【课件】第四章+信息系统的软件与应用 课件高中信息技术粤教版(2019)必修2.pptx
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1、4.1 信息系统的工作过程4.2 信息系统的软件及其作用4.3 信息系统在社会应用中的优势及局限性第四章信息系统的软件与应用信息系统的广泛应用,为各行各业在提高工作效率、改善管理决策水平、提升竞争力等方面发挥了重要的作用。在生活质量日益提高的今天,人们对信息系统的应用要求已经不再局限于完成他们的业务需求,而是更注重在操作中所体现出来的主观感受的舒适度以及满意度。在信息系统给人们带来各种便利的同时,我们也要通过持续的维护,才能使信息系统不断适应环境条件的变化,,实现信息系统的不断完善。本章将通过“搭建小型信息系统”项目,进行自主、协作、探究学习,让同学们体验信息系统的工作过程,理解软件在信息系统
2、中的作用,借助软件工具与平台开发网络应用软件,认识信息系统在社会应用中的优势及局限性,从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中,促进信息技术学科核心素养达成,完成项目学习目标。项目范例:搭建网络学习管理系统情镜全国青少年科技创新大赛是一项全国性的青少年科技竞赛活动,如图4-1所示是全国青少年科技创新大赛现场。每年约有1000万的青少年参加该活动,是我国面向在校中小学生开展的规模较大、层次较高、影响较广泛的青少年科技教育活动之一。当今信息社会高速发展,海量的网络学习资源构成了巨大的知识库。搭建一个网络学习管理系统对学习资源进行有序建构和高效管理,充分利用网络
3、学习资源开展青少年科技创新活动的训练既方便又高效,事半功倍。Moodle是一个免费的开放源代码的软件,是经常被用来建立动态网站的工具,可用于搭建网络学习管理系统。主题 搭建网络学习管理系统规划 根据项目范例的主题,在小组中组织讨论,利用思维导图工具,制订项目范例的学习规划,如图4-2所示。探究 根据项目学习规划的安排,通过调查、案例分析、文献阅读和网上资料搜索,开展“搭建网络学习管理系统项目学习探究活动,如表4-1所示。探究活动探究活动学习内容学习内容知识技能知识技能搭建小型信息系统规划小型信息系统的功能结构。规划搭建小型信息系玩,了解信息系统的应用环境。体验信息系统的工作过程。掌握信息系统的
4、运行基础。理解软件在信息系统中的作用。借助软件工具与平台,开发网络应用软件。设计小型信息系统并实施。进行信息系统的环境安装。借助平台实施小型信息系统的搭建。体验生活中的信息系统体验信息系统在活中的应用。分析讨论自助借书系统、门诊信息系统、高考报名及志愿填报系统。认识信息系统在社会应用中的优势及局限性。实施 实施项目学习各项探究活动,进一步认识网络学习管理系统的搭建。成果 在小组开展项目范例学习过程中,利用思维导图工具梳理小组成员在“头脑风暴”活动中的观点,建立观点结构图,运用多媒体创作工具(如演示文稿、在线编辑工具等),综合加工和表达,形成项目范例可视化学习成果,并通过各种分享平台发布,共享创
5、造、分享快乐。例如,运用在线编辑工具制作的“搭建网络学习管理系统”可视化报告,可以在教科书的配套学习资源包中查看,其目录截图如图4-3所示。评价 根据教科书附录2的“项目活动评价表”,对项目范例的学习过程和学习成果在小组或班级上进行交流,开展项目学习活动评价。项目选题 同学们以36人性成一个小组。选择下面一个参考主题,或自拟一个感兴趣的主题,开展项自学习。1,搭建学校图书馆管理系挑 2.搭建学校校友信息管理系统 3.搭建家校联版信息管理系统项目规划 各小组根据项目选题,参照项目范例的样式,利国思维导用工具。制订相应的项目方案。方案交流 各小组将完成的方案在全班进行展示交流,师生共同探讨、完善相
6、应的项目方案。4.1 4.1 信息系统的工作过程信息系统的工作过程与信息系统的体系结构密切相关。不同功能的信息系统对体系结构有不同的要求,各种体系结构的信息系统在开发和应用过程中也有很大的区别。4.1.1信息系统的体系结构及其工作过程信息系统体系结构的作用是用于实现信息系统的软硬件和网络的设计蓝图,用于确定应用软件及数据的哪些部分指定给哪些硬件和网络。信息系统的体系结构既影响着系统的工作过程,也影响着系统的性能。目前信息系统主要的体系结构类型有客户机/服务器结构(Client/Server结构,简称C/S结构)、浏览器/服务器结构(Browser/Server结构,简称B/S结构)、对等网络结
