НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра автоматизированных систем управления
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан АВТФ
«___ »______________200 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Базы данных
Направление подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника»
Специальность – 230102 (220200) «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (уровень подготовки – инженер)
Форма обучения - заочная
Факультет АВТ
Курс 4 семестр 7
Лекции 12 час.
Лабораторные работы 8 час.
Самостоятельная работа 130 часа.
Контрольная работа 7 семестр
Экзамен 7 семестр
Всего 150 час.
Новосибирск 2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника», специальность 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления».
Регистрационный номер 224 тех/дс.
Дата утверждения 27.03.2000.
Шифр дисциплины в ГОС – ОПД. Ф10 (общепрофессиональные дициплины, федеральный компонент)
Номер дисциплины по учебному плану – 27
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры АСУ, протокол № 1
от 01.01.2001 г.
Программу разработал
доцент, к. т.н.
Заведующий кафедрой
профессор, д. т.н.
Ответственный за основную
профессор, д. т.н.
1 Внешние требования*
ГОС ВПО по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника», специальность 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
1.4.4. Задачи профессиональной деятельности.
Инженер подготовлен к решению следующих профессиональных задач в зависимости от вида профессиональной деятельности.
Проектно-конструкторская деятельность: оценка надежности и качества функционирования объекта проектирования.
1.4.5. Квалификационные требования.
Подготовка выпускника должна обеспечивать квалификационные умения для решения профессиональных задач:
· участие во всех фазах проектирования, разработки, изготовления и сопровождения объектов профессиональной деятельности;
· использование современных методов, средств и технологии разработки объектов профессиональной деятельности.
Инженер должен знать:
· постановления, распоряжения, приказы, методические и нормативные материалы по проектированию, производству и сопровождению объектов профессиональной деятельности;
· технологию проектирования, производства и сопровождения объектов профессиональной деятельности.
4. Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки дипломированного специалиста по направлению “Информатика и вычислительная техника” Таблица 1
Индекс | Наименование дисциплин и их основные разделы | Всего часов |
ОПД | Общепрофессиональные дисциплины | 2200 |
ОПД. Ф.00 | Федеральный компонент | 1860 |
ОПД. Ф.10 | Базы данных | 140 |
Назначение и основные компоненты системы баз данных; обзор современных систем управления базами данных (СУБД); уровни представления баз данных; понятия схемы и подсхемы; модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных; схема отношения; язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL; проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости, проектирование с использованием метода сущность - связь; изучение одной из современных СУБД по выбору; создание и модификация базы данных; поиск, сортировка, индексирование базы данных, создание форм и отчетов; физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы; защита баз данных; целостность и сохранность баз данных. |
7.1. Требования к профессиональной подготовленности дипломированного специалиста.
Выпускник должен уметь решать задачи, соответствующие его квалификации, указанной в п.1.3. настоящего государственного образовательного стандарта.
Инженер по информатике и вычислительной технике
· должен знать модели, методы и формы организации процесса разработки объектов профессиональной деятельности;
· должен владеть методами и средствами анализа, моделирования и оптимизации объектов профессиональной деятельности и их компонентов.
Инженер по специальности "Автоматизированные системы обработки информации и управления"
· должен знать современные методы и средства разработки АСОИУ;
· должен владеть методами оценки качества программного обеспечения, надежности и качества информационных систем.
* - сохранена нумерация ГОС ВПО.
2 Особенности (принципы) построения дисциплины
В таблице 2 представлены особенности дисциплины.
