1、华东师范大学出版社总主编: 李晓明副 总 主 编: 赵 健本 册 主 编: 王荣良本册副主编: 朱一军编 写 人 员( 按姓氏笔画排序) :王荣良 朱一军 刘 炼 李 伟 沈文艳责 任 编 辑: 程 滨美 术 设 计: 储 平普通高中教科书 信息技术 必修2 信息系统与社会上海市中小学(幼儿园)课程改革委员会组织编写出版发行 华东师范大学出版社( 上海市中山北路3 6 6 3号)印 刷 上海四维数字图文有限公司版 次 2 0 2 1年1月第1版印 次 2 0 2 2年1月第3次开 本 8 9 0毫米 1 2 4 0毫米 1/1 6印 张 9 . 7 5字 数 1 7 1千字书 号 I S B
2、N 9 7 8 7 5 7 6 0 0 5 4 8 6定 价 1 2 . 1 0元版权所有未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分违者必究如发现内容质量问题, 请拨打电话0 2 1 6 0 8 2 1 7 1 4如发现印、 装质量问题, 影响阅读, 请与华东师范大学出版社联系。电话: 0 2 1 6 0 8 2 1 7 1 1全国物价举报电话: 1 2 3 5 8声明 按照 中华人民共和国著作权法 第二十三条有关规定, 我们已尽量寻找原作者支付报酬。原作者如有关于支付报酬事宜可及时与出版社联系。本册教材图片提供信息:本册教材中的部分图片由全景网等图片网站提供。华东师范大学出版社致同
3、学们致同学们亲爱的同学们:当今, 信息技术的发展日新月异, 物联网、 大数据、 人工智能等新技术、 新工具扑面而来, 显著地改变着人们的生活、 学习和工作模式。生存于信息社会中, 我们每一个人都不可避免地会接触信息技术、 应用信息技术, 甚至去创造新的信息技术。在具备了基本信息技术应用能力的基础上, 高中阶段我们要进一步学习信息技术的知识与技能,能够利用信息技术负责任地解决生活与学习中的问题, 全面提升信息素养, 迎接信息社会的挑战。在信息社会中, 通过信息的采集、 存储与处理, 提高了人们对各种物质和能量资源的利用效率, 使人们的生活方式、 社会体系和社会文化发生深刻变革; 通过计算机、 通
4、信设备等工具, 为人们生产和提供了大量易于处理与使用的信息, 信息系统无处不在。“ 信息系统与社会”是本课程的必修模块, 通过对该模块的学习, 我们能够正确认识人与信息社会的关系, 知道信息系统的组成以及与外部世界的连接方式,理解信息系统的作用, 最终能够合理使用信息系统解决生活、 学习中的问题。本模块教科书由信息社会与信息系统、 分析信息系统、 搭建小型的信息系统、 我与信息社会等四章组成。同学们可以通过考察身边信息技术的应用, 体验信息社会, 初步认识信息系统; 通过探究智能停车系统的组成与功能, 深入认识信息系统; 通过搭建一个小型物流信息系统, 经历用信息系统解决快递行业信息化问题的过
5、程; 逐步树立信息社会数字公民的责任感与使命感。因此, 仔细观察生活, 用信息系统的观点分析问题, 完成一系列的实验, 经历真实问题的解决过程, 都是使用本教科书必要的学习环节。提升信息素养, 要求我们在掌握基本信息技术知识和常用信息技1 华东师范大学出版社信息系统与社会 术工具的同时, 能够用计算思维来分析问题; 要求我们在体验信息技术给我们带来的更高效率的同时, 积极运用技术来创造性地解决问题和创作作品; 要求我们在享受信息技术提供的便利的同时, 关注信息安全, 参与和促进信息社会的伦理与道德建设。同学们可以通过本教科书与配套资源学习信息技术, 负责任地应用信息技术, 逐步成长为新时代合格
6、的社会主义建设者。编者2华东师范大学出版社目录目录第一章信息社会与信息系统 . . . 1项目主题触摸智能应用. . . 3第一节信息技术与社会. . . 4第二节信息系统. . . 15第三节信息系统与外部世界的连接. . . 2 4第二章分析信息系统 . . . 3 7项目主题探秘智能停车系统. . . 3 9第一节信息系统中的计算机. . . 4 0第二节信息的输入输出. . . 4 8第三节信息系统中的计算机网络. . . 5 71 华东师范大学出版社信息系统与社会第四节信息系统中的数据库应用. . . 6 9第五节信息系统中的数据处理与软件. . . 7 4第三章搭建小型的信息系统
