资源简介

第 2 章 信息系统概述
2.1 信息系统的组成与功能
教学设计
教学背景
信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。当代高速发展的信息科技对全球经济、社会和文化发展起着越来越重要的作用。
义务教育信息科技课程具有基础性、实践性和综合性，为高中阶段信息技术课程的学习奠定基础。信息科技课程旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。
教材分析
本节课的教学内容选自人教/地图出版社必修２第 2 章 信息系统概述　2.1 信息系统的组成与功能，信息技术的发展与普及为我们创造了一个全新的数字化生活环境。它们在给我们带来生活便利的同时，也在逐渐地改变着我们的生活方式。有效地利用信息技术方面的知识与技能，帮助同学们培养信息意识，提升计算思维，进而通过数字化学习与创新，承担起信息社会责任。
信息系统是推动信息社会发展的重要因素，已应用在社会生产、人们生活的各个方面，对组织或机构的顺利运转、工作效率的提高以及组织之间的协同工作起着重要的作用。本章结合人们实际生活中的应用实例，介绍信息系统的组成及功能，并通过信息系统的搭建实例介绍信息系统的大体开发过程，最后结合信息社会发展方向分析信息系统的发展趋势，并辩证分析了信息系统的优势与局限性。
学情分析
此节课针对的对象是高一年级的学生。学生已经已经积累了许多信息技术方面的知识与技能，具备了一定的逻辑思维能力，能够对问题进行客观的分析和评价。
学习新知识，首先要知其然，接着通过不断学习，积极动手操作，大胆请教，加深对知识的理解，然后才能知其所以然，在不断的探索过程中取得进步。
教学目标
1.知道信息系统的基本结构，了解各个组成部分对构成一个信息系统的重要性。
2.知道信息系统的关键要素，理解这些要素有机结合与相辅相成对信息系统的重要性。
3.了解信息系统的主要类型与功能，感受信息系统的多样性。
4.体验常见的信息系统，感受信息系统给人们的学习、工作和生活带来的便利。
教学重点与难点
教学重点:理解信息系统的基本结构和要素，并能结合实例分析其基本组成和关键要素。
教学难点:根据信息系统类型的不同，体会信息系统在日常生活中的应用。
教学方法与教学手段
案例分析法、讲授法、任务驱动法。
教学过程
问题导入
提出问题，引发思考：
体验探索
餐馆管理的现在与未来
李楠同学走进当地一家很有特色的小餐馆用餐。该餐馆很受顾客欢迎，但其经营管理方式却很传统，还是用纸和笔记录各种收支数据。在和餐馆经营者聊天的过程中，李楠发现他很想逐步扩大经营规模，把自己餐馆的饮食风格做成品牌，并建成连锁餐饮、网上餐厅，用计算机和网络管理各项业务，包括员工管理和财务管理等。
于是李楠建议他，如果餐馆要扩大规模，还要使用一个“系统”，把各种资源用计算机和网络管理起来（图 2.1.1）（参见教材P33）。
思考：这家餐馆要引入的“系统”可能包含哪些组成要素？这个系统会给餐馆的管理带来哪些便利？
系统
系统普遍存在于世界。从基本粒子到河外星系，从人类社会到人的思维，从无机界到有机界，从自然科学到社会科学，很多事物都可以被看作一个系统。系统是相互联系、相互作用的诸元素的综合体，即系统是由两个或两个以上元素相结合的有机整体。
关于系统，可以从下面三个角度去理解：（1）系统是由若干要素组成的，这些要素可能是一些个体、元件、零件，也可能其本身就是一个系统（或称为子系统），如鼻腔、气管、肺等器官构成人体的呼吸系统，同时呼吸系统又是人这个系统中的一个子系统；（2）系统有一定的结构，即系统内各要素之间有着相对稳定的联系方式、组织秩序等表现形式，例如，人是由各个器官组成的，但各个器官简单拼凑在一起不能成为一个有行为能力的人；（3）系统具有一定的功能，即系统在与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力等，如人的消化系统功能表现为消化器官协同工作，共同完成对食物的消化和对营养物质的吸收。
我国著名学者钱学森认为:系统由相互作用、相互依赖的若干部分结合而成，是一个具有特定功能的有机整体，而且这个整体又是它从属的更大系统的一个组成部分。
