数据采集与预处理技术-P5T1-教案

授课教案20—20学年第学期_______学院________专业课程名称数据采集与预处理技术任课教师授课形式理论教学□课内实践□理论+实践☑习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2学时（90分钟）序号15授课日期月日月日月日月日授课班级2026级相关专业教学班授课地点实训机房（多媒体）教学内容：项目五任务一数据库的安装与配置课程思政设计：1.数据安全意识——安装环节里每一处安全设置都不是可选项：超级用户密码要牢记、匿名用户要移除、远程登录要禁止、访问控制要开启。课堂讲清数据库是数据的家，门没锁好，后面所有工作都白做。2.最小授权原则——配置文件里绑定的地址、开启的访问控制在生产环境都要收紧。课堂讲清方便与安全往往相反，生产环境建议配置为指定地址而不是对所有开放。3.工程规范——安装前先确认系统版本、所需版本与硬件配置，改完配置要重启生效。课堂讲清这几步看着繁琐，却是环境能长期稳定跑下去的前提。4.责任担当——root与超级用户口令一旦泄露，等于把全部数据交出去。课堂讲清口令管理是数据库管理员的基本职责，课堂练习同样要按规矩设置与保管。教学目标：知识目标：能说出关系型数据库的定义与五个主要特点；能说出四种常见关系型数据库的名称；能说出安装数据库前需要确认的四项准备；能说出MySQL在Windows与Linux两个系统下的安装步骤及配置文件中五个主要配置项的含义；能说出PostgreSQL的定位、两个配置文件各自的用途与默认端口；能说出MongoDB的定位、存储格式与默认端口。能力目标：能在Windows系统下完成MySQL的安装、服务配置与命令行验证；能读懂三类数据库的配置文件并说出主要配置项的作用；能在命令行中完成三类数据库的进入验证并创建测试库或测试集合；能安装三类数据库的连接驱动并用Python完成连通性测试。素质目标：养成安装过程中同步完成安全设置的习惯；养成修改配置后重启服务并验证生效的习惯；养成连接用完即关闭、不占着连接不释放的习惯。教学重难点及解决方法：教学重点：MySQL在两个系统下的安装步骤与验证命令；三类数据库配置文件的主要配置项；三类数据库的连接验证流程与通用连接步骤。教学难点：配置文件中各配置项的含义，尤其是绑定地址与访问控制两项的安全含义；关系型与非关系型在连接流程上的差别——前者靠游标执行语句，后者直接通过集合对象查询。学生容易只记命令而忽视配置项背后的安全含义，也容易把两类数据库的连接方式混为一谈。解决方法：针对难点：绑定地址与访问控制两项单独拿出来讲两种取值的后果，让学生自己说出生产环境该选哪一个；两类数据库的连接流程画成左右对照的两条流程图投屏，学生看到关系型多出的游标这一步在哪里、非关系型又省掉了什么。针对重点问题：采用边讲边练，每讲完一类数据库即在机房同步安装验证一遍，教师巡看每行命令的输出；三类数据库做成一张对照表投屏，逐列标注默认端口、配置文件路径与验证命令；讲连接时把四步通用流程板书，学生照步骤写；课后按随堂检测结果推送分层强化练习。教学环境及平台：实训机房（多媒体），人手一机，配备投影与广播教学系统；课程在线教学平台。软件与工具：MySQL安装包、PostgreSQL安装包、MongoDB安装包；Python3运行环境与三个连接驱动。数据与素材：教材示例测试库与测试集合（分别用于三类数据库的连通验证）。教学资源：①教材《数据采集与预处理技术》第126–132页正文与示例代码；②本课程课件（含三类数据库对照表、配置文件主要配置项表、两类连接流程图）；③课程在线教学平台（预习测验、随堂练习、课后答疑）与课程AI智能体。学习效果评价方式：过程性评价40%＋终结性评价60%的综合评价方式，本次课成绩计入平时成绩，对应其中三项：①课堂实操（主要部分）：完成三类数据库的安装验证与程序连通测试，按安装步骤完整性、安全设置完整性、连通测试通过情况三项评分；②随堂测验：下课前5题（关系型数据库的五个特点、四项安装准备、三类数据库的默认端口、绑定地址与访问控制的安全含义、两类连接流程的差别），平台自动批改，当场讲评错误率最高的一题；③课后作业：提交三类数据库的验证截图与连通测试代码、运行结果截图。