4.《NoSQL数据库原理与应用》课程教学大纲(正式版)

《NoSQL原理与应用》课程教学大纲课程代码：课程名称：NoSQL原理与应用/NoSQL Principle and Application开课学期：学分/学时：理论3/32+实验1/16课程类型：必修适用专业/开课对象：先修课程：计算机导论、数据结构、面向对象程序设计、数据库原理等开课单位：团队负责人：责任教授：执笔人：核准院长：一、课程的性质、目的与任务《NoSQL原理与应用》是计算机/软件工程专业数据库方向的一门工程性基础课程，在软件工程学科人才培养体系中占有重要的地位。

随着近年来数据科学的发展，人们记录信息的方式和量级不断地发生改变，数据的应用场景产生的重大变革，传统关系型数据库的缺陷逐渐暴露。

通过打破关系型数据库的模式，构建出的NoSQL数据库结构简单，且具有分布式的易扩展的特点。

这种高效便捷的新型数据库逐渐在互联网、电信、金融等行业得到广泛的应用，和关系型数据库形成了一种技术上的互补关系。

《NoSQL原理与应用》已成为高等学校计算机软件教学体系中的一门重要课程。

本课程理论和实践相结合，循序渐进地介绍了多种NoSQL数据库，全面、系统地介绍了多种NoSQL数据库的使用方法和适用范畴。

课程注重贯穿数据库在开发过程中的实践性应用，以当前流行的主流NoSQL数据库为核心，密切结合这些数据库的最佳实践，使学生在理解和实践的基础上掌握当前NoSQL数据库在软件开发过程中的使用方法、技术和工具。

通过本课程的学习，要求学生能掌握NoSQL数据库的基本概念、基本原理、使用场景、多种NoSQL数据库的部署及使用方法；学生应能掌握开发NoSQL数据库在软件项目中的使用方法，以及使用NoSQL数据库有效地解决实际问题，为学生参加大型软件开发项目打下坚实的理论基础。

本课程注重培养学生理论应用于实践的能力，课堂上教师向学生讲述NoSQL 数据库中的相关原理和概念，并通过课程设计，加深学生对NoSQL数据库使用方法的理解，让学生能切实体会到使用NoSQL数据库在实际软件项目开发过程中的便捷高效。

NoSQL教学大纲NoSQL教学大纲随着互联网的迅猛发展，数据量的爆炸式增长给传统的关系型数据库带来了巨大的挑战。

在这种情况下，NoSQL数据库应运而生。

NoSQL（Not Only SQL）是一种非关系型数据库，它通过提供更高的可扩展性、更好的性能和更灵活的数据模型来满足大规模数据存储和处理的需求。

本文将探讨NoSQL教学的大纲，帮助读者了解NoSQL的基本概念和应用。

第一部分：NoSQL概述在这一部分，我们将介绍NoSQL的定义、发展历程和主要特点。

我们将探讨为什么需要NoSQL数据库以及它与传统关系型数据库的区别。

此外，我们还将介绍NoSQL数据库的分类和常见的NoSQL数据库产品。

第二部分：NoSQL数据模型在这一部分，我们将深入研究NoSQL数据库的不同数据模型。

我们将讨论键值存储、列存储、文档存储和图形存储等几种常见的NoSQL数据模型，并比较它们的优缺点。

我们还将介绍如何选择适合特定应用场景的数据模型。

第三部分：NoSQL数据库的设计和建模在这一部分，我们将学习如何设计和建模NoSQL数据库。

我们将讨论NoSQL数据库的数据结构和索引设计，以及如何处理数据一致性和冗余。

我们还将介绍NoSQL数据库的分布式架构和数据复制机制。

第四部分：NoSQL数据库的查询与优化在这一部分，我们将探讨如何使用NoSQL数据库进行查询和优化。

我们将介绍NoSQL数据库的查询语言和常见的查询操作，如过滤、排序和聚合。

我们还将讨论如何优化NoSQL数据库的性能和可扩展性。

第五部分：NoSQL数据库的应用场景在这一部分，我们将研究NoSQL数据库在不同应用场景中的应用。

我们将介绍NoSQL数据库在大数据分析、实时数据处理、社交网络和物联网等领域的应用案例。

我们还将讨论如何选择适合特定应用场景的NoSQL数据库产品。

第六部分：NoSQL数据库的安全和可靠性在这一部分，我们将讨论NoSQL数据库的安全和可靠性问题。

《NoSQL数据库》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：12153课程名称：NoSQL数据库英文名称：NoSQL Database课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：40/2.5（讲课学时：32 实验学时：8）先修课程：数据库系统原理、云计算与大数据、分布式计算框架基础后续课程：行业大数据案例分析、大数据项目综合实践适用专业：数据科学与大数据技术二、课程描述NoSQL数据库泛指非关系型数据库，是大数据场景下分布式数据存储和管理的核心技术。

