型的发展 1.7 数据库技术和相关技术的结合 授课方式 理论课（√） 实验课（） 实习（） 教学时数 3 教学目标 及基本要求 了解：（1）本课程的目的是为数据库的各种数据模型、关键技术及发展趋势提供一个 高屋建瓴的综合性介绍。（2）分布式数据库、面向对象数据库、数据仓库等的基本概 念及面临的主要挑战；（3）了解数据库新技术的特点和发展方向。 掌握：（1）从数据库技术发展中， 掌握数据库学科的相关概念：数据库发展的三个 阶段、数据模型及其发展， 三级模式、数据库的独立性， 数据库的体系结构、新一 代数据库发展的技术思路和方向、数据库管理系统的目标、功能、系统结构、数据库 管理系统的目录结构、并发控制、恢复技术、查询优化和索引技术的原理和实现。 教学内容及 重点★、 难点▲ 内容： （1）数据库技术回顾包括：概述,数据库技术三个发展阶段, 数据库新技术发展方向, 数据库技术的演化发展等（2 学时）； （2）数据库管理系统包括数据库管理系统软件分层体系结构， 每层的设计与实现技 术，数据库管理系统的目录结构、并发控制、恢复技术、查询优化和索引技术的原理 和实现。（1 学时）。 重点： 数据库技术发展， 数据库模型的发展， 新的数据库技术的特点和发展方向， 数据 库管理系统的目标、功能、系统结构， 数据库管理系统的目录结构、并发控制、恢 复技术、查询优化和索引技术的原理和实现。 难点： 数据库管理系统的目标、功能、层次结构和的演化过程，并发控制、恢复技术、查询 优化和索引技术的原理。 解决办法： 采用数字化校园真实应用场景图引导学生回顾数据库相关研究内容及工程技术。 教学设计 （含时间分 配） 思政教育：弘扬数据库领域的科学家精神 通过课前暖堂专题视频播放（王珊教授、冯玉才教授访谈录视频），结合数据库 技术发展史，补充介绍国内数据库研究和 DBMS 研制发展历程，以及介绍杰出数据库 杰出专家萨师煊教授，让学生了解国产数据库发展历程及对国产数据库发展做出杰出 贡献的专家，融入课程思政要素，宣传民族自主品牌 DBMS 产品，弘扬科学家精神。 教学设计 1（0.5 学时）：数据库应用场景及概述 通过数字化校园的逻辑结构图了解数据库应用场景和作用
■从左边的应用层至右边的物理存储层逐层介绍其功能与作用，指出逻辑服务 层与数据库之间的访问关系，以及数据逻辑结构与物理存储之间的关系。 SAN际列 因特网 动》公 火墙 SAN件 较问网 个人用广 统一身认 数名存陆与斋份了 部院系 ■同时介绍各组成部分与计算机专业课程的关系 ■结合讲述数据库、数据库管理系统、数据库系统概念，增强学生的直观印象 >?课堂提问：你还能举出生活中的哪些数据库应用实例？ ■根据学生回答进行评析 ■列举：如校园学籍/成绩/财务信息管理系统、银行业务管理系统、电信业 务管理系统、火车飞机订票管理系统、医院信息管理系统等)分析和讨 论。 ■进一步提问：这些日常应用系统在数据管理方面有哪些共性问题？ 引出数据管理的共性问题：涉及大量数据的有效组织、存储和访问（减少 数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全、高效检索和处理数据)，使 学生了解数据库的功能和作用。 教学设计2(0.5学时)：数据库中数据存取内容及要求 深入剂析：医院信息管理系统(H肛$)存取了哪些数据？ ■ 业务对象（实体）：患者、医生、药品、处方、设备。。 ■业务活动（联系）：挂号、化验、检查、领药、交费。。 ◆ 数据使用（检索）：收入统计、病案分析、绩效评估、辅助决策。。 ◆ 将以上数据存取操作抽象总结为下图： 出 库 ■？进一步按下图顺序，采用问答式，逐步提出数据存取可能存在的问题，并给出 解决思路，最后总结为本课程的主要内容。 4
- 4 - 从左边的应用层至右边的物理存储层逐层介绍其功能与作用，指出逻辑服务 层与数据库之间的访问关系，以及数据逻辑结构与物理存储之间的关系。 同时介绍各组成部分与计算机专业课程的关系 结合讲述数据库、数据库管理系统、数据库系统概念，增强学生的直观印象 ？课堂提问：你还能举出生活中的哪些数据库应用实例？ 根据学生回答进行评析 列举：如校园学籍/成绩/财务信息管理系统、银行业务管理系统、电信业 务管理系统、火车飞机订票管理系统、医院信息管理系统等）分析和讨 论。 进一步提问：这些日常应用系统在数据管理方面有哪些共性问题？ 引出数据管理的共性问题：涉及大量数据的有效组织、存储和访问（减少 数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全、高效检索和处理数据），使 学生了解数据库的功能和作用。 教学设计 2（0.5 学时）：数据库中数据存取内容及要求 深入剖析：医院信息管理系统（HIS）存取了哪些数据？ 业务对象（实体）：患者、医生、药品、处方、设备。。。 业务活动（联系）：挂号、化验、检查、领药、交费。。。 数据使用（检索）：收入统计、病案分析、绩效评估、辅助决策。。。 将以上数据存取操作抽象总结为下图： ？进一步按下图顺序，采用问答式，逐步提出数据存取可能存在的问题，并给出 解决思路，最后总结为本课程的主要内容
