《工業(yè)大數(shù)據(jù)與云計算》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名工業(yè)大數(shù)據(jù)與云計算課程英文名IndustrialBigDataandCloudComputing雙語授課□是√否課程代碼24122129課程學(xué)分2總學(xué)時數(shù)32（含實踐4學(xué)時）課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程√專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修√選修□其他課程形態(tài)□線上√線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式□閉卷√開卷√課程論文□課程作品□匯報展示□報告√課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院開課系(教研室)智能制造工程系面向?qū)I(yè)智能制造工程專業(yè)開課學(xué)期第6學(xué)期先修課程Python程序設(shè)計計算機(jī)基礎(chǔ)機(jī)器視覺技術(shù)及應(yīng)用后續(xù)課程無選用教材孟憲偉、許貴秋主編.大數(shù)據(jù)導(dǎo)論.人民郵電出版社,2019年3月.參考書目1.張堯?qū)W編著.大數(shù)據(jù)導(dǎo)論[M]..機(jī)械工業(yè)出版社,2018年9月,2.楊尊琦編著.大數(shù)據(jù)導(dǎo)論[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2018年10月.課程資源1.大數(shù)據(jù)革命.網(wǎng)易公開課（伯克利大學(xué)公開課）./movie/2017/5/3/C/MCJPRFO0L_MCJPSK13C.html2.中國大數(shù)據(jù).網(wǎng)易公開課（斯坦福大學(xué)公開課）/movie/2017/6/N/A/MCMM6TB6L_MCMM75ANA.html課程簡介本課程是智能制造工程專業(yè)的專業(yè)選修課程，主要介紹了大數(shù)據(jù)處理的整個流程，數(shù)據(jù)處理的原理、方法、關(guān)鍵技術(shù)和工具，以及大數(shù)據(jù)在當(dāng)前社會的應(yīng)用領(lǐng)域和經(jīng)典案例等。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過數(shù)據(jù)工程的視角全面了解數(shù)據(jù)的加工過程，包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等。對于理解大數(shù)據(jù)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)思維、系統(tǒng)觀起到了基墊的作用，為后序的專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1掌握工業(yè)大大數(shù)據(jù)技術(shù)的知識體系、研究范疇和研究方向，掌握工業(yè)大數(shù)據(jù)思維與算法、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等模塊的基本知識。理解大數(shù)據(jù)技術(shù)概念、作用、大數(shù)據(jù)架構(gòu)方法，掌握大數(shù)據(jù)在相關(guān)工程問題中的定義、建模、分析和表達(dá)。課程目標(biāo)2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和軟件工程、大數(shù)據(jù)的基本原理，在云計算問題的構(gòu)思與設(shè)計階段，通過文獻(xiàn)研究、實驗試驗、工程推理、數(shù)學(xué)建模等方法，識別和判斷云計算系統(tǒng)問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，提出并分析復(fù)雜云計算問題的解決方案，以獲得數(shù)學(xué)模型、工程知識庫等有效結(jié)論。課程目標(biāo)3具備使用系統(tǒng)的方法去認(rèn)知和學(xué)習(xí)學(xué)科專業(yè)知識、構(gòu)建學(xué)科體系框架的能力，掌握大數(shù)據(jù)軟硬件系統(tǒng)和平臺的安裝和調(diào)試方法，具備文獻(xiàn)檢索、資料查詢和分析的基本能力，具有專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題與社會可持續(xù)發(fā)展的客觀評價能力和反思能力，具備追求真理的科學(xué)精神和精益求精的工匠精神。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和相關(guān)工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜智能制造工程問題，以獲得有效結(jié)論。【H】2.2能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，正確識別、表達(dá)復(fù)雜智能制造工程問題，以獲得有效結(jié)論。1畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜智能制造工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！綧】4.2能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜智能制造工程問題制定實驗方案并實施。2畢業(yè)要求6：工程與社會：能夠基于智能制造工程專業(yè)相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜智能制造工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。【L】6.1熟悉與智能制造工程相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，并能據(jù)此評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜智能制造工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1數(shù)據(jù)科學(xué)與智能制造工程專業(yè)1.數(shù)據(jù)科學(xué)與智能制造專業(yè)的定義、學(xué)科主流的研究方向綜合介紹1.拓展閱讀：數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展課程目標(biāo)1重點：1.數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的定義和研究范疇難點：2.數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的定義講授法22.解讀本專業(yè)培養(yǎng)方案課程目標(biāo)12大數(shù)據(jù)的發(fā)展和概念1.