本课程旨在引导学生掌握NoSQL数据库的基本概念和技术，典型的NoSQL 数据库的使用和开发方法。

通过项目案例，深刻理解大数据环境下传统关系型数据库和NoSQL数据库的各自优势和不足，NoSQL数据库的设计理念，能够针对实际应用场景，分析、选择和使用合适的数据库。

学习HDFS及HBase、Cassandra、MongoDB数据库的使用方法，熟练地进行NoSQL数据库的部署和常规管理；掌握NoSQL数据库的开发接口，能够进行分布式数据管理项目的设计与开发。

通过课程学习，使学生掌握分布式数据管理的特点和常用技术，具有一定的分布式数据库分析、设计、管理能力，为未来从事大数据的管理和应用开发打下良好的基础。

三、课程教学目标1.了解NoSQL数据库的应用背景，NoSQL与传统关系型数据库的差异，理解NoSQL数据库的基本概念和方法，掌握大数据领域数据管理、开发所需要的基础理论、工程基础知识和常规技术，具备解决大数据领域复杂工程问题的基本能力。

（支持毕业能力要求1）2.了解HBase、Cassandra、MongoDB三种典型的NoSQL数据库的各自特点和应用场景，并能够熟练使用。

针对具体工程项目，能够恰当选择NoSQL数据库，进行部署、使用和管理，并运用其对大数据领域复杂工程问题进行模拟和实现。

（支持毕业能力要求5）3.理解典型NoSQL数据库的设计原理，熟悉开发接口，能够分析、设计、实施分布式数据库，具备以分布式数据库为核心的大数据应用系统的开发能力，以及结合新思想、运用新技术解决实际问题的态度和意识。

《N O S Q L数据库原理及应用》实验教学大纲（NOSQL Database Techniques and Its Applications）课程代码：06100085实验学时：12学时先修课程：《数据库系统原理》、《JAVA程序设计》一、课程实验简介所有实验都是与《NoSQL数据库原理与应用》课程内容相配套的，共分为三个部分：第一部分HBase的基本实验；第二部分为mongodb的基本实验；第三部分为NoSQL的综合实验。

二、教学目的“NoSQL数据库原理与应用”是计算机各专业一门重要的专业核心课，是必修的核心课程之一，是一门实践性很强的课程。

在学习NoSQL数据库原理与应用的过程中，只有多阅读程序、多编写程序、多上机，才能真正掌握NoSQL数据库的方法和技巧。

三、考核方式及成绩评定标准平时上机的考勤占总分的20%。

四、实验项目实验项目一览表实验类型：演示性、验证性、综合性、设计性、其它实验一、HBase的安装与部署（2课时）实验类型：演示性实验目的：实现HBase的安装和部署。

实验内容：在linux环境下完成HBase的安装和部署工作。

实验环境：实验环境：(1)OS：CentOS-6.7(2)JDK：v1.8、Hadoop：v2.7.6、Hbase：v1.2.6实验二、HBase的基本操作（2课时）实验类型：验证性实验目的：掌握HBase程序的基本使用方法，为以后的实验打下基础。

实验内容：使用HBase命令完成Hbase 创建数据库表及删除数据库表工作；掌握Hbase 对数据库表数据的增、删、改、查等命令实验环境：实验环境：OS：CentOS-6.7JDK：v1.8、Hadoop：v2.7.6、Hbase：v1.2.6实验三、MongoDB数据库的安装与部署（2课时）实验类型：验证性实验目的：完成完成MongoDB的安装、卸载。

实验内容：在linux环境下完成mongodb的安装和卸载工作。

《数据库原理与应用》课程教学大纲【说明部份】数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一。

数据库技术是计算机科学的重要分支，数据库技术和数据库系统已经成为计算机信息系统的核心技术和重要基础。

《数据库原理与应用》是本科计算机专业和信息系统信息管理等相关专业的专业主干课程。

【正文部份】一、课程内容概述本课程系统讲述数据库系统的基础理论、基本技术和基本方法。

内容包括：数据库系统的基本概念、数据模型、关系数据库及其标准语言SQL、数据库安全性和完整性的概念和方法、关系规范化理论、数据库设计方法和步骤，数据库恢复和并发控制等事务管理基础知识，关系查询处理和查询优化等。

二、课程目标通过本课程学习，使学生系统地掌握数据库系统的基本原理和基本技术。

要求在掌握数据库系统基本概念的基础上，能熟练使用SQL语言在某一个数据库管理系统上进行数据库操作；握数据库设计方法和步骤，具有设计数据库模式以及开发数据库应用系统的基本能力。