Таблица 2
Особенность | Пояснение |
Основание для введения курса | Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника», учебная дисциплина федерального компонента ОПД. Ф10 |
Адресат курса | Студенты 4 курса, обучающиеся по специальности 230102 (220200) «Автоматизированные системы обработки информации и управления» |
Основная цель | После успешного освоения материала дисциплины студент будет знать методы и средства проектирования баз данных и обеспечения эффективного доступа к данным |
Ядро курса | База данных(БД) является ядром любой АСОИУ, поэтому вопросы проектирования БД, ограничения доступа к данным, организации эффективного доступа к данным являются приоритетными в курсе. |
Уровень требований по сравнению со Стандартом | Требования к дисциплине соответствуют ГОС по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника», специальность 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» |
Объем в часах курса | Аудиторные занятия составляют 20 час. Лекции имеют обзорный характер, на лабораторных работах студенты реализуют модель данных, спроектированную при выполнении контрольной работы. |
Основные понятия курса | Концептуальное и логическое проектирование баз данных, нормализация, язык SQL, ограничения целостности и ссылочные ограничения |
Обеспечение последующих дисциплин образовательной программы | Рассматриваемые в дисциплине методы проектирования баз данных АСОИУ и обеспечения эффективного доступа к ним используются в ходе дипломного проектирования |
Практическая часть курса | При выполнении лабораторных работ обучающиеся знакомятся с типовыми задачами проектирования баз данных АСОИУ. |
Учет индивидуальных особенностей обучающихся | На занятиях учитывается первоначальный уровень подготовки обучающихся. |
Направленность курса на развитие общепредметных умений | Работая над материалом дисциплины, обучающиеся получают возможность развивать такие общепредметные умения, обладающие свойством переноса, как синтез (структуры базы данных), выбор (модели данных), моделирование (процесса функционирования системы) |
Описание основных “точек” контроля | По учебному плану предусмотрен экзамен. Экзамен проводится в письменной форме. |
Характеристика используемых методических материалов | Методическое обеспечение курса включает конспект лекций и указания для выполнения лабораторных работ и курсового проекта, а также составления реферата, существующих как в бумажной форме, так и в электронном виде, доступном на WEB-сервере кафедры АСУ |
Дисциплина и современные информационные технологии | Материал дисциплины непосредственно связан с информационными технологиями и отражает основные проблемы построения баз данных АСОИУ |
В таблице 3 представлены междисциплинарные связи.
Таблица 3
Дисциплины, предшествующие по учебному плану АСОИУ | Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся для успешного освоения дисциплины | |
Уровень «знать» | Уровень «уметь» | |
Программирование | Технологии доступа и обработки данных | Решать задачи с использованием языка высокого уровня |
Моделирование | Метод статистических испытаний | Строить алгоритмическую модель для определения показателей эффективности функционирования системы методом статистических испытаний |
Теория принятия решений и основы автоматизированного управления | Основы системного анализа | Анализировать процессы функционирования систем с позиций системного анализа |
3 Цели учебной дисциплины
В таблице 4 сформулированы цели учебной дисциплины.
Таблица 4
№ | Цель |
После изучения дисциплины студент будет иметь представление: иметь представление | |
1 | О месте и роли баз данных в автоматизированных системах |
2 | О возможных последствиях нарушений системы защиты данных |
3 | Об основах построения промышленных систем управления базами данных и лидерах рынка СУБД |
4 | О направлениях развития современных систем управления базами данных |
5 | О месте и роли баз данных в автоматизированных системах |
6 | О возможных последствиях нарушений системы защиты данных |
После изучения дисциплины студент будет знать: | |
7 | Объект курса (база данных как ядро автоматизированной системы обработки информации и управления), предмет курса (структура базы данных как один из критериев качества функционирования системы), задачи курса (выбор модели представления данных, методов и средств защиты данных), место курса Базы данных как дисциплины, базисной для продолжения образования по данному направлению |
8 | уровни представления данных, модели данных и методы анализа моделей данных |
9 | операции реляционной алгебры и исчисления, определения функциональных зависимостей и правила вывода, нормальные формы отношений |
10 | Методы обеспечения целостности, непротиворечивости, секретности и безопасности данных |
11 | Архитектуру информационных систем, методы и средства реализации распределенных баз данных. |
После изучения дисциплины студент будет уметь: | |
12 | Использовать методы формального и неформального описания предметной области |
13 | Проектировать структуру БД и пользовательский интерфейс |
14 | Использовать язык SQL для описания алгоритмов доступа к данным |
15 | Программировать приложения для работы с данными |
16 | Прогнозировать характеристики доступа к данным при изменении условий функционирования |
4 Содержание* и структура учебной дисциплины
В таблице 5 представлены темы лекционных занятий.