7、. . . 8 3项目主题搭建小型物流信息系统. . . 8 5第一节小型信息系统的规划与分析. . . 8 6第二节小型物流信息系统的设计. . . 9 4第三节搭建和优化小型物流信息系统. . . 10 52华东师范大学出版社目录第四章我与信息社会 . . . 117项目主题做合格的数字公民. . . 119第一节认识信息系统的优势与局限性. . . 12 0第二节了解信息系统的风险与防范措施. . . 12 5第三节信息社会中的数字化生存与发展. . . 13 6后记 . . . 14 73华东师范大学出版社华东师范大学出版社第 一 章信息社会与信息系统本章学习目标列举信息技术对社会发展
8、、 科技进步以及人们生活、 工作与学习的影响,描述信息社会的特征, 了解信息技术及其发展。通过分析典型的信息系统, 知道信息系统的组成和功能, 说明各组成部分在信息系统中的作用。通过分析物联网实例, 知道信息系统与外部世界的连接方式, 了解常见的传感与控制机制。华东师范大学出版社信息系统与社会从结绳记事到云端存储, 从飞鸽传书到光纤通信, 从信息孤岛到万物互联人类社会发展中的每一次重大变革都与技术进步密不可分。1 8 世纪, 蒸汽机的改良掀起了以机器代替人工的工业革命浪潮; 1 9世纪, 发电机及一系列电力技术的发明改变了世界; 2 0世纪, 以计算机技术与现代通信技术为代表的现代信息技术,
9、又将人类社会的生产力水平推上了一个崭新的台阶。从远古时期的踟蹰前行, 到 2 1世纪的伟大跨越, 科学技术推动了时代的发展, 引发了社会的变革, 改变了我们的生活。让我们从所处的环境中探索, 通过寻找、 观察、 分析和体验, 发现因信息技术的有力推动而给当今社会带来的众多变化, 比如无处不在的感知、 宽带泛在的互联、 智能融合的应用以及可持续的创新等。在此过程中, 我们一起感悟时代的变迁, 认识信息社会和信息系统, 了解物联网及其应用。本章知识结构2424F*+E.24.+344.3*-D-44*FKDD)D*2424+624+325454+54+*2华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统
10、项目主题触摸智能应用项目情境晓君是一名高一新生, 平时的学习既充实又紧张。晓君的父母准备在中秋节带他和爷爷奶奶一起去自驾旅行。出行前, 大家做了一下分工, 晓君和爷爷奶奶各自负责制订旅游计划, 晓君的父母负责计划的具体落实。晓君决定在家上网查询旅游信息, 爷爷奶奶想去知名的旅行社了解情况。为了不让他们在公交车站久等,出发前, 晓君用手机查询了公交车的到站时间, 奶奶觉得太神奇了。两份计划完成后, 全家共同商讨并确定了出行方案, 随后晓君的父母立刻在网上订好了酒店和景点的门票。出行那天, 当晓君的爸爸把车开进高速公路的收费口时, 远远地看见有几个车道上的汽车排着长队。晓君的爸爸直接从 ETC 通
11、道开了过去, 爷爷感叹地说: “ 现在真是方便啊! 和我们年轻的时候完全不一样了。 ” 晓君说: “ 爷爷, 时代不同啦!”晓君的妈妈说: “ 对呀, 我们正迈入一个潜力巨大的信息化时代, 晓君你查查看, 我们当下所处的时代具有哪些特征呢?” 晓君的奶奶说: “ 晓君, 我也想请教你,为什么可以从手机上查到公交车的到站信息呢? 还有, 刚才进高速公路收费站的时候, 你爸爸为什么不用停车就能直接通过呢?”你能帮晓君回答这些问题吗?项目任务任务 1任务 2任务 3 完成今昔学习与生活方式对照活动, 探讨信息技术对人们学习与生活的影响, 了解信息社会及其特征。 使用公交实时查询移动应用程序, 查询某
12、路公交车的到站时间, 分析公交查询系统的工 作过程、 功能和组成。 探究 ETC 通道为什么具有不停车就能收费的功能, 了解信息系统与外部世界的连接方式。3 华东师范大学出版社信息系统与社会第一节信息技术与社会从世界上第一台电子计算机问世开始, 到阿帕网的出现以及互联网、 移动互联网的普及, 再到物联网、 大数据、 云计算、 人工智能等技术的创新应用, 信息技术已经渗透到社会的方方面面之中。以计算机技术与现代通信技术为代表的现代信息技术迅猛发展,2 0世纪末以来,世界上许多地方相继进入了信息社会,2 0 0 3年在日内瓦召开了首次信息社会世界峰会,2 0 0 6年联合国将每年5月1 7日确定为
13、“ 世界信息社会日” 。如今, 信息社会已经成为人们经常使用的一个词语。体验思考我国工业与信息化部的数据显示, 2 0 19年, 我国手机用户总数达 16亿户; 全国手机用户普及率达每百人 114. 4部, 已有 2 6个省市的普及率超过每百人 10 0部; 移动互联网接入流量消费达到 12 2 0亿 G B, 其中手机上网流量达到 12 10亿 G B。思考： 你从以上数据中获得了哪些信息? 移动电话和移动互联网的广泛使用, 给社会和我们的生活、 学习带来了怎样的变化?一、 信息社会及其特征曾几何时, 二维码进入了我们的视野。去餐厅用餐, 扫一扫餐桌边的二维码可以完成在线点菜、 下单、 付款