解讀人類信息文明和信息技術(shù)發(fā)展史1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：大數(shù)據(jù)的發(fā)展史3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的作業(yè)課程目標(biāo)3重點：1.人類信息文明和信息技術(shù)的發(fā)展史2.大數(shù)據(jù)時代下，信息技術(shù)如何發(fā)展難點：3.大數(shù)據(jù)概念和4V特征4.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用及價值講授法專題研討42.解讀大數(shù)據(jù)時代，講解大數(shù)據(jù)的概念和4V特征課程目標(biāo)13.大數(shù)據(jù)在社會各領(lǐng)域的應(yīng)用及體現(xiàn)出的價值課程目標(biāo)23大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)1.計算機(jī)操作系統(tǒng)及其作用1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：C++編程語言3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)1重點：1.計算機(jī)操作系統(tǒng)的概念及作用2.Hadoop、Spark平臺的發(fā)展歷程以及兩個平臺的區(qū)別難點：3.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和NoSQL及NewSQL的聯(lián)系和區(qū)別4.熟知常用的編程語言和大數(shù)據(jù)算法講授法42.計算機(jī)編程語言和算法，以及大數(shù)據(jù)常用的編程語言和大數(shù)據(jù)算法課程目標(biāo)23.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和NoSQL及NewSQL的聯(lián)系和區(qū)別課程目標(biāo)24.Hadoop、Spark平臺的發(fā)展歷程以及兩個平臺的區(qū)別課程目標(biāo)34數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理1.大數(shù)據(jù)的三大數(shù)據(jù)來源：商業(yè)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)1重點：1.商業(yè)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)難點：2.數(shù)據(jù)采集方法和原理3.數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換和數(shù)據(jù)規(guī)約講授法案例法42.系統(tǒng)日志方法Flume和網(wǎng)頁數(shù)據(jù)采集方法和原理課程目標(biāo)13.數(shù)據(jù)預(yù)處理的四大任務(wù)：數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換和數(shù)據(jù)規(guī)約課程目標(biāo)15大數(shù)據(jù)存儲與管理1.數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，數(shù)據(jù)的三種存儲模式1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：數(shù)據(jù)存儲的相關(guān)文獻(xiàn)3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)2重點：1.數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)和存儲模式難點：2.大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)：HDFS、HBase、Hive講授法22.大數(shù)據(jù)存儲的HDFS、HBase、Hive以及云存儲技術(shù)課程目標(biāo)26大數(shù)據(jù)計算框架1.大數(shù)據(jù)計算框架：批處理、流計算和交互式查詢等1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：大數(shù)據(jù)在智能制造領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)1重點：1.大數(shù)據(jù)計算框架：批處理、流計算、交互式查詢2.Spark特征及RDD計算模型難點：3.MapReduce思想及其資源調(diào)度管理框架講授法案例法42.MapReduce思想及其資源調(diào)度管理框架課程目標(biāo)33.Spark的特征及SparkRDD計算模型課程目標(biāo)27數(shù)據(jù)挖掘1.數(shù)據(jù)挖掘概念及其對象和價值1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：數(shù)據(jù)挖掘的基本方法3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)2重點：1.數(shù)據(jù)挖掘概念及其對象和價值2.數(shù)據(jù)挖掘工具及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用難點：3.數(shù)據(jù)挖掘算法及其原理和應(yīng)用場景講授法案例法42.數(shù)據(jù)挖掘算法及其原理和應(yīng)用場景課程目標(biāo)23.數(shù)據(jù)挖掘工具的種類及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用課程目標(biāo)38數(shù)據(jù)可視化1.可視化概念定義及作用1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：數(shù)據(jù)可視化與智能制造之間的關(guān)系3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)2重點：1.可視化概念定義及作用2.大數(shù)據(jù)可視化案例，及數(shù)據(jù)可視化面臨的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)難點：3.可視化技術(shù)：科學(xué)可視化、信息可視化、可視化分析學(xué)，及其應(yīng)用講授法案例法22.可視化技術(shù)：科學(xué)可視化、信息可視化、可視化分析學(xué)，及其應(yīng)用場景課程目標(biāo)23.大數(shù)據(jù)可視化案例，及數(shù)據(jù)可視化面臨的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)課程目標(biāo)39大數(shù)據(jù)與云計算1.云計算的概念和特點，及其體系架構(gòu)1.預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)整章內(nèi)容2.拓展閱讀：云計算對工業(yè)發(fā)展的作用3.