思考活动
分析餐馆的现行系统
根据自己对系统的理解，分析“体验探索”中餐馆的现行系统并填写表 2.1.1。
表 2.1.1 餐馆现行系统分析
角 度 举 例 分 析
组成要素
结构
功能
信息系统
信息系统是一种存储、加工、呈现信息的系统。一个信息系统中还会有子系统。这些子系统可以是功能相对独立的模块或部件，它们有机结合，构成规模更大、功能更完备的信息系统。
在前面的案例中，餐馆系统的建设目标里，就包含一个用来管理资源和业务的信息系统。这个信息系统由计算机网络、软件及其他数据、顾客服务等内容组成，是规划后餐馆现行系统中的一个子系统；餐馆信息系统的组成是以信息技术为基础搭建的；餐馆信息系统的功能在于有效管理餐馆各类数据，进一步科学合理利用各种资源，从而能达到提高服务质量、增加营业收入的目的。其示意图见图 2.1.2（参见教材P35）。
情境 1 ：卡片系统与结构
李楠同学有一张校园就餐卡，在学校食堂就餐使用；有一张借书卡，可以在市立图书馆使用；有一张公交卡，乘公共交通时使用。他在思考一个问题：“我所使用的卡，虽然功能各异，但其背后的系统是否具有相同的基本结构呢？它与那家餐馆将要引进的信息系统有没有共同之处？”
各个信息系统虽然功能各异，但其基本结构（图 2.1.3）（参见教材P35）是相同的。
信息系统因人的需求而产生，并最终被设计成为一个满足人的需求、为人提供各种服务的系统。因此，从系统的性质上看，信息系统功能的重点在于如何将人与客观世界关联起来。
信息系统的组成中有基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层，并配备标准规范体系和安全防范体系。在这个基本结构之下，每一种信息系统又会根据自身的需求在具体细节上做相应的调整，从而实现其特定的功能。例如，一个餐馆信息系统的结构及其配置可以如表 2.1.2 所示。
表 2.1.2 餐馆信息系统的结构及其配置
基本结构 配置说明
基础设施层 计算机、通信网络、打印机等互联互通
资源管理层 业务数据，如员工身份信息、采购数据等
业务逻辑层 餐馆业务需求的设计，如订餐方式、结账方式等
应用表现层 便利的人机交互
信息系统中的子系统往往被称为模块或部件，在软件系统中还可以称为子程序。
它们具有相对独立性和完整性，使得信息系统更便于调用、维护、调整和升级。
实践活动
分析校园就餐卡系统的组成
请教学校负责网络管理的老师，并参考信息系统的基本结构图，分析校园就餐卡系统中的各个组成部分。
信息系统已渗透到社会生产和人们生活的方方面面。企事业单位利用信息系统进行内部业务管理、生产调度、商品流通、客户服务等；学校利用学生信息系统管理学业信息；政府部门利用电子政务系统开展各项便民事务。个人则可以利用各种信息系统获得信息及相关服务，例如，通过航班信息系统查询出行信息（图 2.1.4）（参见教材P36），通过图书管理系统借阅图书（图 2.1.5）（参见教材P36），利用手机通信系统与人交流，利用银行系统存取款，利用电子商务系统购物（图 2.1.6）（参见教材P36），等等。
思考活动
进一步理解基础设施层
在很多信息系统中，人们能看到的硬件设施往往是计算机、手机以及一些输入和输出设备。但这些设备就能构成该系统的设施层了吗？是否应该包含外围的相关设施，如卫星通信网络？结合图 2.1.3，进一步思考并深入理解基础设施层的组成和作用。
信息系统的关键要素
信息系统包含四个关键要素：人、信息技术、数据（大数据）和过程。
人
信息系统中的“人”一般包含以下几种：系统开发者、维护者，如程序设计员、系统调试员等；系统所在组织的决策者、员工，如企业的领导和普通员工；通过信息系统获得任何信息支持的所有人，如电子商务平台的买方和卖方、铁路旅客、银行客户等。可以看出，这里的“人”并不是指特定的个体，更多的是指人员角色。同一个人可能会在一个信息系统中扮演多重角色，例如，某个企业的领导，他既是系统的决策者，又是系统的使用者，他既要对该系统的开发和运行做决策，也要使用该系统处理企业的相关事务和个人事务。
表 2.1.3 列举了一个大型超市信息系统中所包含的主要人员角色及其作用，从中也可以看出各种角色在这个系统中各司其职，使系统运转得以实现。