存取数据存在哪些问题？ ■如何组织这些数据？一数据模型、规范化理论、设计方法 ■如何存取这些数据？一一数据定义和操作语言 ■哪些人可以操作哪些数据？一安全性控制 ■多人如何操作同一数据？ 一并发性控制 ■出现故障后怎么办？一数据恢复 ■如何分析数据和发现数据价值？一数据仓库、数据挖掘 教学设计3（1.0学时)：新一代数据库技术 >通过关系数据库技术回顾及优缺点分析，引出“数据库新技术”课程的必要性 ■关系数据模型的优点： 。关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。 ●数据结构简单、清晰。 ●更高的数据独立性，更好的安全保密性。 ●丰富的完整性。 ■ 关系数据模型的缺点： ●对“现实世界”实体的表达能力弱。 ●由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型。 。关系模型只有一些固定的操作集。 ●不能很好的支持业务规则。 >新应用领域的需求： ■新的数据库应用领域包括：CAD、CAM、CIM、GIS等.需要处理非结构化的 数据，如图形/图像/版本数据/时序数据/对象数据等。 ■ 新的数据库应用领域的特点为：大量数据，复杂结构，历史数据的管理与重 用。 新的数据库应用领域要求： 。存储和处理复杂对象：内部结构复杂，很难用普通的关系结构来表示，相互 之间的联系也是复杂多样的语义，如：知识图谱： ●支持复杂的数据类型：抽象数据类型，半结构无结构数据类型，时间和版 本数据类型，用户自定义类型等。 >传统数据库系统的局限性： ■面向机器的语法数据模型：高度结构化、只能存储离散数据及有限的数据 之间关系、语义表达能力弱、缺乏数据抽象。 ■数据类型简单固定：如：整数、浮点数、字符串、日期等：只支持固定的字 符集，不能依据应用所需来扩展其类型集 ■ 数据操纵语言与程序语言失配：SQL是描述性语言，而程序设计语言是指 令性语言，不能直接使用关系数据结构。 ■存储和管理的对象有限：缺乏表达和处理知识的能力 >技术发展的两种观点和方法： ■进化论：立足于数据库已有的成果和技术，加以发展进化 针对不同的 应用，对传统的DBMS,进行不同层次上的扩充；与计算机领域中其它学科的 .5
- 5 - 教学设计 3（1.0 学时）：新一代数据库技术 通过关系数据库技术回顾及优缺点分析，引出“数据库新技术”课程的必要性 关系数据模型的优点： 关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。 数据结构简单、清晰。 更高的数据独立性，更好的安全保密性。 丰富的完整性。 关系数据模型的缺点： 对“现实世界”实体的表达能力弱。 由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型。 关系模型只有一些固定的操作集。 不能很好的支持业务规则。 新应用领域的需求： 新的数据库应用领域包括：CAD、CAM、CIM、GIS 等.需要处理非结构化的 数据，如图形/图像/版本数据/时序数据/对象数据等。 新的数据库应用领域的特点为:大量数据,复杂结构,历史数据的管理与重 用。 新的数据库应用领域要求： 存储和处理复杂对象:内部结构复杂,很难用普通的关系结构来表示,相互 之间的联系也是复杂多样的语义，如：知识图谱; 支持复杂的数据类型: 抽象数据类型,半结构无结构数据类型,时间和版 本数据类型,用户自定义类型等. 传统数据库系统的局限性： 面向机器的语法数据模型：高度结构化、只能存储离散数据及有限的数据 之间关系、语义表达能力弱、缺乏数据抽象。 数据类型简单固定：如:整数、浮点数、字符串、日期等;只支持固定的字 符集,不能依据应用所需来扩展其类型集. 数据操纵语言与程序语言失配：SQL 是描述性语言，而程序设计语言是指 令性语言，不能直接使用关系数据结构。 存储和管理的对象有限：缺乏表达和处理知识的能力 技术发展的两种观点和方法： 进化论: 立足于数据库已有的成果和技术,加以发展进化. 针对不同的 应用,对传统的 DBMS,进行不同层次上的扩充; 与计算机领域中其它学科的