7、构(Peerto Peer结构,简称P2P结构)等。1.客户机/服务器结构(Client/Server结构,简称C/S结构)客户机/服务器结构是以数据库服务器为中心、以客户机为网络基础、在信息系统软件支持下的两层结构模型,其体系结构如图4-4所示。这种体系结构的信息系统,需要分别在客户端和服务器端安装专用的软件。客户端-般安装的软件包括操作系统和特定的客户端软件。服务器端一般安装的软件包括服务器操作系统、数据库管理系统以及其他的服务器软件。用户操作模块布置在客户机上,数据存储在服务器的数据库中,用户的需求在客户端收集,响应过程在客户端处理。客户机(Client)是资源、服务和内容的获取者,依靠
8、服务器获得所需要的网络资源;而服务器(Server)是资源、服务和内容的提供者,为客户机提供网络必需的资源。目前大多数信息系统采用Client/Server结构。一般的商场销售管理系统,其体系结构就是客户机/服务器结构。在收银台的客户机,安装了特定的客户端软件,完成商品的计价和销售,并将销售数据送回部署在后台的服务器中。2浏览器/服务器结构(Browser/Server结构,简称B/S结构)浏览器/服务器结构是随着互联网技术的兴起而兴起的,是对客户机/服务器结构的一种亦化或者改进的结构,其体系结构如图4-5所示。在这种结构下,用户工作界面通过浏览器来实现,极少部分事务逻辑在浏览器端(Brows
9、er)实现,主要事务逻辑在服务器端实现,形成浏览器/服务器结构。这样就大大简化了客户端计算机载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。一般的在线学习管理系统,其体系结构就是浏览器/服务器结构。3.对等网络结构(Peer to Peer结构,简称P2P结构)对等网络体系结构取消了服务器的中心地位,各个系统内计算机可以通过数据交换直接共享资源和服务。在这种体系结构中,计算机可对其他计算机的要求进行响应,请求响应范围和方式都根据具体应用程序不同而有不同的选择。目前,对等网络模式有纯P2P模式、集中模式及混合模式,是迅速发展的一种新型网络结构,其体系结构如图4-6所示。P2P直接
10、将人们联系起来,让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得更容易、更直接,真正地消除了中间商。信息系统的工作过程是一个软、硬件协调工作的过程。设计一个信息系统.需要对硬件、软件进行统一的规划。在前面章节的学习中,我们了解了信息系统的硬件,接下来,我们将讨论如何进行信息系统软件的规划与设计。4.1.2 信息系统的开发过程信息系统的开发一般分为五个阶段,分别是系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护,如图4-7所示。1.系统规划 系统规划是系统开发的起始阶段,其主要目标是明确系统的发展方向、系统规模和开发计划。2.系统分析 系统分析的目标是根据系统规划书所确定的范围,明确用
11、户的需求及其解决方案,建立用户认可的逻辑模型。主要任务是明确“做什么”,包括分析结构与功能,厘清系统相关的业务流程和数据流,明确系统的逻辑需求,建立系统的逻辑方案。3.系统设计 系统设计阶段的目标是根据系统分析说明书的要求设计系统的技术蓝图。主要任务是进行系统总体设计,包括确定系统所需采用的体系结构,划分信息系统功能结构,配置信息系统环境;进行系统详细设计,包括数据库设计、代码设计、输入输出以及用户界面设计等。4.系统实施 系统实施阶段的主要目标是将设计阶段的成果在计算机和网络上具体实现,将设计文档变成能在计算机上运行的软件系统。主要任务包括配置系统运行的软硬件环境,选择适合的开发环境及工具,