课前预习：平台3道诊断题（有哪些关系型数据库、安装前要确认什么），统计错误率用于调整讲授重点。课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。教学内容及过程时间分配方法及手段思政元素【教师活动】1.给出情境：某优选平台的业务遍布线上与线下多个渠道——官网与手机应用作为核心线上阵地，日均订单量超十万单；线下在全国三十个重点城市布局了二百家体验店；同时还入驻了多家第三方平台。2.讲随之而来的难题：多渠道业务的蓬勃发展带来了数据管理难题。3.讲数据分散的现状：订单信息存在一个关系型数据库里，库存数据由另一个关系型数据库负责，用户行为日志则记在一个非关系型数据库里。4.讲清后果：数据孤岛问题突出，难以实现高效整合与分析。5.讲平台的决定：为打破数据壁垒、实现精准营销，决定构建统一数据湖，整合各渠道、各类型数据，为后续的用户画像分析、个性化推荐、营销活动策划提供支撑。6.点明本任务：构建数据湖的首要任务，便是进行数据库的安装与配置，确保不同类型的数据库能够稳定运行、相互协作，为数据的汇聚与处理筑牢基础。7.提问：三类数据库各管一块，要整合它们，第一步该做什么？让学生先说。【学生活动】记录三类数据各自的存放位置；说出数据孤岛会带来什么后果；回答整合的第一步该做什么。【设计意图】对应知识目标1。用多渠道扩张这一真实业务背景引入，数据库安装不再是孤立的软件操作而是整合工程的第一道工序；先让学生说出第一步该做什么，后面讲三类库的安装验证正好回应这个猜想；把统一数据湖这一目标讲在开头，学生对整个项目的走向有预期。环节一情境导入：数据散在三个库里（8分钟）情境导入任务驱动法（投屏＋讲述）全局观念：先打通孤岛才谈得上整合【教师活动】1.给定义：关系型数据库是基于关系模型的数据库系统，其特点是使用结构化查询语言进行数据操作，并以二维表形式组织数据。2.讲四个常见产品：MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQLServer。3.讲五个特点并投屏：数据以表格形式组织，每个表由行和列组成；支持标准SQL交互操作；支持事务处理；数据结构严格，需要预先定义表结构；适合处理结构化数据和复杂查询。4.讲事务处理的四个特性：原子性、一致性、隔离性、持久性，讲清它保证的是操作要么全做要么全不做。5.讲清结构严格这一条的另一面：改结构要改表定义，这正是后面讲非关系型数据库时的对照点。6.讲安装前的四项准备并投屏：确认操作系统类型和版本；明确所需的数据库版本，建议使用最新稳定版；了解系统硬件配置，如内存与磁盘空间；确认是否需要图形化管理工具。7.逐项讲清为什么：系统与版本决定了下载哪一个安装包；硬件决定能不能跑得动；图形化工具影响安装类型的选择。8.讲清本课堂的做法：机房统一使用Windows环境，两个Linux系统下的做法作为对照一并了解。9.提问：一台内存很小的机器装上数据库，最先出问题的会是什么？引导学生说出性能与连接数。【学生活动】记录五个特点与四项准备；说出事务处理保证什么；说出每一项准备各自影响什么；回答内存小的机器会先出什么问题。【设计意图】对应知识目标1、3。五个特点按组织方式、交互语言、事务保障、结构约束、适用场景五条线索讲，学生形成的是完整画像而不是零散标签；结构严格这一条特意点明另一面，为任务四讲非关系型埋下对照点；四项准备逐项讲清影响什么，学生知道这些不是形式化的检查清单。环节二关系型数据库与安装前准备（10分钟）讲授＋板书对照表讲练结合工程规范：装之前先看清楚环境【教师活动】1.讲第一步下载：访问官方下载页面，选择适合Windows系统的安装包，推荐下载最新版本，并根据系统架构选择三十二位或六十四位版本。2.讲第二步运行安装程序：双击安装包，选择完整安装类型，讲清它包含数据库服务与图形化管理工具等；按向导完成安装。3.讲两处关键设置：设置超级用户密码并务必牢记；配置服务时选择开机自启动。4.讲第三步验证：打开命令提示符，输入以超级用户身份登录的命令，输入密码后若成功进入数据库命令行界面，则安装成功。机房同步执行。5.讲Linux下的安装步骤并投屏：先更新软件源并安装下载工具；下载并添加官方仓库配置包，安装过程中选择所需版本；然后安装服务端；接着运行安全配置脚本，根据提示设置密码、移除匿名用户、禁止远程超级用户登录；再启动服务并设置为开机自启动；最后以超级用户登录验证。