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《NoSQL数据库原理与应用教学大纲》
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课程基本信息
1、课程名称
NoSQL数据库原理与应用
2、课程性质
专业选修课程
3、学分与学时
[X]学分，[总学时]学时，其中理论教学[理论学时]学时，实验教学[实验学时]学时。
课程目标
1、知识目标
- 使学生理解NoSQL数据库的基本概念、产生背景和发展趋势。
- 掌握常见NoSQL数据库（如MongoDB、Redis、Cassandra等）的数据模型、存储结构和数据操作方式。
- 了解NoSQL数据库在大数据、云计算、分布式系统等领域的应用场景。
2、能力目标
- 能够独立安装、配置和管理常见的NoSQL数据库。
- 具备使用NoSQL数据库进行数据建模、数据存储和数据查询的能力。
- 能够对NoSQL数据库的性能进行优化，并解决在实际应用中遇到的常见问题。
3、素质目标
- 培养学生的创新思维和解决复杂问题的能力。
- 提高学生的团队协作能力和沟通能力，通过小组项目等方式促进学生之间的交流与合作。
（一）NoSQL数据库概述（4学时）
1、数据库技术发展历程
- 传统关系数据库的局限性
- NoSQL数据库产生的背景
2、NoSQL数据库的概念与特点
- 定义和内涵
- 与关系数据库的比较
3、NoSQL数据库的分类
- 键 - 值存储（Key - Value Store）
- 文档数据库（Document Database）
- 列族数据库（Column - Family Database）
- 图数据库（Graph Database）
（二）MongoDB数据库（12学时）
1、MongoDB简介
- 体系结构
- 数据模型（BSON格式）
2、MongoDB的安装与配置
- 在不同操作系统下的安装步骤
- 配置文件的设置
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3、数据库操作
- 数据库、集合和文档的创建、删除和修改
- 数据的插入、查询、更新和删除操作
4、索引与查询优化
- 索引的创建与管理
- 复杂查询的优化策略
（三）Redis数据库（12学时）
1、Redis概述
- 数据结构与特点
- 应用场景（缓存、消息队列等）
2、Redis的安装与启动
- 单实例安装
- 集群部署
3、数据操作
- 字符串、列表、集合、哈希表和有序集合的操作
- 事务处理
4、Redis的持久化机制
- RDB持久化
- AOF持久化
（四）Cassandra数据库（10学时）
1、Cassandra简介
- 分布式架构
- 数据模型（列族结构）
2、Cassandra的安装与配置
- 节点的安装与集群的搭建
- 配置参数的含义与调整
3、数据存储与查询
- 数据的分区与复制策略
- CQL（Cassandra查询语言）的使用
（五）NoSQL数据库在实际中的应用（8学时）
1、在大数据处理中的应用
- 与Hadoop、Spark等大数据框架的集成
- 处理海量数据的优势
2、在云计算环境中的应用
- 云存储服务中的NoSQL数据库
- 多租户数据管理
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3、案例分析
- 社交网络、电商平台等领域的应用案例
- 分析其架构设计、数据存储和查询优化策略
（六）NoSQL数据库的性能优化（6学时）
1、性能评估指标
- 吞吐量、响应时间、资源利用率等指标的含义
2、性能优化策略
- 硬件层面（存储、网络等）的优化
- 软件层面（数据库配置、查询优化等）的优化
（七）课程总结与复习（2学时）
1、课程内容回顾
2、重点和难点总结
3、答疑解惑
教学方法
1、课堂讲授
讲解NoSQL数据库的基本原理、概念和操作方法，结合实际案例帮助学生理解抽象的知识内容。
2、实验教学
通过实验让学生亲身体验NoSQL数据库的安装、配置、数据操作和性能优化等过程，提高学生的动手能力。
3、项目驱动
布置小组项目，要求学生运用所学的NoSQL数据库知识解决实际问题，培养学生的团队协作能力和创新能力。
4、讨论交流
组织课堂讨论，鼓励学生分享自己在学习和实践中的经验与困惑，促进学生之间的相互学习。
考核方式
1、平时成绩（30%）
- 考勤（10%）
- 课堂表现（10%），包括回答问题、参与讨论等
- 实验报告（10%）
2、期末考试成绩（70%）
- 采用闭卷考试的方式，主要考核学生对NoSQL数据库原理、操作和应用的掌握程度。
教材与参考资料
1、教材
[推荐教材名称]，[作者]，[出版社]，[出版年份]。
2、参考资料
- 相关的NoSQL数据库官方文档。
- 其他优秀的NoSQL数据库教材和专著。
- 网络上的技术博客、教程等资源。
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