《大数据技术基础》教案 第14课 大数据思维与安全

课题大数据思维与安全

课时2课时(90min)

知识技能目标：

（1）了解大数据思维的内涵

（2）了解大数据面临的安全问题，以及大数据带来的伦理问题

（3）了解我国的大数据安全治理现状和策略，以及数据开放共享的现实意义、挑战

教学目标和对策

思政育人目标：

感受我国政府在数据安全治理、数据开放共享等方面的探索创新和取得的成绩，不

断提升自身的数据素养，让自己有能力阅读、利用、分析和质疑数据，做一个合格的数

据生产者和数据消费者

教学重点：大数据思维的内涵、面临的安全问题，以及大数据带来的伦理问题

教学重难点

教学难点：我国大数据安全治理现状和策略以及数据开放共享现实意义、挑战和对策

教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、APP

第1节课:考勤（2min）一问题导入（5min）一传授新知（28min尸课堂讨论（10min）

教学设计第2节课：问题导入（5min）一传授新知（20min）一实战演练（15min）一课堂小

结（3min）一作业布置（2min）

教学过程主要教学内容及步骤设计意图

第一节课

■【教师】使用进行签到培养学生的组

考勤APP

织纪律性，掌握学

(2min)

■【学生】按照老师要求签到生的出勤情况

通过案例导入

■【教师】洪述“筑牢数据长城，维护国家安全”案例，使学的方法，使学生感

生感受我国政府在数据安全治理、数据开放共享等方面的探受我国政府在数

案例导入索创新和取得的成绩据安全治理、数据

（5min）开放共享等方面

■【学生】聆听、理解、感受我国政府在数据安全治理、数据的探索创新和取

开放共享等方面的探索创新和取得的成绩得的成绩,激发学

生的学习兴趣

传授新知■【教师】介绍大数据思维，大数据面临的安全问题，以及大通过教师的讲

(28min)数据带来的伦理问题解和演示，互动以

及案例，使学生了

一、大数据思维

解大数据思维相

（一）全样思维

关内容；了解大数

抽样又称取样，是指从要研究的全部样品中抽取一部分样品单

据面临的安全问

位。其基本要求是要保证所抽取的样品单位对全部样品具有充分的

题以及大数据带

代表性。抽样的目的是根据被抽取样品单位的分析、研究结果来估

来的伦理问题等

计和推断仝部详品特性，它是科学实验、质量险脸^社会调查等普

相关内容

遍采用的一种经济有效的工作与研究方法。

＞【教师】举例说明抽样的意义

要计算洞庭湖中银鱼的数量，我们可以事先对10000条银鱼打

上特定记号，并将这些银鱼均匀地投放到洞庭湖中。（详见教材）

小【教师】提出问题：

抽样有哪些特点？

＞［学生］思考、举手回答

抽样的好处显而易见，但它也存在很多缺陷。抽样保证了在客

观条件达不到的情况下，可能得出一个相对靠谱的结论，让研究有

的放矢。但是，抽样也带来了新的问题。首先，抽样是不稳定的，

会导致结论与实际可能差异非常明显。

大数据与“小数据”的根本区别在于，大数据采用全样思维方

式，小数据强调抽样。抽样是数据采集、数据存储、数据分析、数

据呈现技术达不到实际要求,或成本远超预期情况下的权宜之计。

大数据技术的核心就是海量数据的存储和处理，分布式文件系

缩口分布式数揩库技术提供了理论上近乎无限的数据存储能力，分

布式并行编程模型MapReduce提供了强大的海量数据并行处理能

力。

（二）容错思维

这种对数据质量的近乎苛刻的追求，是小数据时代的必然要求。

这样，一方面吸大地增加了数据预处理的代价，一大堆的数据清洗

算法和模型被提出，导致系统逻辑特别复杂；另一方面，不同的数

据清洗模型可能会造成清洗后数据差异很大，从而进一步加大数据

结论的不稳定性。

……（详见教材）

（三）相关思维

小［教师］提出问题：

你认为天鹅一定是白色的吗？

小【学生】思考、举手回答

＞【教师】多媒体展示“澳大利亚珀斯的黑天鹅”，井总结

以前大家都认为天鹅是白色的，"因为是天鹅，所以是白色的"

曾被视为真理。

因果关系源于数据抽样理论。因果关系的得出，一般分为如下

4个步骤。

(1)在一个抽样样本中，偶尔发现某个有趣的规律。

(2)拿到另一个更大的样本中，发现规律依然成立。

(3)在能见到的所有样本中都判断一下，发现规律仍然成立。

(4)于是得出结论，这个规律是一个必然规律，因果关系成立。

二、大数据安全

计【教师】提出以下问题：

大嵋安全有哪些重要性？

＞【学生】思考、举手回答

小【教师】总结并讲解新知

(-)大数据面临的安全问题

总体而言，目前大数据主要面临以下几个方面的安全问题：

1.互联网平台企业滥采滥用个人信息并实施数据垄断

【教师】多媒体展示电商平台"二选一”乱象，提出以下问

题：

互联网平台企业滥采滥用个人信息会造成哪些影响?