6.单独点明安全配置脚本这一步的三件事，讲清它们都是默认就该做的而不是可选项。7.讲配置文件的位置：Linux下在某个系统配置目录中，Windows下在安装目录的配置文件中。8.讲五个主要配置项并投屏：监听端口；绑定地址；数据目录；服务端字符集；最大连接数；以及客户端默认字符集。9.讲清绑定地址的两个取值与安全含义：配置为对所有地址开放意味着任何来源都能连上来；生产环境建议配置为指定地址。10.提问：把绑定地址设成对所有开放，会有什么后果？让学生先说，教师再讲评。11.讲清改完配置必须重启服务才能生效，现场演示重启命令。【学生活动】跟着完成下载安装类型选择与密码设置；跟着在命令行登录验证；记录五个配置项的含义；说出绑定地址两种取值的安全含义；回答对全部开放会有什么后果。【设计意图】对应知识目标4、能力目标1，落实重点MySQL安装。Windows与Linux两套步骤并列讲，学生知道同一件事在不同系统下的做法差别；安全配置脚本的三件事单独强调，呼应思政中的数据安全意识；绑定地址的安全含义用两种取值对比讲并让学生先说后果，理解由学生自己得出。环节三MySQL的安装、配置与验证（16分钟）讲授＋板书对照表（投屏＋同步敲）最小授权：门不锁好后面全白做【教师活动】1.讲定位：PostgreSQL是一款功能强大的开源关系型数据库，支持丰富的数据类型、复杂查询、事务控制以及地理空间数据处理功能，适合用于处理大规模数据分析任务。2.讲应用领域：扩展性强，广泛应用于金融、电商、地理信息系统等领域。3.讲第一步下载：访问官方页面，选择适用于Windows的安装包，建议使用数据库加图形化管理工具的套件，下载并运行安装程序。4.讲第二步安装与配置：按向导选择安装组件，建议勾选数据库服务、图形化管理工具与扩展管理器；设置数据库超级用户密码；选择端口，默认为五四三二；编码建议选择通用编码。5.讲第三步验证：完成安装后启动图形化管理工具进行图形化管理，或者在命令行中输入以超级用户身份登录的命令，输入密码后成功进入命令行界面即表示安装成功。6.讲Linux下的步骤并投屏：更新软件源后安装数据库与扩展包；启动并设置为开机启动；切换到数据库专用用户后进入命令行。7.讲清切换用户这一步的意义：数据库默认创建了专用系统用户，直接用别的身份进不去。8.讲两个配置文件并投屏：主配置文件负责端口、内存参数、连接数、日志收集与日志目录；客户端认证配置文件决定了哪些用户从哪些地址可以访问数据库。9.单独讲清认证配置文件的作用：它管的是准入，与前面MySQL的绑定地址一起构成两道闸门。10.并列几个常用配置项投屏：监听端口、最大连接数、数据缓冲区大小、启用日志收集、日志目录。11.讲清改完同样要重启服务生效。12.提问：图形化工具与命令行，验证时该用哪一个？引导学生说出初学阶段两个都试，命令行更能确认服务真的在跑。【学生活动】记录安装组件、端口与编码设置；跟着完成命令行验证；说出两个配置文件各自的用途；说出认证配置文件管什么；回答验证该用哪种方式及理由。【设计意图】对应知识目标5。定位与应用场景先讲，学生知道它擅长什么再学怎么装；两个配置文件按参数配置与准入认证分开讲，学生不会把它们当成同一类东西；认证配置与MySQL绑定地址一起点明是两道闸门，安全概念在多处任务之间连贯；验证方式的追问把命令行验证的价值讲出来，学生不依赖图形界面。环节四PostgreSQL的安装与配置（12分钟）讲授＋板书对照表（投屏＋同步敲）准入意识：谁能连上来要写得清楚【教师活动】1.讲定位：MongoDB是一款高性能、开源的非关系型数据库，采用类JSON的二进制格式存储数据，具有动态模式、水平扩展等优势，适用于日志记录、实时分析等大数据应用场景。2.讲清与关系型的对照：动态模式意味着不必预先定义表结构，这与环节二里讲的关系型数据库结构严格正相反。3.讲第一步下载：访问官方地址，下载Windows版本的安装包。4.讲第二步安装：安装时选择完整模式，并勾选把数据库安装为服务的选项。5.讲第三步配置环境变量：把安装目录下的可执行文件目录加入系统环境变量，讲清这一步与前面Python安装时勾选路径选项是同一类操作。6.讲第四步启动服务：安装成功后会自动作为服务运行，也可以手动启动。7.