高中信息系统模块中的系统思想与辩证思维分析

黄应会

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》把信息系统作为一个重要的知识模块，纳入到高中信息技术课程体系中。这个模块主要涵盖了信息系统的基本概念、结构、功能、开发过程以及由信息系统延伸出来的信息社会安全与责任。模块中贯穿了几对重要的核心概念——信息技术与信息系统、信息系统与信息社会、系统与信息系统、用户与开发者、优势与局限、现在与未来，通过这些概念，就可以看出课程教学中充分渗透了系统思想和辩证思维。因此，本文剖析了高中信息系统模块中渗透的系统思想和辩证思维，并以此为导向，在教材研究和教学实践中有效培养学生的辩证思维能力，以期为信息技术领域创新人才的培养奠定基础。

● 系统思维视角下的信息系统

1.对学科认知要上升到“系统”的层面

义务教育阶段的信息技术课程，更多的是让学生在一个微观的信息系统中学习知识和技能，如在文字处理系统中学习文字处理，在Python编程系统中学习编程，在图像处理系统中学习图像处理……学生的关注点是自己所学的内容，而不是跳出这些内容的框框去关注更宏观的内容，或者没有用“系统”这个词去界定知识所处的范畴。所以，高中阶段适时引出“系统”，根據认知主线“信息→信息技术→信息系统→信息社会”（如图1），引导学生逐步从微观和局部中走出来，具备系统论的思想与方法，站在更高、更宏观的角度看待问题，重新审视自己学过的技术、技能和所使用过的硬件与软件，意识到自己一直在使用各种信息系统，不再仅仅停留在局部、微观的层面去思考问题和看待事物，这样他们才能站得更高，走得更远。

2.从整体性去理解信息系统和信息社会的关系

信息社会是一个较为抽象的概念，而信息系统则较为具体。可以说，很多的信息系统（小系统）和其他系统构成了信息社会（大系统），信息系统是信息社会的重要成分，没有信息系统的社会不能成为信息社会。信息系统处在一个社会系统中，因此，开发和使用信息系统时需要关注社会环境。一个完整的信息系统应该包括信息系统的应用程序、数据环境、技术环境和社会环境。目前，单纯的技术手段已经无法使信息资源得到充分有效的开发利用，需要从社会的角度更深入地思考和挖掘。实质上，信息系统在一定程度上是社会系统的抽象表达，任何一个实际有效的信息系统都是一个社会系统的映像。社会系统的各个实体之间通过信息发生作用，将不可见的信息具体化，并进行分类、检索和储存，这样就能提高信息的质量，从而提高实体之间交流和相互作用的效率，提高社会系统的运作效率。

理解了信息系统与信息社会的关系，教师要借此引导学生从国家层面去分析信息社会的安全威胁与国家行动、公民责任，从个人层面去了解社会公民应遵守的行为规范、道德准则和法律法规。信息时代，现实空间与网络虚拟空间并存，每一个参与网络社会生活的人都应该自觉担负应有的社会责任，自觉接受应有的社会约束。总的来说，就是要从信息社会的整体来认识信息系统，严格遵守信息社会的法律法规，承担信息社会责任，合法合规地使用信息系统，让各个信息系统推动信息社会这个大系统健康发展。

3.从结构性去掌握信息系统的组成与功能

信息系统的组成涵盖了基本结构和组成要素。关于基本结构，由于学生或多或少都接触过信息系统，从基本结构着手，由结构到要素，从感性认识上升到理性认识，这样有助于学生理解。信息系统基本结构有基础设施层、资源管理层、业务逻辑层和应用表现层。信息系统的结构与要素是不可分的，无论何种结构，其中都“隐含”要素。通过分析信息系统的结构，就可以提炼出一个完整的信息系统需要包含的关键要素：人、信息技术、数据（大数据）和过程。

根据“结构与功能相适应”的理论，可以从结构层级和组成要素两个角度归纳信息系统的功能（如图2）。

从图2可总结出几点：层级结构与关键要素相互融合，不可分割，四个关键要素渗透在基本结构中的每一个层级里;因为结构中的“人”是系统中最具活力的要素，所以，其最根本的功能就是为人服务;信息技术是信息系统架构中的物质基础和逻辑支撑，信息系统之所以能为人提供信息服务，一个至关重要的原因就是它具备了信息技术，如果一个系统没有涉及任何的信息技术，那么站在本学科的角度，就不能把它称为信息系统;结构中的数据是宝贵的资源财富，信息系统给人们提供的数据深刻影响着人们的思维方式和决策依据;任何一个信息系统都包含着多种过程，每个过程之间也会相互关联，不能把每个过程割裂开来，而过程的多样性也决定了信息系统功能的多样性。

