教学管理数据库

教学管理数据库案例分析

教学目的

本案例的教学，主要目的在于引导学员综合运用数据库的理论知识，提出设计一个简化的大学教学管理数据库，从分析用户需求出发，一步一步进行概念模型设计、关系模型设计、物理结构设计以及数据库创建和程序设计，把一个具体的数据库设计过程，步步细化来实现，增强学员分析问题、解决数据库设计和实现的能力，启迪学员在数据库设计实现过程中的深层次思考，培养训练学员的创新意识和创新能力。

教学用途

本案例的适用对象为计算机科学与技术、信息工程、管理工程、信息管理与信息系统等专业本科生、数据库系统工程师培训班等。可以用于《数据库原理》、《SQL Server数据库技术》等课程的“数据库应用系统设计”专题的教学。

内容提要

本案例以我国大专院校教学管理中如何以关系数据库来管

理这些教学信息作为课题，将问题适当进行简化，重点是教学生如何从用户需求出发，分析并进行数据库设计规划，然后运用概念模型设计方法，画出实体——联系图，利用关系模型设计方法，将实体——联系图转换为关系数据模型，利用规范化设计方法，对关系数据模型进行规范化色设计，在在逻辑结构设计完成之后进行物理结构设计，最后借助具体的数据库管理系统平台创建该数据库，并进行应用程序设计和保护设计。

本案例从问题引出问题，再提出解决方法，一步一步结合数据库技术来落实教学管理数据库的设计和实现，以注重理论方法与实际问题在应用中紧密结合的方式来学习本案例。

案例正文

我国大专院校教学中涉及学生、教师、课程、专业、教室、时间安排、成绩管理等多种信息的管理，是一个数据库有效管理信息的绝好实例，可以帮助学员数据库技术的学员理解数据库的优势，又方便学员从熟悉的信息管理问题中快速抓住数据库技术的要点。在此，将大学教学管理的信息进行简化，设置一个教学管理数据库案例，一步一步教学员利用数据库技术来实现一个数据库的设计和创建。

一、问题的提出

我国各大专院校的管理体制各具特色，但就其共性来说，各个大学的专业、课程、学生和教师之间的关系可归纳如下：（1）大学有多个专业，每个专业用唯一的专业代码和专业名称标识；

（2）每个专业设置有多门课程，某些课程可被多个专业设置；

（3）每门课程由课程号（和课程名）唯一标识；

（4）每位教师由教职工号、姓名、性别、出生年月、职称、(所属)教研室和电话标识；

（5）每位教师可以主讲多门课程，某些课程可由多位教师主讲；

（6）每个学生由学号、姓名、性别、出生年月和籍贯标识；

（7）多个学生可以同时学习同一门课程，一个学生必须学习多门课程；

（8）一个专业有多个学生；一个学生只能属于某一专业，一个学生并属于某个班级。

如果要建立一个教学管理数据库，对以上简化描述的大学教学管理信息进行数据库管理，那么，设计者从哪里入手呢？

二、画出实体-联系图

首先，需要进行的是数据库设计规划，对用户需求进行分析，并将分析结果以一种既反映用户需求描述，又接近现实世界实际问题的模式表示出来，在此，选择用实体-联系图来表示该数据库设计的概念模式。

分析上述的问题描述可知：

（1）专业、课程、学生和老师可以看作为实体，并对应有专业实体集、课程实体集、学生实体集和教师实体集。

（2）专业代码和专业名称是专业实体集的属性；课程号、课程名和学时是课程实体集的属性；教职工号、姓名、性别、出生年月、职称、教研室、电话是教师实体集的属性；学号、姓名、性别、出生年月、籍贯是学生实体集的属性。

（3）专业实体集和课程实体集之间的联系可以用“设置”联系集联系（M∶N联系）；教师实体集和课程实体集之间的联系可以用“讲授”联系集联系（M∶N联系）；学生实体集和课程实体集之间的联系可以用“学习”联系集联系（M∶N联系）；

为学号、专业代码和班级，学习联系集的属性为学号、课程号和分数，讲授联系集的属性为教职工号和课程号。

三、E─R图的优化

将各个分E－R图进行综合集成时，必定存在有不一致的地方，甚至还可能存在有矛盾的地方。即使整个系统的各分E－R 图都由同一个人设计，由于系统的复杂性和面向某一局部应用的设计时对全局应用考虑不周，仍会存在一定的不一致或矛盾。所以总体E－R图设计关键是消除冲突，即消除各分E－R图之间存在的不一致和矛盾。进行总体E－R图设计时，可以通过消除命名冲突、消除属性特征冲突和消除结构冲突来进行优化。

由于在面向各个局部应用时对全局应用考虑不周，设计出的各分E－R图中可能存在着某些冗余，以至于使得到的总体E－R 图存在冗余数据和冗余联系。显然，冗余信息的存在会破坏数据库的完整性，给数据库的维护带来困难，所以必须对集成后的总E－R图进行优化。

如果在总体E－R图中存在冗余数据，就会在由E－R图得到的不同关系模式之间产生信息冗余，这种信息冗余直接导致的结果就会在不同的关系模式中存在冗余的属性(字段)。例如在图6.14的E－R图中，就课程实体集来说，它应该有课程号、课程名、学时、学分四个属性；就学生学习(联系集)某一门课程来说，学习联系集应该有学习该课程的学生的学号、标识该课程的课程号、学生学习该课程的分数、该课程的学分四个属性。但在两个关系模式：

●课程关系模式：C（C#，CNAME，CLASSH，C_NUMBER）

●学习关系模式：SC（S#，C#，GRADE, C_NUMBER）

其中同时存在学分(C_NUMBER)属性，显然是一种属性冗余的情况。分析可知，某个学生学习某门课程的学分可从课程的学分属性中导出，所以应当从图1的学习联系中消去学分属性，由此就可得到没有冗余属性的关系模式：

●课程关系模式：C（C#，CNAME，CLASSH，C_NUMBER）

●学习关系模式：SC（S#，C#，GRADE）

图2 消除E－R图中的冗余信息示例

由上可见，冗余数据的消除可通过分析方法实现。对于总体E－R图中的冗余联系，可采用规范化理论来消除，这种方法涉及到E－R图中每个联系集的函数依赖集的表示。采用以上的概念结构设计步骤和方法，就可以得到满足用户需求分析要求和反映每个用户的数据要求的总体E－R图。

完成以上教学管理数据库的概念模型设计之后，就需要将此概念模型转换为逻辑模型，设计出数据库系统的逻辑结构，才能进一步将该数据库实现。

逻辑结构是一种由具体的DBMS支持的数据模型。关系数据库逻辑结构设计阶段的主要任务，就是按照一定的规则，将概念