*【学生】思考、举手回答

计【教师】总结并讲解新知

基于数据收集与使用创新商业营收模式，实现利益最大化，成

为了各个平台企业追逐的商业目标，由此乜引发了个人信息滥采滥

用程度加重、数据垄断乱象频发等数据安全风险。

2.数据贩卖严重侵害个人隐私

数据贩卖主要表现为3种形式：(1)外部攻击者利用爬虫等技

术窃取并倒卖个人数据；(2)"内鬼"常成为非法数据交易链源头；

(3)平台之间实施暗箱操作，通过数据兜售进行数据商业变现。

3,数据跨境流动带来国家安全隐患

这些潜在的国家安全隐患包括：(1)流转到境外的情报数据更

易被外国政府获取；(2)我国经济战略动作易被预测，陷入政策被

动；(3)我国在以数据为驱动的新兴技术领域竞争优势被削弱。

4.高价值特殊敏感数据泄露风险加剧

这主要表现为3个方面：(1)政务数据具有极高的社会和经济

价值，黑客将其作为攻击目标可获得更高的利益回报；(2)健康医

疗数据具有高度隐私性和稀缺性，成为攻击者的关注重点；(3)生

物识别数据具有易采集和特征敏感性，成为攻击者的主要目标。

(2)数字鸿沟现象日益显著。

……(详见教材)

(三)大数据安全治理

＞【教师】多媒体展示“数据安全治理的3个层面“示意图，

并讲解新知

数据安全治理是一个体系化的过程，需要按照从决策到技术、

从制度到工具、从组织架构到安全技术的思路综合考虑，既要注重

"硬实力”的锻造，也要聚焦"软实力”的提升。

一方面，在技术设施领域，要持续提升数据安全的产业基础能

力，构筑技术领先、自主创新的数据基座,确保数据基础设施安全

可靠。同时，不断强化数据安全领域关键基础技术的研究与应用，

在芯片、操作系统、人工智能等方面，加强密码技术基础研究，推

进密码技术的成果转化，确保基础软件自主可控。

数据产业涉及数据整个生命周期，以及价值变现的全部过程的

所有相关产业，具体包括数据采集、数据存储、数据传输、数据管

理、数据分析、数据挖掘、数据价值评估和交易等。

另一方面，要健全数据安全的法律法规，不断强化法律法规在

数据安全主权方面的支撑保障作用。

……(详见教材)