4.从动态性去认识信息系统的生命周期

系统的稳定是相对的。任何系统都有自己生成、发展和灭亡的过程。因此，系统内部诸要素之间的联系及系统与外部环境之间的联系都不是静态的，都与时间密切相关，并会随时间不断变化，这就是系统的动态性。一方面，系统数据的输入、处理与输出，数据流动持续进行，信息交换不断发生，这是系统动态性的根本表现;另一方面，这个系统随时与所处的环境存在物质与交换，系统的微观结构、组织结构发生变化，如机器构件老化、软件版本过时等都是动态性的表现。

系统的动态性提示我们要树立“运行与维护”的开发思想。信息系统的建设需要足够的人力、物力等多方面的支持。投入建设固然重要，但后期的运行与维护更为关键，是系统保持良性运作的保障。树立正确的“运行维护”观，培养系统观、工程观，也是学习这门课程的一个重要目的，更是信息素养和计算思维的重要体现。从系统动态性的角度来学习信息系统的四个关键要素，也让人豁然开朗：人是信息系统中最具有生命力的角色，人的思考力和创造力是系统生命的源泉;信息技术的发展和进步是信息系统不断升级完善的推手;数据就像系统中流动的血液，源源不断;过程就像潜在系统的指令和目标，有既定方向又在动态调整。

● 辩证思维视角下的信息系统

辩证思维是反映和符合客观事物辩证发展过程及其规律性的思维，最主要的观点是事物普遍联系的观点、发展变化的观点和对立统一的观点。用辩证思维去认识信息系统，就要从信息系统内在矛盾的运动变化中，从其各个方面的相互联系中考察信息系统。

1.整体性架构和局部性模块的对立统一

系统的整体架构和局部模块是一个对立的统一体，双方相互依赖，一方的存在以另一方的存在为前提。从宏观和整体上看，一个运行良好的信息系统，其架构齐全稳定，功能友好完善。但支持这个整体运转的是规模相对更小、更独立的子系统、模块或部件。由于模块的相对独立性，在系统结构图中常常表现为一个独立的子图;在硬件的组成上，常常可以被简单地替换、升级;在软件系统中可以作为子程序单独设计，被灵活调用到不同的系统里。在这个思想的指导下，模块的维护、升级等调整对系统的影响相对比较小，但如果没有模块化的系统，这些调整则常常会牵一发而动全身。

在信息技术学科中，模块化是一个非常重要的设计思想。在开展信息系技术架构知识的教学时，要适时向学生渗透这种辩证思维方式，引导他们同时关注架构中的模块设计。例如，在程序设计中，首先将一个主程序按照功能划分为若干子程序模块，每个子程序模块完成一个确定的功能，并在这些模块之间建立必要的联系，从而通过各个模块的功能输入与输出获得主程序的功能。模块化是为了降低程序的复杂度，使程序设计、调试和维护等工作都具体化、简单化。改变某个子功能只需相应改变相应模块即可。同样，在信息系统中，体现在硬件上，就是部件的灵活置换、便于升级;体现在软件上，就是模块的灵活调用、代码共享、便于修改。正是有了模块化的设计，才使得信息系统整体功能的完善。引导学生从整体性和模块化这一对矛盾体中认识信息系统，会让他们真正从学科的角度把握信息系统的本质。

2.使用者和开发者的对立统一

信息系统的使用者（用户）和开发者，是“人”这个关键要素中的一对矛盾。传统意义上，二者分别处于系统接口的两端，用户是系统享用者，为开发者提供终端数据反馈;开发者是系统创建者，为用户提供技术服务。二者互相依赖、共同协作，使系统得以顺利开发和运转。开发者明白，只有由最终用户亲自参与构造的系统才是最适合用户需求的系统。

教师要引导学生从辩证思维的视角分析思考使用者和开发者的关系。首先，强调“人”是一个抽象概念，不是某个具体的个体，而是信息系统中承担具体责任的“角色”。因此，一个人可以在一个信息系统中担任多重角色。其次，在介绍信息系统常见类型与功能时，引导学生站在使用者的角度，代入个人的体验经历和个人感受来分析信息系统有哪些常见类型及其具备的功能。同时，还要引导学生站在企业管理的角度，分析企业信息系统的类型与功能，并以探究学习的方式走进企业，了解企业信息系统的功能。而在介绍信息系统开发过程时，则引导学生站在开發者的角度，沿着开发的四个阶段逐步了解和实践信息系统开发的过程。在这个学习过程中，学生通过多种角色沉浸到信息系统中，既体验了多种角色的对立统一关系，又进一步加深了对“人”作用的理解。

