高中信息系統模塊中的系統思想與辯證思維分析

黃應會

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》把信息系統作為一個重要的知識模塊，納入到高中信息技術課程體系中。這個模塊主要涵蓋了信息系統的基本概念、結構、功能、開發過程以及由信息系統延伸出來的信息社會安全與責任。模塊中貫穿了幾對重要的核心概念——信息技術與信息系統、信息系統與信息社會、系統與信息系統、用戶與開發者、優勢與局限、現在與未來，通過這些概念，就可以看出課程教學中充分滲透了系統思想和辯證思維。因此，本文剖析了高中信息系統模塊中滲透的系統思想和辯證思維，并以此為導向，在教材研究和教學實踐中有效培養學生的辯證思維能力，以期為信息技術領域創新人才的培養奠定基礎。

● 系統思維視角下的信息系統

1.對學科認知要上升到“系統”的層面

義務教育階段的信息技術課程，更多的是讓學生在一個微觀的信息系統中學習知識和技能，如在文字處理系統中學習文字處理，在Python編程系統中學習編程，在圖像處理系統中學習圖像處理……學生的關注點是自己所學的內容，而不是跳出這些內容的框框去關注更宏觀的內容，或者沒有用“系統”這個詞去界定知識所處的范疇。所以，高中階段適時引出“系統”，根據認知主線“信息→信息技術→信息系統→信息社會”（如圖1），引導學生逐步從微觀和局部中走出來，具備系統論的思想與方法，站在更高、更宏觀的角度看待問題，重新審視自己學過的技術、技能和所使用過的硬件與軟件，意識到自己一直在使用各種信息系統，不再僅僅停留在局部、微觀的層面去思考問題和看待事物，這樣他們才能站得更高，走得更遠。

2.從整體性去理解信息系統和信息社會的關系

信息社會是一個較為抽象的概念，而信息系統則較為具體。可以說，很多的信息系統（小系統）和其他系統構成了信息社會（大系統），信息系統是信息社會的重要成分，沒有信息系統的社會不能成為信息社會。信息系統處在一個社會系統中，因此，開發和使用信息系統時需要關注社會環境。一個完整的信息系統應該包括信息系統的應用程序、數據環境、技術環境和社會環境。目前，單純的技術手段已經無法使信息資源得到充分有效的開發利用，需要從社會的角度更深入地思考和挖掘。實質上，信息系統在一定程度上是社會系統的抽象表達，任何一個實際有效的信息系統都是一個社會系統的映像。社會系統的各個實體之間通過信息發生作用，將不可見的信息具體化，并進行分類、檢索和儲存，這樣就能提高信息的質量，從而提高實體之間交流和相互作用的效率，提高社會系統的運作效率。

理解了信息系統與信息社會的關系，教師要借此引導學生從國家層面去分析信息社會的安全威脅與國家行動、公民責任，從個人層面去了解社會公民應遵守的行為規范、道德準則和法律法規。信息時代，現實空間與網絡虛擬空間并存，每一個參與網絡社會生活的人都應該自覺擔負應有的社會責任，自覺接受應有的社會約束。總的來說，就是要從信息社會的整體來認識信息系統，嚴格遵守信息社會的法律法規，承擔信息社會責任，合法合規地使用信息系統，讓各個信息系統推動信息社會這個大系統健康發展。

3.從結構性去掌握信息系統的組成與功能

信息系統的組成涵蓋了基本結構和組成要素。關于基本結構，由于學生或多或少都接觸過信息系統，從基本結構著手，由結構到要素，從感性認識上升到理性認識，這樣有助于學生理解。信息系統基本結構有基礎設施層、資源管理層、業務邏輯層和應用表現層。信息系統的結構與要素是不可分的，無論何種結構，其中都“隱含”要素。通過分析信息系統的結構，就可以提煉出一個完整的信息系統需要包含的關鍵要素：人、信息技術、數據（大數據）和過程。

根據“結構與功能相適應”的理論，可以從結構層級和組成要素兩個角度歸納信息系統的功能（如圖2）。

從圖2可總結出幾點：層級結構與關鍵要素相互融合，不可分割，四個關鍵要素滲透在基本結構中的每一個層級里;因為結構中的“人”是系統中最具活力的要素，所以，其最根本的功能就是為人服務;信息技術是信息系統架構中的物質基礎和邏輯支撐，信息系統之所以能為人提供信息服務，一個至關重要的原因就是它具備了信息技術，如果一個系統沒有涉及任何的信息技術，那么站在本學科的角度，就不能把它稱為信息系統;結構中的數據是寶貴的資源財富，信息系統給人們提供的數據深刻影響著人們的思維方式和決策依據;任何一個信息系統都包含著多種過程，每個過程之間也會相互關聯，不能把每個過程割裂開來，而過程的多樣性也決定了信息系統功能的多樣性。