■【学生】聆听、记录、理解

■【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：

大数据时代的发展，给社会带来哪些变化？通过课堂讨论，

课堂讨论

加深学生对大数

(10min)■【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论

结果据时代的认识

■【教师】与学生一起评价各组的讨论结果

第二节课

■【教师】提出问题：通过问题导

问题导入入，引导学生主

你认为数据开放共享对于社会发展具有什么意义？

(5min)动思考，激发学

■【学生】聆听、记录、理解生的学习兴趣

通过讲授，提

传授新知■【教师】通过学生的回答引入新的知识，介绍大数据的开放

问，讨论等教学

(20min)共享

方式，让学生掌

一、数据开放共享的现实意义握大数据安全治

由于信息具有可复制性，对信息的占有是可以不具有排他性的。理的意义；了解

但人类刚刚步入信息时代,尚未建立起适应信息时代要求的开放共享数据开放共享的

精神，这就造成了信息的不流通，在大数据时代的具体体现就是数据现实意义、挑战

孤岛。和对策

……（详见教材）

大数据对各行各业的影响是深远的，每个组织、每个机构甚至

每个公民，都应了解大数据的价值、数据顺畅流动的价值，以及数据

开放共享的价值。

二、数据开放共享的挑战和对策

我国数据开放共享主要有数据开放（政府）、数据交换（政府

与企业）和数据交易（政府与企业）这3种方式，已经发展成为比较

成熟的开放共享模式。

小【教师】提出以下问题：

数据开放共享有哪些制约因素？

计【学生】思考、举手回答

＞【教师】对学生的回答进行总结

数据开放共享也存在一系列的制约因素，归纳起来有3种表

现：（1）因为不了解或太了解数据价值而产生的"不愿”开放共

享心理；（2）因为数据安全问题频发而产生的"不敢"开放共享

心理；（3）因为数据产权、数据定价等问题不明确和技术问题而

导致的“不会"开放共享心理。这些因素成为数据开放共享的主要

障碍。

加强数据开放共享安全保障要完善数据安全法律法规及管理

制度建设，健全数据安全标准规范，推动安全技术开发和应用

做好数据安全的整体规划和顶层设计。

首先，除了需要从国家层面建立数据开放共享的法律法规外，

还需要在行业、部门、地方及平台层面建设配套完善的数据安全管

理制度，以落实相关法律的要求。

其次为了更好地开展数据开放共享，需要以数据安全为核心,

围绕数据安全主要制定基础类、平台和技术类、数据安全类、服务

安全类等方面的标准，以提供全方位的安全标准支撑。

最后，政府与企业之间的数据开放共享，在安全技术保障上要重

点突出数据安全的特殊需求，从技术防护上做好数据安全保障。目前

需突破的关键技术包括安全监测、数据脱敏、访诃控制、追根溯源等，

以达到对数据安全可监测、可管控、可追溯的目的。

■【学生】聆听、思考、记t4麒

■【教师】扫码播放”解读《深圳经济特区数据条例》“视频，

通过实战演

讲清要求，组织学生以小组为单位进行操作并思考：

练，使学生大数

《条例》实施的意义表现在哪些方面？

课堂讨论据战略的实施意

(15min)■【学生】按照步骤操作、了解其中的内容，小组讨论，由小组义，感受大数据

代表上台发表讨论结果时代的发展特点

■【教师】与学生一起评价各组的讨论结果

■【教师】简要总结本节课的要点

本节课学习了大数据思维的内涵，大数据面临的安全问题，以及总结知识点，

课堂小结大数据带来的伦理问题，我国的大数据安全治理现状和策略，以及数巩固学生对大数

(3min)据开放共享的现实意义、挑战和对策。希望大家在课下多复习，巩固据思维相关知识

所学知识的印象

■【学生】总结回顽知识点

■【教师】布置课后作业

通过课后作业

作业布置

请根据课堂知识，完成本章课后相关习题。复习巩固学到的

(2min)

知识

■【学生】完成课后任务

本节课在教学中，采用个别学习，小组合作、全班交流等多种课堂教学组织形式，

这些形式就为学生创造提供了合作交流的空间，同时教师还必须给学生的自主学习提供

教学反思充足的时间，让他们有一个宽松、和谐的学习环境。学生才是学习的主人，教师的一个

重要任务就是为学生提供学生合作交流的空间与时间，这是学生自己学习最重要的学习

资源环境

课题大数据概述

课时2课时（90min）

知识技能目标：

（1）了解大数据平台架构的组成和大数据集群。

（2）了解松据的典型行业应用，以及大数据与其他新兴技术的关系。

（3）能够分析一些典型的大数据应用场聚，简单阐释其背后的原理.

教学目标（4）能够结合实例说明大数据给我们的日常生活所带来的革命性影响。

思政育人目标：

感受我国在抗击疫情的严峻斗争中所表现出的制度优势、大国担当，以及大数据在

疫情监测分析、人员管控、医疗救治、复工复产等方面发挥的巨大作用，厚植家国情怀，

铸牢中华民族共同体意识。

教学重点：大数据的行业应用

教学重难点

教学难点：大数据平台架构和集群

教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材

第1节课：考勤（2min）一新课预热（10minL问题导入（5minL传授新知（18min）

一课堂讨论（10min）

教学设计

第2节课：问题导入（5min）-＞传授新知（25min）一课堂互动（10min）一谩堂小

结（3min）一作业布置（2min）

教学过程主要教学内容及步骤设计意图

第一节课

■【教师】使用培养学生的组

考勤APP

织纪律性，掌握学

(2min)

