《NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)》教學(xué)大綱

《NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08150881課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論20學(xué)時，實驗12學(xué)時）先修課程：數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用后續(xù)課程：大數(shù)據(jù)應(yīng)用能力訓(xùn)練、大數(shù)據(jù)綜合創(chuàng)新適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)開課單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明本課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)選修課程，是在學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》等課程后，具備了SQL編程的基本能力的基礎(chǔ)上，開設(shè)的一門理實一體化的課程，其功能是對接專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，面向數(shù)據(jù)管理相關(guān)崗位群，培養(yǎng)學(xué)生理解NoSQL概念和分布式存儲原理，掌握MongoDB、Redis、HBase的shell使用及運維優(yōu)化管理，能夠獨立安裝與配置MongoDB、Redis與HBase，掌握基于MongoDB、Redis和HBase數(shù)據(jù)庫的Java應(yīng)用項目開發(fā)，樹立和踐行社會主義核心價值觀，建立邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力、靈活的分析問題和解決問題能力，提高學(xué)生探索創(chuàng)新、求真務(wù)實的科學(xué)態(tài)度和團隊精神、溝通協(xié)作等綜合素質(zhì)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：理解課程包含的基本概念和理論，掌握并運用NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本思想和方法，為后續(xù)課程“大數(shù)據(jù)應(yīng)用能力訓(xùn)練”和“大數(shù)據(jù)綜合創(chuàng)新”打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：掌握NoSQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計的企業(yè)應(yīng)用規(guī)范，并運用相關(guān)技術(shù)解決實際工程問題；具備一定的綜合分析問題能力、較基礎(chǔ)的評價能力和創(chuàng)新性解決問題的能力。課程目標(biāo)3：積極培育社會主義核心價值觀，踐行中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀；樹立正確的勞動觀念，切實提升心理素質(zhì)，增強干事創(chuàng)業(yè)的信心。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度1.工程知識1.3掌握相關(guān)自然科學(xué)知識、工程基礎(chǔ)知識和思維方法，能夠?qū)⑵溆糜诮鉀Q數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，能夠?qū)?shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)知識用于對復(fù)雜工程問題解決方案的分析與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：理解課程包含的基本概念和理論，掌握并運用NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本思想和方法，為后續(xù)課程“課程設(shè)計”和“畢業(yè)設(shè)計”打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：掌握NoSQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計的企業(yè)應(yīng)用規(guī)范，并運用相關(guān)技術(shù)解決實際工程問題；具備一定的綜合分析問題能力、較基礎(chǔ)的評價能力和創(chuàng)新性解決問題的能力。H4.研究4.2能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)問題選擇研究路線，并設(shè)計實驗方案。課程目標(biāo)2：掌握NoSQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計的企業(yè)應(yīng)用規(guī)范，并運用相關(guān)技術(shù)解決實際工程問題；具備一定的綜合分析問題能力、較基礎(chǔ)的評價能力和創(chuàng)新性解決問題的能力。M12.終身學(xué)習(xí)12.2養(yǎng)成正確的生活、學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備良好的身心素質(zhì)，為自身知識和能力的持久發(fā)展提供身心保障。課程目標(biāo)3：積極培育社會主義核心價值觀，踐行中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀；樹立正確的勞動觀念，切實提升心理素質(zhì)，增強干事創(chuàng)業(yè)的信心。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.NoSQL數(shù)據(jù)庫概述1.1分布式數(shù)據(jù)處理1.2分布式數(shù)據(jù)庫NoSQL1.3NoSQL存儲模式教學(xué)要求：學(xué)生能夠了解NoSQL數(shù)據(jù)庫的基本概念及應(yīng)用場景，理解NoSQL數(shù)據(jù)庫的存儲模式。重點：分布式計算、分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念、分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)發(fā)送方式、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)特點、鍵值數(shù)據(jù)存儲模式、文檔數(shù)據(jù)存儲模式、列族數(shù)據(jù)存儲模式。難點：列族數(shù)據(jù)存儲模式。21、22.MongoDB概述及原理2.1MongoDB概述2.2MongoDB架構(gòu)及原理2.3MongoDB安裝及配置教學(xué)要求：學(xué)生能夠理解MongoDB的技術(shù)架構(gòu)，能獨立安裝和部署MongoDB數(shù)據(jù)庫。重點：MongoDB主要特征、MongoDB存儲架構(gòu)、MongoDB讀寫原理、MongoDB安裝及配置。難點：MongoDB原理。21、23.MongoDB操作3.1MongoDB數(shù)據(jù)庫操作3.2MongoDB集合及文檔操作3.3MongoDB索引與聚合教學(xué)要求：學(xué)生能夠創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫并查看及對庫中的數(shù)據(jù)文檔進行常規(guī)操作。重點：MongoDB數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、查看、信息統(tǒng)計、刪除、集合操作、文檔操作、索引、聚合。難點：MongoDB文檔操作、聚合操作。441、24.Redis概述及原理4.1Redis簡介及安裝4.2Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型4.3Redis操作教學(xué)要求：學(xué)生能夠理解Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，能獨立安裝和部署Redis并進行基本操作。重點：Redis安裝、Redis數(shù)據(jù)存儲模式、Redis命令。難點：Redis流存儲模式。