Таблица 5
Темы лекционных занятий | Часы | Ссылки на цели |
Семестр 7 | ||
Модуль 1 Цели и задачи курса. Структура курса. Его связь с другими дисциплинами учебного плана. Особенности предмета курса. Новые информационные технологии, основанные на концепции баз данных. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Обзор современных систем управления базами данных (СУБД); | 1 | 1 - 7 |
Модуль 2 Уровни представления баз данных. Сущность концептуального подхода к проектированию информационных систем. Понятия схемы и подсхемы. Модель "Сущность - связь". Классификация связей. Моделирование локальных представлений. Объединение локальных представлений, агрегация и обобщение элементов модели, устранение противоречий.. | 2 | 1,8,9 |
Модуль 2 Модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных. Отношения, домены, атрибуты. Схема отношения. Элементы реляционной алгебры. Проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости. Нормализация отношений. | 3 | 1,8,9 |
Модуль 3 Языковые средства СУБД - ЯОД, ЯМД, способы реализации. Язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL - стандарты, уровни реализации. | 2 | 1,8,9 |
Модуль 3 Физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы. Защита баз данных, целостность и сохранность баз данных. | 2 | 6,8,9, 12,13, 14 |
Модуль 3 Распределенные базы данных, методы распределения, файл-серверы и серверы баз данных. Архитектура КЛИЕНТ-СЕРВЕР, трехуровневая архитектура, хранилища данных. | 1 | 6,8,9, 12,13, 14 |
Заключение Основные тенденции развития систем обработки данных, процесс интеграции различных информационных систем в единые интеллектуальные системы | 1 | 6,8,9, 12,13, 14 |
Итого за 7 семестр | 12 |
- в содержании подчеркнуты темы, указанные в ГОС.
В таблице 6 представлены темы лабораторных работ.
Таблица 6
Темы лабораторных работ | Часы | Ссылки на цели | Учебная деятельность |
Семестр 7 | |||
Изучение программных средств поддержки моделирования предметной области. Построение ER-диаграмм. | 4 | 1,10, 11 | знакомится с пакетом ErWin или MS Visio; изучает руководство пользователя; строит графическое представление модели; оценивает полученные результаты |
Изучение программных средств работы с СУБД ORACLE - PL/SQL. Создание таблиц. Запросы на языке SQL | 4 | 12,13, 14,15 | определяет возможность использования пакета для организации хранения и доступа к данным; знакомится пакетом; изучает руководство пользователя; создает структуры хранения данных и оптимизирует доступ к ним; оценивает полученные результаты. |
Итого за 7 семестр | 8 | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структура дисциплины5 Учебная деятельность
В таблице 7 приведены темы и ссылки на литературные источники для самостоятельного изучения.
Таблица 7
Темы для самостоятельного изучения*
Темы | Литература | Ссылки на цели |
Модуль 1 Цели и задачи курса. Структура курса. Особенности предмета курса. Новые информационные технологии, основанные на концепции баз данных. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Обзор современных систем управления базами данных (СУБД); | 7.1, 7.5, 7.11 | 1 - 7 |
Модуль 2 Уровни представления баз данных. Сущность концептуального подхода к проектированию информационных систем. Понятия схемы и подсхемы. Модель "Сущность - связь". Классификация связей. Моделирование локальных представлений. Объединение локальных представлений, агрегация и обобщение элементов модели, устранение противоречий.. | 7.3, 7.5, 7.6 | 1,8,9 |
Модуль 2 Модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных. Отношения, домены, атрибуты. Схема отношения. Элементы реляционной алгебры. Проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости. Нормализация отношений. | 7.1, 7.2, 7.3, 7.5, 7.6 | 1,8,9 |
Модуль 3 Языковые средства СУБД - ЯОД, ЯМД, способы реализации. Язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL - стандарты, уровни реализации. | 7.4 - 7.7 | 1,8,9 |
Модуль 3 Физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы. Защита баз данных, целостность и сохранность баз данных. | 7.1, 7.3, 7.4, 7.10 | 6,8,9, 12,13, 14 |
Модуль 3 Распределенные базы данных, методы распределения, файл-серверы и серверы баз данных. Архитектура КЛИЕНТ-СЕРВЕР, трехуровневая архитектура, хранилища данных. | 7.1, 7.3, 7.4 | 6,8,9, 12,13, 14 |
* - в содержании подчеркнуты темы, указанные в ГОС.