12、软件编程与测试,网络数据库的建立与测试,进行数据转换、系统交接。5.系统运行与维护 系统运行与维护阶段是系统建设的收获阶段。主要任务包括系统的日常维护、新需求的满足、系统的技术支持等。探究活动讨论搭建信息管理系统,首先应选择系统的体系结构,明确系统的工作过程,规划系统的功能模块;然后再按照搭建信息管理系统的一般流程开展工作,完成系统搭建。搭建一个网络学习管理系统的流程如图4-8所示。网络学习管理系统一般选择浏览器/服务器结构。在小组中展开讨论,明确系跳的工作过程,规划其功能模块。实践从网络上收集资料,做好搭建系统的准备工作。(1)了解Moodle的功能模块。(2)了解基于Moodle搭建学习管
13、理系统的流程。作为一个开源软件,Moodle平台界面简单、精巧,功能丰富,如表4-2所示。使用者可以根据需要随时调整界面,增减内容。Moodle必须被安装在服务器上才能正常 运 行。通 过 互 联 网 搜 索 或 查 阅 有 关Moodle的文献资料,了解运行Moodle所需要的硬件和软件配置要求。在服务器正确安装Moodle后,我们就可以通过连接到服务器的计算机来访问服务器,进而搭建在线学习管理系统。分析各小组结合本节所学知识,尝试分析拟开发的信息系统的体系结构,并描述其工作过程。4.24.2信息系统的软件及其作用信息系统依靠软件帮助终端用户使用计算机硬件,将数据加工转换成各类信息产品。软件
14、用于完成数据的输入、处理、输出、存储、控制信息系统的活动。信息系统中的软件一般分为基础软件和应用软件。4.2.1 基础软件及其作用交流家里的网络电视系统一般由电视机、电视盒子、通信网络构成。在完成线路连接后,根据不同的应用目标,需要安装不同的软件。通过网络收集资料、动手操作或请教家长、老师,了解系统的软件构成以及各软件的作用,完成表4-3并将结果与同学进行交流。信息系统的软件分为基础软件和应用软件。其中,基础软件是安装在硬件上的第一层软件,主要指服务器端和客户端的基础软件,包括服务器操作系统、客户端操作系统,以及特定的服务器软件,如数据库管理系统、中间件等,它们构成了信息系统的软件运行环境。而
15、应用软件则完成用户特定的需求。实践在充分了解Moodle运行所需要的硬件和软件配置的基础上,以小组为单位,从网上收集相关的资料,或请教老师,或与同学讨论,进行Moodle信息系统的平台环境及系统安装实践。在完成信息系统的环境安装之后,就可以根据在线学习管理系统的功能需求,一步步搭建管理系统了。1.操作系统 操作系统(Operating System,简称0S)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统是用户和计算机的接口,同时也是计算机硬件和其他软件的接口。目前,服务器操作系统主要有Unix、L
16、inux、Windows。桌面客户端的操作系统有Macintosh、Unix、Linux等,移动终端操作系统有iOS和Android等,如表4-4所示。为了使服务器系统能协调、高效和可靠地工作,同时也为了给用户提供方便使用的人机交互界面,在服务器操作系统中,通常都设有处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、作业管理等功能模块,它们相互配合,共同完成操作系统既定的全部功能。操作系统操作系统特点特点应用范围应用范围Unix强大的多用户、多任务操作系统。支持多种处理器架构,按照操作系统的分类,属于分时操作系统。大专院校或工程应用的工作站。Linux多用户、多任务的操作系统。它与Unix完全兼容,
17、是一个源代码公开的自由的操作系统,其内核源代码可以自由传播。Linux发行版作为个人计算机操作系统或服务器操作系统,在服务器上已成为主流的操作系统。Macintosh首个在商用领域获得成功的图形用户界面。运行在Macintosh系列电脑上。Windows多任务的操作系统,采用图形窗口界面,用户对计算机的各种复杂操作只需通过点击鼠标就可以实现。目前应用最广泛的操作系统,普遍用于个人计算机和服务器上。iOS手持设备操作系统。安装在移动终端上的操作系统。Android以Linux为基础的开放源代码的操作系统。主要使用于移动终端,如平板电脑、手机等。讨论某在线销售商转用Linux操作系统之后,仅一个季