課后作業(yè)：教材對應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容課程目標(biāo)1重點：1.大數(shù)據(jù)與云計算之間的區(qū)別和聯(lián)系難點：2.云計算的概念和特點，及其體系架構(gòu)講授法22.大數(shù)據(jù)與云計算之間的區(qū)別和聯(lián)系課程目標(biāo)13.大數(shù)據(jù)與人工智能之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系課程目標(biāo)1實驗學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-2課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號項目名稱項目來源教學(xué)目標(biāo)（觀測點、重難點）學(xué)時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1實驗1：大數(shù)據(jù)語言實驗教師開發(fā)1.掌握大數(shù)據(jù)常用的編程語言，設(shè)計計算機(jī)編程語言和算法2驗證性必做4-6人實驗指導(dǎo)小組討論22.掌握傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和NoSQL及NewSQL操作方法2實驗2：大數(shù)據(jù)挖掘與可視化教師開發(fā)1.應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘代碼實操與代碼運行2驗證性選做4-6人實驗指導(dǎo)小組討論22.應(yīng)用數(shù)據(jù)可視化方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化實操與代碼運行四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.數(shù)據(jù)科學(xué)與智能制造工程專業(yè)的知識體系、研究范疇和研究方向，各門專業(yè)課之間的內(nèi)在聯(lián)系以及主干課程在整個專業(yè)體系中所處的地位1-25%課堂表現(xiàn)作業(yè)完成情況開卷考試2.大數(shù)據(jù)技術(shù)概念、作用、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺，大數(shù)據(jù)相關(guān)工程問題的定義、建模、分析和表達(dá)1-53.大數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲、可視化分析，大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、云計算的關(guān)聯(lián)關(guān)系2-10課程目標(biāo)21.使用系統(tǒng)的方法去認(rèn)知和學(xué)習(xí)學(xué)科專業(yè)知識、構(gòu)建學(xué)科體系框架的能力1-1040%開卷考試作業(yè)完成情況2.大數(shù)據(jù)相關(guān)平臺系統(tǒng)分析研究、提出并解決問題的能力3-63.大數(shù)據(jù)采集預(yù)處理能力、數(shù)據(jù)挖掘能力、數(shù)據(jù)可視化能力4-84.文獻(xiàn)檢索、資料查詢和分析的基本能力，相關(guān)復(fù)雜工程問題和社會可持續(xù)發(fā)展的客觀評價能力和反思能力1課程目標(biāo)31.開闊數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)視野，激發(fā)學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣，樹立學(xué)習(xí)本專業(yè)的責(zé)任感與自豪感2-36-810%課堂表現(xiàn)開卷考試2.了解數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的工程與社會法律法規(guī)、具備可持續(xù)發(fā)展等問題的計算思維方式。1-103.具備良好的文獻(xiàn)閱讀和拓展分析思維、自主學(xué)習(xí)意識1-10評分依據(jù)：如果課程論文或作品設(shè)計是課程考核的唯一方式，必須明確課程論文或作品設(shè)計的內(nèi)容與課程目標(biāo)的達(dá)成度，寫明評分依據(jù)。表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比課堂表現(xiàn)成績比例12%作業(yè)完成情況成績比例6%課堂考勤成績比例6%實踐教學(xué)成績比例36%期末成績比例40%課程目標(biāo)140%50%20%40%60%50%課程目標(biāo)240%50%20%40%40%40%課程目標(biāo)320%60%20%10%備注：以上考核方式類型及占比均為示例，需確保每一列占比總和為100%。（二）成績評定1.平時成績評定（60%）（1）課堂表現(xiàn)（20分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（10分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課程教學(xué)模塊后安排適當(dāng)作業(yè)，鞏固學(xué)生對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，對于問題的解決能力，強化學(xué)生對智能工廠集成技術(shù)的應(yīng)用掌握。（3）課堂考勤（10分）：主要考核學(xué)生遲到、曠課、請假等情況，以考勤情況確定，遲到1次扣2分、曠課1次扣5分，此項可得負(fù)分。（4）實踐教學(xué)（60分）：通過應(yīng)用型實驗開展的表現(xiàn)及實驗報告作為考核依據(jù)，考核學(xué)生對應(yīng)用實作實驗的基礎(chǔ)掌握能力、應(yīng)用執(zhí)行能力和對探索性問題的綜合解決能力。2.期末成績評定（40%）期末考試采取開卷考試的方式，卷面滿分100分。主要考察學(xué)生對工業(yè)大數(shù)據(jù)的知識體系，大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的認(rèn)識和構(gòu)架的基本概念等，要求學(xué)生掌握分布式數(shù)據(jù)庫、Hadoop和Spark平臺的工作原理及特性，了解大數(shù)據(jù)來源并掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理原理及方法，了解大數(shù)據(jù)計算框架，掌握MapReduce思想，理解數(shù)據(jù)挖掘含義，掌握數(shù)據(jù)挖掘你發(fā)的原理及應(yīng)用場景，了解數(shù)據(jù)可視化的定義及其作用和可視化工具，理解大數(shù)據(jù)與云計算之間的關(guān)系。3.總成績評定總成績由平時成績、期末試卷考試成績構(gòu)成?？偝煽儯?00%）=平時成績（60%）+期末試卷考試成績（40%）（三）評分標(biāo)準(zhǔn)表5評分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項目）考核項目評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)能完成100%以