人是信息系统最具活力的角色。人创造了信息系统，信息系统的最终目的则是为人服务。
表 2.1.3 超市信息系统中的主要人员及其作用
人员角色 作 用
超市决策者 一般是超市经理、主管等高层管理人员，关注信息系统的总体运行效果和价值
设计开发者 一般是软件开发公司人员，负责实现信息系统的各项功能
维护者 一般由开发公司与超市相关人员共同维护信息系统各项功能的运转，给用户提供帮助
使用者 超市员工，使用系统的内部管理功能，对系统提供需求信息和反馈意见顾客，使用系统的对外运营功能，对系统提供需求信息和反馈意见
实践活动
列表分析一些信息系统中的人员角色
1. 餐馆将要引进的信息系统中包含哪些人员角色？请列表分析。
2. 校园就餐卡系统中包含哪些人员角色？请列表分析。
情境 2 ：体验企业信息系统
李楠同学利用暑假到省城一家企业进行社会实践。他发现这家企业考勤登记、进出办公区、就餐结账都是“刷指纹”或刷卡；工作中的很多数据资料都采用云存储方式来存储，员工无论出差到哪里，都能共享数据，不影响工作。李楠被这家企业先进的信息系统震撼了！其实在这些强大功能的背后，正是各种先进的信息技术在作支撑。
信息技术
信息技术的进步和革新是推动信息系统不断升级换代的重要因素。例如，李楠所接触的这家企业，其“刷指纹”或刷卡就应用了传感技术，数据存储应用了云计算技术。例如，在技术的推动下，城市公交系统变得越来越智能。它采用全球卫星导航系统和物联网等多种先进技术，实现位置监控、智能调度，使得调度员可实时监控所有车辆的地理位置，查看实时路况，并可与驾驶员通信；乘客通过手机、实体电子站牌等准确地获取公交线路信息、车辆实时信息，使出行越来越便捷（图 2.1.7）（参见教材P38）。从这些案例也可以看出，计算机通信网络等多种技术在推动信息系统不断完善的过程中起到了至关重要的作用。
技术本身并不会给信息系统带来实质性的变化，只有对技术进行有效的设计与利用，才能使信息系统从技术中获益。
情境 3 ：信息系统背后的“数据”
当刷卡消费时（图 2.1.8）（参见教材P39），这个“刷卡”动作会产生什么数据？当扫码打开共享单车的车锁时，会产生什么数据？当在火车站“刷脸”进站时，又会产生哪些数据呢？
为何我们能顺利使用这些系统？是不是背后有个“库”已经存放了我们的个人数据……
数据（大数据）
信息社会已经步入了对大数据应用的阶段。但无论是数据还是大数据，都是信息系统操作的对象，是信息系统提供决策依据的来源。在情境 3 中，刷卡时，一系列数据（如顾客信息、卡号、金额）会被采集到系统的数据库中，并与数据库中原有数据进行关联，经过一系列处理，系统输出有用信息，系统或使用者做出有关决策。
信息系统中的数据可以表现为多种形式，如数字、字母、图像、音频、视频等。
信息系统工作的任何环节都在产生数据，信息系统要把分布在不同区域、不同部门的数据通过人工录入、网络获取或传感器采集等方式收集起来，然后转换成信息系统所需的形式，再以系统可以处理和交换的格式存储起来，形成业务数据，为使用者提供服务。
例如，在一个超市信息系统中，从商品进货到出货，数据都在不停地输入系统数据库中（图 2.1.9）（参见教材P39）。
数据、数据采集、数据库、数据库管理、数据挖掘、大数据……这些都是与信息系统数据相关的概念，可以查阅资料多加了解。
实践活动
了解图书管理系统的技术与数据
请访问国家图书馆网站或前往当地（或学校）图书馆，体验查阅书目、浏览文献、借阅书籍的过程。你认为是哪些技术促进了该系统的发展？尝试从数据流的角度画出借阅图书的大体流程。
过程
信息系统中的过程是为获得预定的输出而必须进行的一系列逻辑上相关的任务，而完成这些任务则需要信息系统中的人、数据、信息技术等要素之间相互作用和有机结合。不同的过程产生不同的结果，例如，一些过程导致了每个程序什么时候启动，一些过程导致哪些人能访问哪一类的数据库，还有一些过程导致了系统如何应对各种可能的突发事件（如断电、火灾、计算机病毒攻击等）。
任何一个信息系统都包含各种过程。例如，图 2.1.10 （参见教材P40）描述了在一个网络购物系统中，买家签收快递引发的一系列过程，从中也可以看出过程在信息系统中的多发性与多样性。