18、度就节省了上千万的技术费用。根据报表显示,其省钱之道在于“利用便宜的基础技术架构,引入基于Linux的技术平台,又由于市场的供过于求使得数据和无线通信服务的总体成本降低”。结合上述案例,与小组同学一起去认识Linux服务器操作系统,了解它的起源、功能和特性。2.数据库系统 数据库是长期储存在计算机中、有组织的、可共享的数据集合。从发展的历程来看,数据库是数据管理的高级阶段,它是由文件管理系统发展起来的。信息系统在应用过程中,需要进行大量的数据处理,这是信息系统应用的基础和核心。小到用户登录,大到各种资源的管理、报表的生成,信息系统的应用越复杂,处理的数据量越大。因此,在信息系统中,必须有一个“
19、数据仓库”来存储和处理数据。在信息系统中一般采用数据库管理系统来解决大量的数据存储和处理的问题。服务器主机上运行的管理数据库的基础软件称为数据库服务器软件,也就是数据库管理系统DBMS(Database Management System)。常见的数据库有MSSQL、ORACLE SQL,开放源代码的数据库社区版有MySQL。在客户机/服务器、浏览器/服务器结构模式的信息系统中,用户所使用的客户端(或浏览器)与数据存储管理的服务器端分离开来,服务器上运行数据库管理系统并驻留数据库,负责数据存储和数据操纵;用户界面由客户端(或浏览器)提供,客户端软件通过与服务器上的DBMS通信取得数据库中的数据
20、并显示在用户界面上,或将用户输入的数据传递回服务器存于数据库中。用户的需求(比如计算某笔订单的金额总计)可能由客户端处理,也可能由数据库服务器处理。体验对Moodle数据库的管理还可以借助phpMyAdmin的 套 件 或 者 是MySQL数据管理系统中的管理工具软件包,查询Moodle数据库的授权用户账号和密码,用数据库管理软件查看Moodle中的数据库表格信息,如图4-9所示。3.中间件 软件最早应用于科学计算,然后应用于计算机辅助设计、辅助制造等工业应用。随着技术的发展和应用的深入,特别是信息系统在各种管理领域大规模应用之后,由于业务需求不断变化、系统不断增加、流程不断复杂,使得系统越来
21、越不堪重负;同时,随着软件、硬件技术的持续发展,各种不同硬件系统、操作系统、数据库系统的不断涌现,它们之间技术上的不兼容、访问和存储格式上的不同,使得信息系统的开发和应用很难同时满足不同的运行环境,即基于某种软硬件环境开发出来的信息系统,在另一种环境下则无法.正常运行,需要重新开发;同时,尽管各个领域的应用各不相同,但应用系统之间许多基础功能和结构是有相似性的。这就造成了很多重复的开发工作,导致资源的极度浪费。对于用户和开发者来说,急需一种简单、一致、集成的开发和运行环境,提供标准接口和统一规范的操作,这就促成了中间件软件的形成和发展。2008年年底,国家启动了核高基(核心电子器件、高端通用芯
22、片及基础软件产品)科技重大专项,在基础软件领域明确提出重点支持操作系统、数据库、中间件、文字处理等基础软件产业的自主创新。中间件(Middleware)是指网络环境下处于操作系统、数据库等系统软件和应用软件之间的一种起连接作用的分布式软件,其模型图如图4-10所示。它主要解决异构网络环境下分布式应用软件的互联与互操作问题,提供标准接口、协议,屏蔽实现细节,提高应用系统的移植性。中间件在操作系统、网络和数据库的上层,应用软件的下层。总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境,帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。顾名思义,中间件处于操作系统与用户的应用软件的中间,对应用软件起
23、到支撑作用,用户并不直接使用中间件。例如,Web服务器就是一种中间件。Web服务器,一般指网站服务器,是驻留于互联网上某种类型计算机中的程序。Web服务器可以向浏览器等Web客户端提供文档;可以放置网站文件,让全世界浏览;也可以放置数据文件,让全世界下载。对于网站开发和维护人员来说,有了Web服务器,他们无须再面对不同的服务器环境带来的各种不同。一般我们访问网站,就是通过浏览器向放置该网站文件的Web服务器发出访问要求,由该服务器进行响应,返回访问结果。因此,如果同时有过多的访问需求,服务器无法负荷,就会崩溃。中间件是互联网时代的IT基础设施,可以提升业务的灵活性,消除信息孤岛,提高IT的研发
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