《云計算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《云計算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：13210704英文名稱：CloudComputing&BigDataFoundation學(xué)分：2.5學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時，其中理論32學(xué)時，實踐16學(xué)時先修課程：程序設(shè)計課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《云計算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》是就計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)中一門綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，主要內(nèi)容包括云計算的定義和背景、云計算的關(guān)鍵技術(shù)（如分布式計算、虛擬化技術(shù)、分布式海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、云管理平臺技術(shù)、并行編程技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)）、云交付模型（如軟件即服務(wù)、平臺即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)和容器即服務(wù)）、云部署模式（如公有云、私有云和混合云）、云計算機(jī)制（如云計算設(shè)施機(jī)制、云管理機(jī)制和特殊云機(jī)制）、虛擬化相關(guān)知識、分布式文件系統(tǒng)、分布式存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與并行編程、云安全、云計算應(yīng)用等。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的計算思維能明顯提升，能夠通過編寫程序研究與計算機(jī)相關(guān)的復(fù)雜工程問題。具體的課程目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：從云計算的基本概念入手，由淺入深學(xué)習(xí)云計算的各種相關(guān)知識，。課程目標(biāo)2：學(xué)會云計算的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和云部署模式，以及云計算機(jī)制。課程目標(biāo)3：通過實踐學(xué)習(xí)AWS、阿里云、騰訊云華為云、Hardoop平臺搭建與數(shù)據(jù)分析和容器云的操作與應(yīng)用，以梳理知識脈絡(luò)和要點(diǎn)的方式，讓學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算的相關(guān)思想。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重1-2：能夠?qū)⒐こ袒A(chǔ)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)和計算機(jī)硬件體系知識應(yīng)用在計算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案中課程目標(biāo)10.45-1：能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具完成計算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬課程目標(biāo)20.47-1：了解國家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀政策課程目標(biāo)30.2三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1大數(shù)據(jù)、云計算概論與云計算基礎(chǔ)1. 了解云計算的定義和它的歷史背景2.了解學(xué)好云計算的方式方法3.了解分布式計算和云計算的關(guān)鍵技術(shù)，云計算的關(guān)鍵技術(shù)包括虛擬化技術(shù)、分布式海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、云管理平臺技術(shù)、并行編程技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)4.掌握四種云交付模型，分別是軟件即服務(wù)、平臺即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，并掌握前三種基本模型之間的區(qū)別5.掌握三種云部署模式，分別是公有云、私有云和混合云6.了解云計算的優(yōu)勢和典型的云應(yīng)用7.了解典型的云應(yīng)用8.了解云計算與大數(shù)據(jù)的關(guān)系4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22云計算機(jī)制1. 掌握云基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)制、云管理機(jī)制和特殊云機(jī)制2. 掌握每一種機(jī)制的概念、特點(diǎn)和作用4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23虛擬化1. 了解虛擬化技術(shù)2. 了解虛擬化技術(shù)的分類3. 掌握系統(tǒng)虛擬化、虛擬化與云計算4. 了解相關(guān)開源技術(shù)以及虛擬化未來的發(fā)展趨勢5.了解虛擬化的發(fā)展歷史以及虛擬化帶來的好處4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)24分布式文件系統(tǒng)1. 了解分布式文件系統(tǒng)的概念2. 掌握分布式文件系統(tǒng)的基本架構(gòu)，包含服務(wù)器、數(shù)據(jù)分布以及服務(wù)器間的協(xié)議3. 重點(diǎn)掌握兩種分布式文件系統(tǒng)，分別是GFS和HDFS，包括它們的基本概念、架構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)流程以及特點(diǎn)分析4. 了解分布式應(yīng)用協(xié)調(diào)器ZooKeeper5. 了解云存儲的基本概念、分類、結(jié)構(gòu)模型以及典型應(yīng)用4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)25數(shù)據(jù)處理與并行編程1. 了解云計算中的數(shù)據(jù)處理和并行編程的相關(guān)概念，掌握數(shù)據(jù)密集型計算2. 掌握分布式數(shù)據(jù)處理3. 掌握并行編程模型MapReduce和Hadoop4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)26分布式存儲系統(tǒng)1. 了解分布式存儲系統(tǒng)的概念2. 掌握NoSQL數(shù)據(jù)庫概念3. 掌握分布式存儲系統(tǒng)Bigtable概念4. 掌握分布式存儲系統(tǒng)Hbase和多元數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用的相關(guān)概念4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)27數(shù)據(jù)倉庫Hive1.數(shù)據(jù)倉庫概述2.Hive系統(tǒng)架構(gòu)3.Hive工作原理4.HiveHA基本原理5.Hive編程實踐4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)28云計算的應(yīng)用1. 了解常見的云計算應(yīng)用2. 了解谷歌的云計算平臺和應(yīng)用3. 了解亞馬遜的彈性計算云4. 了解IBM的藍(lán)云計算平臺5.了解清華大學(xué)透明計算平臺6.了解阿里云和MicrosoftAzure4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)3合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標(biāo)1Hadoop安裝與使用在虛擬機(jī)Ubuntu上安裝Hadoop單機(jī)模式和集群;編寫一個用Hadoop處理數(shù)據(jù)的程序。8驗證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22分布式存儲系統(tǒng)的安裝與使用配置安裝NoSQL，簡單編程;配置安裝HBase,簡單編程。8驗證課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33了解HDFS、MapReduce和Spark編程利用HDFS、MapReduce和Spark編程，運(yùn)行Benchmark實驗數(shù)據(jù)集測試。8驗證課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34了解CloudSim編程掌握云計算仿真平臺軟件的安裝、配置和使用8綜合課程目標(biāo)3合計=SUM(ABOVE)32注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)：主要采用課堂講授、程序演示、小組討論等方式。實驗教學(xué)：項目講解、學(xué)生自主實驗、個別輔導(dǎo)、程序分析等方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核推行多元評價，對本課程所采用的評價和考核方式作具體說明，若采用多種考核方法請分別列出考核評價的方法、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)、成績占比等，考核方法、內(nèi)容應(yīng)突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”。（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、章節(jié)測試、實驗、期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占50%、平時作業(yè)成績占10%、課堂表現(xiàn)成績占10%、實驗成績占30%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計1平時作業(yè)433102課堂表現(xiàn)433103實驗5205304期末考試30101050課程目標(biāo)對應(yīng)分值433621100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識對領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題進(jìn)行識別、分析。2.課堂表現(xiàn)評價標(biāo)準(zhǔn)出勤，遲到1次扣0.5分，無故曠課1次扣1分；上課玩手機(jī)1次扣1分，擾亂課堂秩序1次扣1分；參與課堂討論加1分。3.實驗評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分實驗獨(dú)立正確完成實驗內(nèi)容，方法具有一定的創(chuàng)新性，認(rèn)真撰寫實驗報告和實驗心得和總結(jié)。獨(dú)立正確完成實驗，方法沒有太多創(chuàng)新，提交實驗報告和總結(jié)。完成實驗，結(jié)果基本正確，實驗報告和總結(jié)比較隨意。實驗沒有完成，或結(jié)果不正確，沒有提交實驗報告和實驗總結(jié)。4.期末閉卷考核與評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)期末考試及評分標(biāo)準(zhǔn)評分（百分制）。六、教材與參考書（一）推薦教材1．林子雨.大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用（第3版）