讲第五步验证：打开命令提示符，输入进入数据库命令行工具的命令，若显示出数据库命令行界面，则表示成功安装。机房同步执行。8.讲Linux下的步骤并投屏：导入官方公钥与仓库源；安装；启动服务并设置开机自启，同时查看服务状态；最后用同样的命令验证。9.讲配置文件与主要配置项并投屏：默认端口二七零一七；绑定地址，生产环境建议配置为指定地址；数据目录；启用访问控制。10.单独强调启用访问控制这一项：不开等于谁都能连上来读写，这与前面两类数据库的安全设置是同一个道理。11.讲清改完配置同样要重启服务。12.并列三类数据库成对照表投屏，逐列标注定位、默认端口、配置文件路径与验证命令。【学生活动】记录安装步骤与四个配置项；跟着完成服务启动与命令行验证；说出动态模式与结构严格的差别；说出启用访问控制的作用；对照三类数据库的默认端口与验证命令。【设计意图】对应知识目标6。定位与关系型做显式对照，两种数据库的分野在本任务就建立起来而不是等到任务四；环境变量这一步与前面Python安装呼应，同类操作在课程里第二次出现，学生不再陌生；三类数据库汇总成表，端口与验证命令一目了然，为环节六的连通测试做准备。环节五MongoDB的安装与配置（12分钟）讲授＋板书对照表（投屏＋同步敲）访问控制：不开启等于敞开大门【教师活动】1.布置任务：按教材第126–132页的任务实施，完成三类数据库的安装验证与程序连通测试。2.讲第一部分安装验证，以Windows环境为例。3.讲第一类验证：打开命令提示符，输入以超级用户身份登录的命令，输入安装时设置的密码，若成功进入提示符，则说明服务正常运行；接着创建测试数据库。机房同步执行。4.讲第二类验证：打开图形化管理工具，使用超级用户登录系统，在服务器列表中创建数据库并命名；也可以使用命令行工具验证连接。5.讲第三类验证：打开命令提示符输入进入命令行工具的命令，出现提示符后创建测试数据库与集合，向集合中插入一条测试记录，再查询该集合验证数据确实写进去了。6.讲清插入后再查一遍的价值：写进去不等于写对了，查出来才算数。7.讲第二部分驱动安装：在命令提示符窗口用安装命令把三个连接驱动装到Python环境中。机房同步执行。8.讲数据库连接通用流程并板书四步：初始化连接实例；创建操作载体执行查询；输出测试结果；关闭连接释放资源。9.画左右对照的两条流程图投屏：关系型数据库依靠游标执行语句；非关系型数据库无须游标，直接通过集合对象完成数据查询。10.讲第一类连接代码：导入驱动，用连接方法传入主机、用户、口令与库名，创建游标后执行一条列出数据表的语句并取回全部结果，最后关闭连接。11.讲第二类连接代码：导入驱动，用连接方法传入主机、用户、口令与库名，创建游标后执行一条取当前日期的语句并取回一条结果，最后关闭连接。12.讲第三类连接代码：导入客户端类，用连接串创建客户端，取到库对象后再取到集合对象，直接查询一条样本数据并打印，客户端无须显式创建游标。13.讲清口令的处理：课堂练习的口令只写在本地测试代码里，不外传、不提交到公共仓库。14.运行三段代码，逐段核对输出：数据表列表、当前日期、样本数据。15.教师巡看，重点检查三处：连接是否用完即关闭、关系型是否创建了游标、口令是否只保留在本地测试代码中。16.收集共性问题集中讲评一次。【学生活动】独立完成三类数据库的安装验证与连通测试；逐段核对输出，不符则回看上一步；记录三处检查结果；说出两类数据库连接流程的差别。【设计意图】对应能力目标2、3，突破难点两类连接流程。四步通用流程先板书，学生写三段代码时有统一的骨架；左右对照的两条流程图把游标这一步的差异可视化，学生不会把两类写法混用；插入后再查一遍与连接用完即关闭这两处要求单独强调，呼应思政中的数据安全与工程规范；巡看三处对应本节的three个重点。环节六上机实操三类数据库的连接验证（27分钟）演示—实操—巡视任务驱动法（机房实操）口令管理：不外传不提交到公共仓库【教师活动】1.引导学生用三句话小结：①关系型结构严格、非关系型动态模式；②绑定地址与访问控制都要收紧；③连接四步走，用完即关闭。2.板书知识框架：安装准备→三类数据库安装配置→安装验证→驱动与连通测试，学生拍照记录。3.课程在线教学平台推送当堂检测5题（关系型数据库的五个特点、四项安装准备、三类数据库的默认端口、绑定地址与访问控制的安全含义、两类连接流程