三、先修课程* 计算机程序设计方法和语言* 数据结构* 离散数学* 操作系统四、教学内容和教学要求（一）绪论（4课时）内容概述：阐述数据库的基本概念，介绍数据管理技术的进展情况、数据库技术产生和发展的背景，数据模型的基本概念、组成要素和主要的数据模型，概念模型的基本概念及ER方法，数据库系统的3级模式结构以及数据库系统的组成。

本章目标：本章讲解的数据库基本概念和基本知识是学习后续各个章节的基础。

学习本章的目的在于了解基本知识，掌握基本概念，为以后的学习打好扎实的基础。

重点：牢固掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法ER方法；掌握关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和两层映像的体系结构、数据库系统的逻辑独立性和物理独立性等；对于如何通过ER方法描述现实世界的概念模型要做到能够举一反三的程度。

难点：本章的难点是需要掌握数据库领域大量的基本概念。

有些概念一开始接触会感到比较抽象，但不要紧，随着学习的逐渐推进，在后续章节中，这些抽象的概念会逐渐变得清晰具体起来。

《Spark大数据技术与应用》教学大纲课程名称：Spark大数据技术与应用课程类别：必修适用专业：大数据技术类相关专业总学时：64学时总学分：4.0学分一、课程的性质本课程是为大数据技术类相关专业学生开设的课程。

NoSQL数据库大多具有横向扩展能力强、数据模型灵活等特点，在互联网、电力、电信、金融以及工业物联网等领域具有广泛应用。

作为开源软件，NoSQL数据库的使用和部署较为简单，不需要掌握复杂的底层技术原理，适合ICT领域中的各个专业人员学习和使用。

被统称为“NoSQL”的非关系型数据库，大多具有优秀的分布式部署能力、横向扩展能力和灵活的数据模型。

本课程介绍NoSQL数据库的起源、基本技术原理、常见存储模式等知识，介绍HBase、Cassandra、MongoDB、Neo4j和Redis等热门NoSQL软件的技术原理、架构特点和使用方法，使学生掌握常见NoSQL数据库的部署和使用方法，理解分布式大数据系统可能遇到的技术难题和解决方法，进而更深入的理解大数据领域的开源工具和技术原理。

二、课程的任务通过本课程的学习，使学生掌握HBase、Cassandra、MongoDB、Neo4j等热门NoSQL 软件的基本技术原理、架构特点和使用方法。

掌握常见NoSQL数据库的部署和使用方法，理解分布式大数据系统可能遇到的技术难题和解决方法，进而更深入的理解大数据领域的开源工具和技术原理。

三、教学内容及学时安排四、考核方式突出学生解决实际问题的能力，加强过程性考核。

课程考核的成绩构成= 出勤（10%）+ 平时作业与课堂练习（30%）+ 课程设计（60%）。

五、教材与参考资料1.教材侯宾．《NoSQL数据库原理》[M]．北京：人民邮电出版社．2018．2.参考资料。

nosql数据库技术与应用黑马教学大纲一、课程简介本课程旨在讲解NoSQL数据库技术及其在实际应用中的应用。

NoSQL(Database)，全称"非关系型数据库"。

与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库具有高可扩展性、高性能和灵活的数据模型等优点，在大数据和分布式系统中得到了广泛应用。

本课程将深入介绍NoSQL数据库的概念、分类、特点以及各种常见的NoSQL数据库的原理和应用。

同时，还将涵盖NoSQL数据库的一些常见应用场景和实战案例，帮助学生了解和掌握在实际项目中应用NoSQL数据库的方法和技巧。

二、课程目标1.了解NoSQL数据库的概念、特点以及与传统关系型数据库的比较；2.掌握NoSQL数据库的分类及各种NoSQL数据库的原理和应用；3.理解NoSQL数据库的高可扩展性、高性能等特点；4.学会选择和设计适合的NoSQL数据库解决方案；5.掌握NoSQL数据库在实际项目中的应用方法和技巧；6.了解NoSQL数据库的一些常见应用场景和实战案例。