■【学生】按照老师要求签到生的出勤情况

■【教师】介绍本节课内容及学习目标，重难点

■【学生】聆听、互动

■【教师】利用多媒体课件展示大数据的平台的界面，并和学

通过老师自我

生互动，询问学生对于大数据平台组成部分的了解

新课预热介绍，让学生了解

(10min)大数据技术是一系列技术的总称，它集合了数据采集与传输、本节课的学习目

数据存储、数据处理与分析、数据挖掘、数据可视化等技术，是一标和学习内容

个庞大而复杂的技术体系。大数据平台架构木陵群都是在此基础上

实现的。

■【学生】聆听、记录、互动、理解

■【教师】提出以下问题：

通过问题导入

大数据平台包括哪些组成部分？

问题导入的方法，引导学生

主动思考，激发学

(5min)■【学生】思考、举手回答

生的学习兴趣

■【教师】通过学生的回答引入要讲的知识

■【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，介绍大数据平台

架构及各个部分的作用

一、大数据的平台架构

A【教师】通过多媒体展示大数据平台架构图通过教师的讲

根据大数据从来源到应用，可以将大数据平台架构分为数据源解和演示，互动以

传授新知

层、数据采集层、数据存储层、数据处理层、数据分析层和数据应及案例使学生了

(18min)

用层(详见教材)解大数据的平台

架构，大数据集群

数据源主要是指各个行业中产生的多种多样的原始数据，如互

联网用户数据、Web服务器系统日志数据、企业数据库数据等。具

体来说，它包括以下几种类型。(详见教材)

*【教师】提出问题：

我们已经知道了大数据平台架构，那么大数据平台架构各个部

分都负责哪些功能呢？

计【学生】思考、举手回答

*【教师】对学生的回答进行总结

(1)数据源主要是指各个行业中产生的多种多样的原始数据

(2)数据采集层利用一系列数据采集技术，主要实现对数据的ETL

(抽取、转换和加载)操作。

(3)数据存储：当大量的数据采集完成后，需要对数据进行存储。

数据的存储分为持久化存储和非持久化存储。

(4)大数据处理分为批处理计算、流计算、离线计算和实时计算等

类型。

(5激据分析使用R、Pylhon等进行数据分析也可以使用Mahout.

SparkML根据算法模型、业务模型进行融合建模，挖掘有价值的信

息，从而更好地为业务应用提供优质结果。

(6)数据应用层是大数据技术应用的目标，通常提供杳询、报表、

数据可视化等功能。

二、大数据集群

*【教师】提出以下问题：

你知道什么是大数据集群吗？

*【学生】思考、举手回答

大数据集群是由网络互相连接的多个独立服务器的集合。这

些服务器由分布式并行结构组成并一起协同工作，运行共同的应

用程序，从而实现高性能的计算等服务。

》【教师】提出任务

阅读课本"助力科研”部分，说明在这其中大数据集群起到的

作用

*【学生】聆听要求、进行操作

【教师】提出以下问题：

我们已经知道了大数据集群，那么请同学们自主阅读课本第24

页了解大数据集祭的优点

＞【学生】思考、自主学习

通常来说，大数据集群具有如下几个方面的优点。

(1)高I可用性

(2)高可犷展性

10

(3)高可管理性

(4)高安全性(详见教材)

小【教师】利用多媒体讲解大数据集群的模式

*【学生】聆听、记录、理解

大数据集群的模式主要有负载均衡模式和冗余模式两种。(详

见教材)

■【学生】聆听、记录、理解

■【教师】组织学生阅读“知识库”中的拓展知识点(详见教

材)，然后组织学生以小组为单位讨论以下问题：

总结大数据集群的两种模式即负载均衡模式和冗余模式各自的通过课堂讨论，

课堂讨论

优缺点加深学生对大数

(10min)据集群模式的认

■【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论识

结果

■【教师】与学生一起评价各组的讨论结果

第二节课

通过问题导入，

■【教师】提出问题：

问题导入引导学生主动思

(5min)你知道大数据主要应用于哪些行业吗？考，激发学生的学

【学生】聆听、思考、举手回答习兴趣

■【教师】通过学生的回答引入新的知识，介绍大数据的行业

应用

一、互联网与电商行业

通过讲授，提

大数据在互联网行业的典型应用，主要体现在搜索引擎、推

问，讨论等教学方

荐系统和广告系统等方面。

传授新知式让学生了解大

(20min)(1)搜索引擎。如何在海量数据中找到需要的信息，是搜索数据的行业应用，

引擎的目标。通过大数据理论和技术，可进一步改进搜索引擎技术，大数据与其他新

帮助用户快速准确地检索信息。

兴技术的关系

……(详见教材)