实践活动
分析提交订单后触发的过程
访问正规的网络购物平台，注册一个账号（或者借用家人的账号），体验购书的过程（不用完成支付环节），然后从客户的角度分析：提交订单后触发了系统中的哪些过程？请参考图 2.1.11（参见教材P40） 的订票系统简图，分析并画出一些过程图。
思考活动
公共信息系统的使用规则
过程与规则密切相关。规则是一系列被设计用来达成任务的行为规范与准则，类似人们常说的规章制度。任何一个信息系统都需要规则来维系，系统中的任何工作也都是在遵守相应规则的前提下开展的。这其中还涉及系统安全性问题和使用者的伦理道德问题。管理者制定信息系统的规则，而信息系统又反过来影响这些规则的制定。
只有遵守规则、执行规范的过程，信息系统才能正常运转，信息社会才能健康发展。
你使用公共信息系统时，是否严格遵守了该系统的规则？是否遇见过别人不守规则的行为？你对这种行为持什么态度？
信息系统的常见类型与功能
情境 4 ：使用信息系统做出行计划
李楠一家计划周末去省城参观历史博物馆，于是他开始网上订购火车票和宾馆；通过博物馆官网预约参观资格；利用电子地图查询博物馆方位和公交线路；通过聊天软件向去过的同学请教攻略。正是借助了各种信息系统，李楠很轻松就做好了出行的计划。
李楠在做计划时用到了多种信息系统。例如，他可能利用 12306系统预订火车票；利用在线票务公司网站预订宾馆；利用导航系统里的电子地图查看方位。信息系统种类繁多、功能丰富。要获得同一种功能服务，往往有多个信息系统可供选择，而同一个信息系统也可以集成多种功能服务。下面站在使用者的角度，从学校管理与学习、公共服务、个人社交三个方面，列举一些常用的信息系统及其功能（表 2.1.4）。
表 2.1.4 常用的信息系统及其功能
类 型 信息系统及其功能举例
与校园服务、个人学习相关 校园一卡通系统：食堂就餐管理、考勤记录、图书借阅、校园网资源利用等学生信息管理系统：学生档案管理、学生成绩查询、班级管理、课程管理等图书管理系统：图书资源管理、借阅信息查询等 自主学习系统：学习者注册、课程学习、评价与反馈等
与公共服务相关 网络购物系统、票务系统、医院挂号系统、金融信息系统、卫星导航系统、网约车系统、政务管理信息系统
与个人社交相关 QQ、微信、E-mail、微博等
各个信息系统的服务目的和对象不同，功能就有所不同。例如，一些教育机构提供的在线学习系统，会提供丰富的自主学习功能，学习者可以根据自己的实际情况自主学习（图 2.1.12）（参见教材P42）；学校的学生信息管理系统，会给教师、学生和家长提供丰富的查询功能，从而让他们及时把握学业评价、课程学习、课外实践等方面的信息。
实践活动
回顾与感受学生信息系统的功能
从升入高中的那天起，同学们就利用学校的相关信息系统完成了一些与学业管理相关的工作，如入学注册、学业评价查询、选课查询等。
1. 在老师的帮助下，登录信息系统，浏览信息系统界面，分析该信息系统具备哪些功能，并填写在表 2.1.5 中。
2. 去学校信息系统管理部门采访，了解老师们在使用学生信息系统时，可以获得哪些功能服务。
3. 回顾自己使用的经历，总结这个信息系统给自己的校园生活带来了哪些便利。
表 2.1.5 学生信息系统功能举例
功能模块 提 供 的 服 务
实践活动
体验导航系统的功能
卫星导航系统提供高精度的定位、导航等服务，极大方便了人们的出行。日常生活中，人们借助该系统的民用功能，为驾车导航、位置查询提供帮助（图 2.1.13）（参见教材P43）。
1. 准备：一部智能手机；打开卫星定位功能；具备上网条件；安装电子地图或专用导航软件作为导航工具。
2. 为驾车出行提供线路导航（例如，从北京首都国际机场出发到北京大学东门，要求路径最短）。
3. 查阅相关资料，从导航系统越来越人性化的角度，认识“人”这个要素在导航系统中的重要性。
阅读拓展
专家系统简介
专家系统也是一种信息系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据领域专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决需要专家处理的一些复杂问题。它是基于知识的系统，能像专家一样向使用者提供建议或解决办法。