21、25.Redis操作5.1Java對Redis數(shù)據(jù)庫編程5.2管道原理及Java編程5.3分布式集群教學(xué)要求：學(xué)生能夠掌握Redis集群的安裝與配置，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求使用Java對數(shù)據(jù)進行操作。重點：String操作、List操作、Sets操作、Hashes操作、SortedSet操作。難點：Redis集群安裝。441、26.HBase原理及操作6.1HBase簡介6.2HBase集群架構(gòu)6.3HBase數(shù)據(jù)模型教學(xué)要求：學(xué)生能夠理解HBase原理和架構(gòu)，能夠獨立安裝和部署HBase，能根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行Table設(shè)計。重點：HBase特點、HBase使用場景、HBase架構(gòu)、Table設(shè)計、Table邏輯視圖、Table物理存儲。難點：HBase架構(gòu)、Table設(shè)計。21、2、37.HBase應(yīng)用開發(fā)7.1HBase數(shù)據(jù)庫Java編程7.2HBase優(yōu)化教學(xué)要求：學(xué)生能夠掌握HBase性能優(yōu)化的方式方法，并能夠使用Java對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行訪問。重點：Java完成HBase數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢和添加操作，HBaseGC調(diào)優(yōu)，讀寫性能優(yōu)化。難點：查詢操作、HBase性能優(yōu)化。441、2、3合計20122.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.MongoDB的安裝、部署與使用實驗內(nèi)容：選擇windows或Linux平臺安裝部署MongoDB并進行操作和使用。實驗要求：了解MongoDB的基本原理；掌握安裝部署方法；掌握命令客戶端操作；掌握編程訪問MongoDB。41,22.Redis的安裝、部署與使用實驗內(nèi)容：鍵值對數(shù)據(jù)庫Redis的安裝、部署以及操作和使用。實驗要求：了解Redis的基本原理；掌握Redis的Shell環(huán)境；掌握Redis的簡單編程。41,23.HBase的安裝、部署與使用實驗內(nèi)容：在Hadoop平臺安裝部署HBase，并進行操作和使用。實驗要求：了解Hadoop平臺；掌握HBase在Hadoop平臺的安裝與部署；掌握HBase簡單操作。41,2,3合計12五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生編寫、調(diào)試程序的基本能力和基本方法。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。采用學(xué)習(xí)通、釘釘?shù)冉涣鞴ぞ?，加強和學(xué)生之間的交流和溝通。六、課程資源庫1.推薦教材（1）黑馬程序員.NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.（2）侯賓.NoSQL數(shù)據(jù)庫原理[M].北京:人民郵電出版社,2022.（3）柳俊,周蘇.大數(shù)據(jù)存儲——從SQL到NoSQL[M].北京:清華大學(xué)出版社,2021.2.參考書（1）呂云翔等.NoSQL數(shù)據(jù)庫從入門到實戰(zhàn)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022．（2）胡爭,范欣欣.HBase原理與實踐[M].北京:機械工業(yè)出版社,2019．（3）趙渝強.NoSQL數(shù)據(jù)庫實戰(zhàn)派[M].北京:電子工業(yè)出版社,2022．3.期刊（1）蔡為等．基于MongoDB的眾包數(shù)據(jù)索引方法探討[J].地理空間信息,2018,16(06),32-34,7.（2）孫景玉等．基于Redis的高并發(fā)秒殺系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].信息記錄材料,2022,23(12):45-47.（3）孫樂樂,金寶軒.基于NoSQL的分布式R*樹索引構(gòu)建與應(yīng)用研究[J]．地理與地理信息科學(xué),2021,37(05):9-15,22.（4）武文斌.基于NoSQL數(shù)據(jù)庫的鐵路通信數(shù)字工程存儲研究[J]．鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2022,(01):41-46.（5）孫安.“NoSQL”數(shù)據(jù)管理技術(shù)在檔案大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用探析[J].管理工程師,2022,27(03):34-40.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）Jdon官網(wǎng).NoSQL存儲.極道官網(wǎng)./nosql.html.（2）angryTom.nosql是什么.PHP中文網(wǎng).2019./faq/432824.html.（3）囿于之間.NoSQL詳細(xì)介紹.CSDN文庫.2021./weixin_43637366/article/details/113105005.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過過程性考核課課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以課堂表現(xiàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?33實實驗20（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?86作作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)評價成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?33測試10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。433期末考核50（1）期末大作業(yè)100分，以期末大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核：NoSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)實際應(yīng)用（3）考試題型為：期末大作業(yè)√√√201515合計：100分383230八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、測試、期末大作業(yè)考核等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┐笞鳂I(yè)成績和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、測試等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和期末大作業(yè)考核分值分配與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60平時表現(xiàn)20學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)良好遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學(xué)習(xí)紀(jì)律較差，表現(xiàn)較差實驗40實驗預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實驗操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團結(jié)協(xié)作，實驗結(jié)果詳實、結(jié)論清晰、討論合理實驗前有預(yù)習(xí)，能夠掌握方法與步驟，實驗操作過程正確、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團結(jié)協(xié)作，實驗結(jié)果正確、討論適當(dāng)實驗前有預(yù)習(xí)，基本能夠掌握方法與步驟，實驗操作過程基本正確、無協(xié)作，實驗結(jié)果基本正確，討論一般實驗前有預(yù)習(xí)，不能掌握方法與步驟，實驗操