4.從動態性去認識信息系統的生命周期

系統的穩定是相對的。任何系統都有自己生成、發展和滅亡的過程。因此，系統內部諸要素之間的聯系及系統與外部環境之間的聯系都不是靜態的，都與時間密切相關，并會隨時間不斷變化，這就是系統的動態性。一方面，系統數據的輸入、處理與輸出，數據流動持續進行，信息交換不斷發生，這是系統動態性的根本表現;另一方面，這個系統隨時與所處的環境存在物質與交換，系統的微觀結構、組織結構發生變化，如機器構件老化、軟件版本過時等都是動態性的表現。

系統的動態性提示我們要樹立“運行與維護”的開發思想。信息系統的建設需要足夠的人力、物力等多方面的支持。投入建設固然重要，但后期的運行與維護更為關鍵，是系統保持良性運作的保障。樹立正確的“運行維護”觀，培養系統觀、工程觀，也是學習這門課程的一個重要目的，更是信息素養和計算思維的重要體現。從系統動態性的角度來學習信息系統的四個關鍵要素，也讓人豁然開朗：人是信息系統中最具有生命力的角色，人的思考力和創造力是系統生命的源泉;信息技術的發展和進步是信息系統不斷升級完善的推手;數據就像系統中流動的血液，源源不斷;過程就像潛在系統的指令和目標，有既定方向又在動態調整。

● 辯證思維視角下的信息系統

辯證思維是反映和符合客觀事物辯證發展過程及其規律性的思維，最主要的觀點是事物普遍聯系的觀點、發展變化的觀點和對立統一的觀點。用辯證思維去認識信息系統，就要從信息系統內在矛盾的運動變化中，從其各個方面的相互聯系中考察信息系統。

1.整體性架構和局部性模塊的對立統一

系統的整體架構和局部模塊是一個對立的統一體，雙方相互依賴，一方的存在以另一方的存在為前提。從宏觀和整體上看，一個運行良好的信息系統，其架構齊全穩定，功能友好完善。但支持這個整體運轉的是規模相對更小、更獨立的子系統、模塊或部件。由于模塊的相對獨立性，在系統結構圖中常常表現為一個獨立的子圖;在硬件的組成上，常常可以被簡單地替換、升級;在軟件系統中可以作為子程序單獨設計，被靈活調用到不同的系統里。在這個思想的指導下，模塊的維護、升級等調整對系統的影響相對比較小，但如果沒有模塊化的系統，這些調整則常常會牽一發而動全身。

在信息技術學科中，模塊化是一個非常重要的設計思想。在開展信息系技術架構知識的教學時，要適時向學生滲透這種辯證思維方式，引導他們同時關注架構中的模塊設計。例如，在程序設計中，首先將一個主程序按照功能劃分為若干子程序模塊，每個子程序模塊完成一個確定的功能，并在這些模塊之間建立必要的聯系，從而通過各個模塊的功能輸入與輸出獲得主程序的功能。模塊化是為了降低程序的復雜度，使程序設計、調試和維護等工作都具體化、簡單化。改變某個子功能只需相應改變相應模塊即可。同樣，在信息系統中，體現在硬件上，就是部件的靈活置換、便于升級;體現在軟件上，就是模塊的靈活調用、代碼共享、便于修改。正是有了模塊化的設計，才使得信息系統整體功能的完善。引導學生從整體性和模塊化這一對矛盾體中認識信息系統，會讓他們真正從學科的角度把握信息系統的本質。

2.使用者和開發者的對立統一

信息系統的使用者（用戶）和開發者，是“人”這個關鍵要素中的一對矛盾。傳統意義上，二者分別處于系統接口的兩端，用戶是系統享用者，為開發者提供終端數據反饋;開發者是系統創建者，為用戶提供技術服務。二者互相依賴、共同協作，使系統得以順利開發和運轉。開發者明白，只有由最終用戶親自參與構造的系統才是最適合用戶需求的系統。