它通常由人机交互界面、知识库、推理机、数据库、解释机制和知识获取六个部分构成（图 2.1.14）（参见教材P43）。知识库的建造需要知识工程师和领域专家合作，把知识整理出来，并存放在知识库中。当前，专家系统种类越来越多，如植物识别专家系统、农作物病虫害诊断系统（图 2.1.15）（参见教材P43）、车故障诊断专家系统等。各种专家系统被人们广泛使用，为人们的学习、工作和生活提供帮助。
情境 5 ：企业管理中的信息系统
李楠暑假在一家企业进行社会实践时，曾被这家企业先进的管理所震撼。他很好奇，如果从企业管理的角度来分析，信息系统类型有哪些呢？能为企业员工提供哪些服务？
信息系统普遍应用于企业管理当中。在一个企业中，对不同层级部门的员工，信息系统的类型与功能有所不同。企业部门的层级可分为操作运营层、中层管理层、高层管理层，员工所处层级不同，用信息系统处理的业务就不同。对应这三个层级，信息系统的类型主要分为事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统。其具体类型及功能见表2.1.6所示。
表 2.1.6 企业信息系统主要类型及功能
类 型 系 统 功 能
事务处理系统 执行和记录企业日常业务，支持企业例行的、常规性的事务活动，如对员工进行薪酬管理、输入销售订单、向供应商付款等，是企业联系客户的纽带
管理信息系统 利用事务处理系统提供的数据汇总并生成企业基本运行情况报告，为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决策者提高决策水平和质量
决策支持系统 辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策。它以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，为管理者的决策过程提供支持
各种类型的信息系统相互关联、共同运作，为企业整个大系统提供服务。例如，管理信息系统就是利用事务处理系统提供的数据，汇总生成企业基本运行情况报告，为决策者提供数据支持。
阅读拓展
企业信息系统的另一种分类
企业信息系统也可以按图 2.1.16 （参见教材P44）所示的方式进行分类。其中，“对知识的支持”层级中，主要是帮助企业员工建立和集成新的知识，支持业务合作中的数据交流与沟通等。请查阅相关资料或采访从事企业信息系统开发的相关人员，了解关于企业信息系统的更多知识。
如果是企业普通员工，他们感受到的信息系统功能往往是在自己权限下的单位业务处理、个人事务管理功能。例如，图 2.1.17 （参见教材P45）所示就是一个企业中普通员工能使用的信息系统功能。
课后作业
1. 简要阐述你对系统与信息系统的理解。
2. 仿照 教材36 页的表 2.1.2，描述超市信息系统的结构及其配置。
3. 结合校园后勤管理信息系统，从以下几方面简要谈谈你对“人”这个要素的认识：这个系统可能涉及哪些方面的人？他们分别在系统中扮演什么角色，起到什么作用？
4. 访问国家图书馆网站、一些政府部门网站，浏览其页面，然后简要描述这些平台系统的主要功能。
5. 查阅资料，了解专家系统的相关知识，并安装一些小型专家系统，如植物识别专家系统，感受其功能。
6. 请帮前面“体验探索”中的餐馆做以下分析：未来餐馆的信息系统中包含哪些人员角色？如果你到这家餐馆用餐，你希望该信息系统能提供什么样的服务？
板书设计
第 2 章 信息系统概述
2.1 信息系统的组成与功能
1.系统
2.信息系统
3.信息系统的关键要素
4.信息系统的常见类型与功能
项目实施
普通高中教科书
信息技术　必 修 1　数据与计算
编著
人民教育出版衬课程教材研究所信息技术课程教材研究开发中心
中国地图出版社教材出版分社
总 主 编 ：祝智庭 樊 磊
副总主编 ：高淑印 郭 芳 李 锋
本册主编 ：李 锋 高淑印
编写人员 ：程建娜 刘姝弘 夏燕萍 王 岚 史弘文

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