*【教师】提出以下问题：

请大家举例说明大数据在互联网行业的三种应用方式

*＞【学生】思考、举手回答

11

小【教师】对学生的回答进行总结

百度，抖音，快手等等APP都是利用大数据满足用户需求的

电商数据直接反映用户的消费习惯，具有很高的应用价值。

大数据在电商行业的应用，主要体现在精准营销、个性化服务和

商品个性化推荐等方面，其典型的应用场景如下。

(1)电商企业收集大量用户在电商网站或网络媒体上的注册

信息、行为数据(用户在网站和移动App中的浏览/点击/发帖等

行为)、交易数据、网络日志数据等。

(2)对收集的数据进行分析和挖掘，得出不同用户的购买能

力、行为特征、心理特征、兴趣爱好、家庭情况、喜欢的社交网

络等数据。

(3)根据分析结果做精准营销、精准推荐或提高用户的购物

体验等。

小【教师】提出任务

阅读课本“拓展阅读"部分，结合自己的线上购物经历，对比

同学之间搜索同一商品名称出现的界面，说一说大数据在电商中的

典型应用

＞【学生】聆听要求、进行讨论，思考

二电信与交通行业

【教师】展示“电信运营商”对于大数据的布局，协助讲解

知识点

电信运营商拥有丰富的数据资源。数据来源涉及移动通话和固

定电话、无线上网、有线宽带接入等所有业务，也涵盖线上线下渠

道在内的渠道经营相关信息，所服务的客户涉及个人客户、家庭客

户和政企客户。(详见教材)

小【教师】提出以下问题：

我们经常用的导育亢软件都有哪些,原理是什么，它是如何判断

交通拥堵的？

*【学生】思考、举手回答

小【教师】对学生的回答进行总结

常用的导航软件有百地图，高德地图等等，它利用大数据来规

划路线以及判断交通拥堵状况。

12

小【教师】提出以下问题：

通过导航软件的例子，大家思考一下大数据在交通行业的应用

有哪些？

＞【学生】思考、举手回答

小【教师】对学生的回答迸行总结

使用大数据技术可以构建城市智慧交通，将车辆、行人、道路

基础设施、公共服务场所都整合在智慧交通网络中，以提升资源运

用的效率，优化城市管理和服务。通过对道路交通信息的实时挖掘，

能有效缓解交通拥堵并快速响应突发状况，为城市交通的良性运转

提供科学的决策依据。

详见教材

三、金融与教育行业

【教师】展示"证券APP针对用户风险能力的调查问卷“，

协助讲解知识点

金融引构具有庞大的客户群体，企业级数据仓库存储了覆盖客

户、账户、产品、交易等的大量结构化数据，以及海量的语音、图

像、视频等非结构化数据。这些数据背后都蕴藏了诸如客户偏好、

社会关系、消费习惯等丰富全面的信息资源，成为金融行业数据应

用的重要基础。

小【学生】聆听、思考、理解

小【教师】提出以下问题

举例说明大数据在教育行业的应用

＞【学生】思考、举手回答

沙【教师】对学生的回答迸行总结

大数据在教育行业的应用包括优化教学管理、学生管理、教学

内容、教学手段、教学评价等。

（详见教材）

四。健康医疗行业

*【教师】展示“健康医疗大数据应用图片“，协助讲解知识

点

大数据在健康医疗行业的应用，包括疾病预防、临床应用、远

程医疗、医学研究、医院管理等。例如，利用大数据平台收集不同

13

的病例、治疗方案和治疗效果，建立针对疾病特点的数据库。医生

诊断病人时互以利用疾病数据库和相关工具分析病人的疾病特征、

化验报告和检测报告，从而快速为病人确诊，并制定适合病人的治

疗方案。

详见教材

五政务管理行业

♦【教师】展示“智慧域市建设“相关文件和图片，协助讲解

知识点

在我国，政府部门掌握着全社会最大量、最核心的数据。有效

地利用这些数据，可以让政府治理与决策更加精细化、科学化，可

以帮助政府将与民众的沟通建立在科学的数据分析之上，优化公共

服务流程，简化公共服务步骤，提升公共服务质量。

详见教材

小【教师】提出任务

阅读课本"拓展阅读”部分,进一步了解大数据在政务管理方

面的应用。

♦【学生】聆听要求、进行操作

六大数据与其他新兴技术的关系

小【教师】提出问题

阅读课本"大数据与其他新兴技术的关系"部分，总结大数据

与其他新兴技术的关系。

♦