.
1 Контрольная работа выполняется по теме " Проектирование реляционной базы данных " и включает в себя два задания:
· построение концептуальной модели данных (ER-диаграммы);
· построение структуры базы данных (нормализация БД).
Цель студента: анализируя описание предметной области (бизнес-правила), выделить сущности, классифицировать связи между нимии и построить нормализованную (лишенную избыточности) систему таблиц.
В ходе выполнения контрольной работы студент:
· выделяет множество понятий, характеризующих предметную область;
· выбирает основные понятия (сущности) ;
· определяет и классифицирует связи между ними;
· преобразует ER-диаграммы в систему таблиц;
· анализирует полученные результаты;
· составляет расчетно-пояснительную записку объемом 4-6 м. п. листов.
2 Реферат выполняется по теме, выбранной студентом из предложенного списка, который приводится в отдельном приложении к рабочей программе и обновляется ежегодно. Цель студента: найти информацию(как правило, в INTERNET), относящуюся к выбранной теме, выбрать минимальный объем информационного материала, необходимого для раскрытия темы, изложить материал в связной форме, удовлетворяя требованиям соответствующих ГОСТов, а при защите реферата доказать, что в нем отражены актуальные вопросы выбранной темы
Типовой пример задания для контрольной работы
База данных должна содержать сведения о следующих объектах:
Поставщики - название, почтовый адрес, телефон, факс, E-mail, банковские реквизиты (наименование банка, город, в котором расположен банк, ИНН, расчетный счет), ассортимент товаров (группа товара, наименование, оптовая цена, условия поставки, условия оплаты).
Товар - группа товара, наименование, срок реализации.
Поставка – Поставщик, товар, количество товара, единица измерения, цена поставки, номер и дата договора о поставке, дата получения.
Клиенты - название, почтовый адрес, телефон, факс, E-mail, банковские реквизиты (наименование банка, город, в котором расположен банк, ИНН, расчетный счет), заказ (товар, цена, количество товара, единица измерения, дата заказа, дата выполнения плановая, дата выполнения фактическая, условия выполнения, номер счет-фактуры).
Бизнес-правила
Поставщики расположены в пределах Российской Федерации. Каждый поставщик имеет расчетный счет только в одном банке.
Ассортимент поставщика может включать более одного наименования товаров, каждый товар может поставляться разными поставщиками. Оптовая цена определяется поставщиком.
Договор на поставку может включать несколько товаров.
Клиент в одном заказе может заказать несколько товаров.
Заказ принимается только в том случае, если на складе имеются необходимые товары, или оформлен договор на их поставку в необходимом количестве.
Сведения по выполненным заказам и поставкам сохраняются в течение года.
6 Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
По дисциплине учебным планом предусмотрены экзамен в 7 семестре.
Экзамен проводится в письменной форме. Студенты отвечают на 5 вопросов, выбранных случайно из списка контрольных вопросов. Правило выставления оценки следующее:
правильные ответы на все 5 вопросов – отлично;
правильные ответы на 4 любые вопроса – хорошо;
правильные ответы на 3 любых вопроса – удовлетворительно;
иначе – неудовлетворительно.
Критерий правильности ответа – отсутствие противоречия с действующими нормативно-техническими и методическими материалами по обсуждаемому вопросу.