3.信息系统的优势与局限性的对立统一

对立统一的观点也提示我们，要全面地看待事物，分析事物时既要看到其正面也要看到其反面，既要看到其优点也要看到其缺点。因此，在分析信息系统的优势时，要同时分析其局限性。在探讨系统的优势与局限性时，按照一般思维方式，很容易把两者割裂开来分析，先阐述系统具备哪些优势，然后再阐述系统具备哪些局限性。但受辩证观点的启发，我们应该同时认识到技术的发展无止境，信息系统可以无限接近完美，但无法达到完美。因此，分析每一条优势的同时分析其对应的局限性，把优势和局限性作为一个整体，优势和局限性同时阐述。也就是说，任何一个信息系统的使用，在具备优势的前提下，也都存在着一定的局限性，二者是并存的关系。简单来说，优势一般是指对以前功能不足的突破，而局限性一般是指对目前尚存的不足，二者相辅相成，不断推动信息系统前进。因此，要把优势与局限性结合起来分析，用辩证的观点来看待，而不是把它们割裂开来。

引导学生用辩证思维来看待信息系统的优势与局限性，可以让他们接受一些不完美系统的存在。而从发展的眼光看，虽然技术决定了信息系统的先进性，同时也造成了系统对技术的依赖，但正是这对矛盾的存在，推动了信息系统不断更新，促进人类不断地学习，从而让各类信息系统更好地为人类服务。

4.学生现实生活与未来发展的对立统一

课程学习提倡不仅要紧密结合学生的现实生活，还要呈现本课程的发展趋势和未来方向，为学生将来走入社会打下坚实的基础。在处理信息系统这部分内容时，要始终把握好现实生活和未来发展之间的平衡点。首先，在加强内容与学生生活相关度方面，要明确“学生生活”的范畴。作为高中生，其认知度和关注点涉及校园、家庭、社会三个层级，因此，这个范畴是比较广泛的。明确了这个观点，则可以从以下几个方面引导学生加强现阶段学习与现实生活的相关度：以“角色代入”类似的情境中，感受信息系统的相关概念;充分挖掘信息系统案例来分析每一个知识点，让学生发现它们都来自自己的学习与生活。其次，本课程还要引导学生基于生活，超越生活，站在未来发展的高度。因此，要提高政治觉悟，要紧密结合国家发展的大方向和个人未来选择来谈趋势，如学习党的十九大报告中关于信息技术发展的相关指导思想以及国家发展规划《新一代人工智能发展规划》，引导学生从国家层面认清信息系统的发展趋势，明确只有紧跟国家的大方向，才有更加美好的未来。另外，从学生个人发展的角度切入，给出信息系统相关专业及其职业的指引，能在一定程度上帮助学生在现实学习中找到未来的发展方向。

● 结语

无论是系统思维还是辩证思维，都要求我们以发展的眼光去看待事物，在事物的运动变化中把握住发展的趋势，在面临挑战的同时看到机遇。回顾信息系统的发展历程可以看出，信息系统从低级的电子数据处理和事务处理发展到高效友好的高级阶段，并以高速网络传输技术、多媒体技术、人工智能技术的新发展以及系统的应用集成技术等为手段，实现目前高度集成的应用系统，并普及到社会的方方面面。

我国正走在技术高速发展的道路上，在国际上面临着异常激烈的竞争，尤其是信息技术领域的竞争，涉及芯片技术、5G技术等核心技术的自主研发等。同时，物联网成为采集数据的重要源头;大数据内容成为战略性资源;云计算也正在越来越多的信息系统中有更深入的应用，云服务更加普及;人工智能在智能交通系统、智能检索系统、自动翻译系统等众多领域正有越来越多的突破。“科技强国”的意识要从学生抓起，而信息技术学科是科技教育在中小学教育的重要抓手。因此，在信息系统模块知识的学习中，要引导学生用辩证思维的发展观，分析信息系统的发展历程和发展趋势，清醒地看待发展道路上的各种曲折，勇敢自信地在正确的科技强国的道路上奋勇前进。