三、课程大纲1. NoSQL数据库概述- NoSQL数据库的定义和特点；- NoSQL数据库与传统关系型数据库的对比。

2. NoSQL数据库分类及原理-分类：键值存储、列存储、文档存储、图存储、对象存储等；-常见NoSQL数据库的原理、特点和适用场景。

3. Redis数据库- Redis数据库的特点和应用场景；- Redis数据库的基本数据结构和命令操作；- Redis在缓存、队列、计数器等方面的应用。

4. MongoDB数据库- MongoDB数据库的特点和应用场景；- MongoDB数据库的基本概念和数据模型；- MongoDB的CRUD操作和索引设计。

5. HBase数据库- HBase数据库的特点和应用场景；- HBase数据库的基本架构和数据模型；- HBase的数据存储和读写操作。

6. Cassandra数据库- Cassandra数据库的特点和应用场景；- Cassandra数据库的数据模型和分布式架构；- Cassandra的数据读写和负载均衡。

（完整版）4.《NoSQL数据库原理与应⽤》课程教学⼤纲（正式版）NoSQL数据库原理与应⽤（含实验）教学⼤纲（2018版）2018年10⽉前⾔⼀、⼤纲编写依据NoSQL泛指⾮关系型的数据库。

随着互联⽹web2.0⽹站的兴起，传统的关系数据库在应付web2.0⽹站，特别是超⼤规模和⾼并发的SNS类型的web2.0纯动态⽹站已经显得⼒不从⼼，暴露了很多难以克服的问题，⽽⾮关系型的数据库则由于其本⾝的特点得到了⾮常迅速的发展。

NoSQL数据库的产⽣就是为了解决⼤规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是⼤数据应⽤难题。

本课程系统全⾯地介绍NoSQL数据库系统的基本原理和实现技术，充分反映该领域的最新研究成果。

主要内容包括：NoSQL 数据库所⽤的基本原理、结构特点、重要的算法，及部分系统的实际实现技巧等。

⼆、课程⽬的1、知识⽬标掌握NoSQL数据库系统的概念、结构、功能；掌握NoSQL数据库系统设计的原理、⽅法和技术；掌握NoSQL数据库的优化、可靠性、安全性等知识；掌握设计NoSQL数据库系统的⽅法，为学⽣后继课程及实践打下基础。

2、能⼒⽬标(1) 实践能⼒通过本课程的学习，努⼒培养学⽣良好的NoSQL数据库程序设计风格和严密的逻辑思维能⼒，提⾼NoSQL数据库程序设计与实现能⼒、创新思维和创新能⼒。

为后续课程的学习和今后研制、开发各种计算机软件打下坚实的基础。

(2) 创新能⼒通过使⽤NoSQL数据库语⾔进⾏数据库程序设计，从编程能⼒、软件开发能⼒等⽅⾯，使学⽣具备⼀定的NoSQL数据库开发的能⼒。

三、教学⽅法1、课堂教学(1) 讲授本课程的教学内容以讲授为主，讲授的主要内容有NoSQL数据库的基本概念、基本原理、NoSQL数据库的分类、Hbase的基本原理、Hbase的基本组件、Hbase的管理与编程、MongoDB 基础、MongoDB进阶、其他⾮关系型数据库技术。

根据教学⼤纲的要求，突出重点和难点。

《数据库原理与应用》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：电子商务专业的学生数据库理论够用便可,重要的是掌握数据库领域内的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力。

因此,本课程应把培养数据库应用与开发人才作为培养目标，比较系统、完整地讲述数据库的基本原理、基本概念和基本技术，适当介绍当今数据库的新技术和新应用，使学生掌握基础理论；而要求学生熟练掌握的是常用数据库管理系统基本操作、SQL语言，数据库应用系统分析、设计、实施和维护，最终掌握解决实际问题的数据库设计思想和养成良好的数据库程序设计习惯，具备用数据库的知识解决实际问题的能力。

（二）课程目标：学生需要掌握数据库系统的基本原理、方法和应用技术，以便能够有效地使用现有的数据库管理系统和软件开发工具。

此外，他们还需要了解数据库结构的设计以及数据库应用系统的开发方法。

通过这些学习，可以培养学生分析和解决实际问题的能力，以及进行数据库应用系统开发的能力。

课程目标1：数据库设计1．1 数据系统的概述1．2 数据模型1.3 关系型数据设计课程目标2：SQL数据库系统的使用2．1 SQL Server 2012基本知识2．2 数据库的基本操作2．3 数据表的基本操作2．4 数据库查询2．5 T-SQL编程2．6 视图和索引2．7 存储过程和2．8 事务与并发控制2．9 数据库系统的安全性2．10 数据库的备份与还原（要求参照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，对应各类专业认证标准，注意对毕业要求支撑程度强弱的描述，与课程目标对毕业要求的支撑关系表一致）（五号宋体）（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章数据库系统概述1.教学目标：（1）掌握数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念；（2）了解数据库技术的发展；（3）掌握数据库系统的组成和功能以及数据库的体系结构2.教学重难点：数据库系统的基本概念、组成和功能，数据库的体系结构。