7 Список литературы
Основная литература
7.1 Введение в системы баз данных. - М.: Вильямс, 2001
7.2 Райордан Основы реляционных баз данных. – М.: Русская редакция, 2001
7.3 и др. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. – М.:Вильямс, 2000
7.4 Базы данных. Разработка и управление. – М.: Бином, 1999
7.5 и др. Базы данных. – С-Пб.: Корона, 2000
7.6 Кренке и практика построения баз данных. – М.: Питер, 2003
7.7 Введение в SQL – М.: Лори, 1996
Дополнительная литература
7.8 DELPHI. Разработка баз данных. – Спб.: Питер, 2005
7.9 Работа с базами данных в C++ Builder. – Спб.:, БХВ
7.10 и др. Модели данных. - М.:Финансы и Статистика, 1985
7.11 Теория реляционных баз данных. - М.: Мир, 1987
7.12 Шураков сохранности информации в системах обработки данных. - М.: ФиС, 1985
7.13. Саймон Алан. Стратегические технологии баз данных. Менеджмент на 2000 год. – М.: ФиС, 1999
7.14 Гринь проектирование и реализация баз данных. - Новосибирск, НГТУ, 1994
8 Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
(вопросы к экзамену)
Материал 7 семестра
Что такое предметная область? Основные понятия, используемые при описании предметной области. Уровни описания данных. Концептуальные модели данных. Диаграммы "Сущность-Связь". Реляционная модель данных. Определение, основные достоинства по сравнению с прочими моделями. 12 принципов Кодда Операции над отношениями - проекция и декартово произведение Сравнимость атрибутов и операция селекции Операции над отношениями - селекция и объединение Операции над отношениями - соединение и пересечение Операции над отношениями - деление и разность Функциональные зависимости (ФЗ). Определение и классификация. Многозначные зависимости. Аномалии, связанные с ФЗ. Декомпозиция отношений. Критерий эффективности декомпозиции. Нормальные формы отношений. Преобразование диаграмм Сущность - Связь в систему отношений (таблиц) Язык SQL. Стандарты и основные команды DDL и DML. Формат команды SELECT. Использование подзапросов и предикаты IN, EXIST. Использование UNION, INTERSECTION, MINUS. Соединения (JOIN). Типы соединений, их результаты. Ограничения целостности. Ссылочная целостность. Структура индексированных файлов. Структура хешированных файлов. Архитектуры доступа к данным и ODBC. Особенности объектно-ориентированных баз данных. Классификация угроз. Основные точки нарушения системы защиты. Мероприятия по защите целостности и непротиворечивости данных. Мероприятия по защите секретности и безопасности данных. Управление доступом к данным. Распределенные БД. Стратегии распределения. Параллельный доступ к данным. Необходимость управления параллельным доступом. Транзакция, расписание, сериализуемость. Методы борьбы с блокировками.ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ
по курсу БАЗЫ ДАННЫХ
1. OLE – автоматизация
2. Методы управления доступом к данным
3. Автоматизация MS Office
4. Объектно-ориентированные базы данных
5. Технологии ORACLE
6. Виртуализация систем хранения данных
7. Usability (проектирование пользовательских интерфейсов)
8. Хранилища данных
9. OLAP и OLTP (технологии обработки данных)
10. Генераторы отчетов
11. Серверы приложений
12. Технологии доступа к данным (BDE, ADO, ODBC)
13. SQL - стандарты и диалекты
14. Взаимодействие между приложениями (DDE, DLL, COM. DCOM)
15. Системы сжатия данных
16. Структуры данных, используемые для построения индексов БД (списки, хэш-таблицы, деревья, В-деревья)
17. Администрирование баз данных
18. Мониторы транзакций
19. Тиражирование и репликация данных
20. Data Mining (технология обработки данных)
21. Система CACHE
22. Системы электронного документооборота
23. Business Intelligence (технологии обработки данных)
24. ERP, MRP, CSRP (стандарты производственного и функционального управления)
25. Стандарт CobiT. (управление и аудит информационных технологий)
26. Авторское право и пиратство в области информационных технологий
27. SADT – технология моделирования предметной области
28. Функциональное моделирование
29. Технология Rational Rose
30. Стандарты ISO 9000
31. Система стандартов в области информационных технологий
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ РЕФЕРАТА
Реферат является самостоятельной работой студента и предназначен для ознакомления с материалом, который включен в программу курса, но не вынесен на лекционные занятия.
Реферат должен быть объемом 10 – 20 страниц формата А4 и включать:
- титульный лист установленного образца;
- оглавление;
- основной материал;
- заключение (выводы);
- список использованных источников.
Основной материал реферата должен представлять обзор источников по выбранной теме.
Реферат является текстовым документом, поэтому на него распространяется действие ГОСТ 2.105-95.
Основным источником информации для реферата является INTERNET. Ссылки на элктронные материалы, использованные в реферате, должны оформляться в соответствии с ГОСТ 1.7-2003.
При использовании печатных источников должны приводиться полные библиографические данные источника по ГОСТ 1.7-2003.