教師要引導學生從辯證思維的視角分析思考使用者和開發者的關系。首先，強調“人”是一個抽象概念，不是某個具體的個體，而是信息系統中承擔具體責任的“角色”。因此，一個人可以在一個信息系統中擔任多重角色。其次，在介紹信息系統常見類型與功能時，引導學生站在使用者的角度，代入個人的體驗經歷和個人感受來分析信息系統有哪些常見類型及其具備的功能。同時，還要引導學生站在企業管理的角度，分析企業信息系統的類型與功能，并以探究學習的方式走進企業，了解企業信息系統的功能。而在介紹信息系統開發過程時，則引導學生站在開發者的角度，沿著開發的四個階段逐步了解和實踐信息系統開發的過程。在這個學習過程中，學生通過多種角色沉浸到信息系統中，既體驗了多種角色的對立統一關系，又進一步加深了對“人”作用的理解。

3.信息系統的優勢與局限性的對立統一

對立統一的觀點也提示我們，要全面地看待事物，分析事物時既要看到其正面也要看到其反面，既要看到其優點也要看到其缺點。因此，在分析信息系統的優勢時，要同時分析其局限性。在探討系統的優勢與局限性時，按照一般思維方式，很容易把兩者割裂開來分析，先闡述系統具備哪些優勢，然后再闡述系統具備哪些局限性。但受辯證觀點的啟發，我們應該同時認識到技術的發展無止境，信息系統可以無限接近完美，但無法達到完美。因此，分析每一條優勢的同時分析其對應的局限性，把優勢和局限性作為一個整體，優勢和局限性同時闡述。也就是說，任何一個信息系統的使用，在具備優勢的前提下，也都存在著一定的局限性，二者是并存的關系。簡單來說，優勢一般是指對以前功能不足的突破，而局限性一般是指對目前尚存的不足，二者相輔相成，不斷推動信息系統前進。因此，要把優勢與局限性結合起來分析，用辯證的觀點來看待，而不是把它們割裂開來。

引導學生用辯證思維來看待信息系統的優勢與局限性，可以讓他們接受一些不完美系統的存在。而從發展的眼光看，雖然技術決定了信息系統的先進性，同時也造成了系統對技術的依賴，但正是這對矛盾的存在，推動了信息系統不斷更新，促進人類不斷地學習，從而讓各類信息系統更好地為人類服務。

4.學生現實生活與未來發展的對立統一

課程學習提倡不僅要緊密結合學生的現實生活，還要呈現本課程的發展趨勢和未來方向，為學生將來走入社會打下堅實的基礎。在處理信息系統這部分內容時，要始終把握好現實生活和未來發展之間的平衡點。首先，在加強內容與學生生活相關度方面，要明確“學生生活”的范疇。作為高中生，其認知度和關注點涉及校園、家庭、社會三個層級，因此，這個范疇是比較廣泛的。明確了這個觀點，則可以從以下幾個方面引導學生加強現階段學習與現實生活的相關度：以“角色代入”類似的情境中，感受信息系統的相關概念;充分挖掘信息系統案例來分析每一個知識點，讓學生發現它們都來自自己的學習與生活。其次，本課程還要引導學生基于生活，超越生活，站在未來發展的高度。因此，要提高政治覺悟，要緊密結合國家發展的大方向和個人未來選擇來談趨勢，如學習黨的十九大報告中關于信息技術發展的相關指導思想以及國家發展規劃《新一代人工智能發展規劃》，引導學生從國家層面認清信息系統的發展趨勢，明確只有緊跟國家的大方向，才有更加美好的未來。另外，從學生個人發展的角度切入，給出信息系統相關專業及其職業的指引，能在一定程度上幫助學生在現實學習中找到未來的發展方向。

● 結語

無論是系統思維還是辯證思維，都要求我們以發展的眼光去看待事物，在事物的運動變化中把握住發展的趨勢，在面臨挑戰的同時看到機遇。回顧信息系統的發展歷程可以看出，信息系統從低級的電子數據處理和事務處理發展到高效友好的高級階段，并以高速網絡傳輸技術、多媒體技術、人工智能技術的新發展以及系統的應用集成技術等為手段，實現目前高度集成的應用系統，并普及到社會的方方面面。

我國正走在技術高速發展的道路上，在國際上面臨著異常激烈的競爭，尤其是信息技術領域的競爭，涉及芯片技術、5G技術等核心技術的自主研發等。同時，物聯網成為采集數據的重要源頭;大數據內容成為戰略性資源;云計算也正在越來越多的信息系統中有更深入的應用，云服務更加普及;人工智能在智能交通系統、智能檢索系統、自動翻譯系統等眾多領域正有越來越多的突破。“科技強國”的意識要從學生抓起，而信息技術學科是科技教育在中小學教育的重要抓手。因此，在信息系統模塊知識的學習中，要引導學生用辯證思維的發展觀，分析信息系統的發展歷程和發展趨勢，清醒地看待發展道路上的各種曲折，勇敢自信地在正確的科技強國的道路上奮勇前進。