14、; 去公园游玩, 扫一扫植物上挂的二维码, 可能会看见一段图文并茂的介绍, 也可能会连接一段视频, 呈现它的名称、 科属、 形态特征、 分布区域、 主要价值等信息; 扫一扫食品包装上贴的二维码, 可以追溯食品的制造日期、 食用期限、 原产地、 生产商等信息二维码的应用还有很多。智能手机和二维码, 已经成为人们日常工作、 学习和生活中使用极为频繁的信息工具和交互方式。我们今天所处的时代, 和2 0世纪9 0年代相比, 已经发生了天翻地覆的变化。以观看电视节目为例, 在那个年代, 人们通常只能通过初期的有线电视( 或通过天线接收信号的无线电视) 来收看数量极为有限的新闻和影视节目。电视台播什么节目
15、, 观众只能被动地看什么节目, 如果错过了播出时间, 就只能等重播或者无法观看节目了。4华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统分析归纳以我们的学习与日常生活为例, 从今昔对比的角度去发现和寻找它们发生了怎样的变化。1. 请你与小组同伴围绕表 1. 1中列出的部分事例进行讨论, 并将讨论结果整理汇总后以关键词的方式填入表格。表 1 . 1 今昔学习与生活方式对照表学习和生活需求举例2 0世纪 9 0年代的处理方式今昔不同之处收看电视节目在电视机前等待电视台播放节目例如: 利用手机随时随地在线观看、多次回放等查阅文献资料去图书馆或书店查阅纸质书刊买衣服跑很多商场、店铺依次挑选、试穿就医去医院的
16、收费窗口排队挂号、付费,再去专窗排队取检查报告消费付款在消费现场用现金支付社交交友一般会在认识的人群里展开,通过电话、书信交往出行规划查纸质地图、看站牌等2. 请归纳填写在表 1. 1中的内容, 列举出现频率较高的关键词。3. 这些关键词体现出当今人们在解决学习和生活需求问题时, 大多会采用什么手段和工具? 人们的学习和生活方式因此呈现怎样的特点? 推动人们学习和生活方式改变的主要原因是什么?观察表1 . 1中填写的关键词可以发现, 我们现在更多地利用智能手机、 平板电脑等移动终端作为工具, 借助在线学习平台、 文献检索、网上购物、 社交软件、 网上挂号、 在线支付等系统, 享受着技术变革带给
17、我们的便利。“ 移动终端” “ 信息系统” “ 在线” 和“ 上网” 成为我们今天学习和生活的重要工具和手段。现代信息技术的快速发展和深度应用将我们带入一个新的时代。5 华东师范大学出版社信息系统与社会1 . 信息社会农耕技术的出现使人类社会从狩猎采集进入了农业社会, 蒸汽机的出现又使人类从农业社会进入了工业社会。技术总是在推动社会的发展, 信息技术也不例外。首先是新的信息技术的出现, 然后是信息技术推动产业创新, 接下来是信息技术和产业创新对它周边的产业和其他社会领域的高渗透和全覆盖, 进而引发社会生产力和社会结构的重大变化, 最终促成人类进入信息社会。体验思考请通过查找文献、 咨询专业人士
18、等途径, 任选工业、 农业、 金融、 医疗、 教育、 交通、 政务等领域中的一个, 了解信息技术在该领域的应用有哪些。通过相互交流, 是否能印证在上文中提到的“ 信息技术和产业创新对它周边的产业和其他社会领域的高渗透和全覆盖” ?关于信息社会的研究至今仍没有形成公认的、 系统的理论体系。目前较为流行并得到国际社会广泛接受的关于信息社会的定义, 是在2 0 0 3年日内瓦信息社会世界峰会所发表的 原则宣言 中所做出的界定。该 原则宣言 指出: “ 信息社会是一个以人为本、 具有包容性和面向全面发展的社会。在此信息社会中, 人人可以创造、 获取、 使用、 分享信息和知识, 使个人、 社会和各国人民
19、均能充分发挥各自的潜力, 促进实现可持续发展并提高生活质量。 ” 上述定义从个人和社会的视角对信息社会进行了界定, 揭示了信息社会所特有的广泛内涵: 以人为本、 包容性、 全面发展是信息社会的基本原则; 信息社会是可持续发展的社会; 信息和知识成为信息社会最重要的资源。我国国家信息中心在2 0 1 7全球、 中国信息社会发展报告 中给出了更为具体的界定: “ 所谓信息社会, 是指以信息活动为基础的新型社会形态和社会发展阶段。这里所说的信息活动, 包括与信息的生产、 加工、 处理、 传输、 服务相关的所有活动, 这些活动渗透进人类的政治、 经济、 社会、 生活、 文化等各个领域, 并逐步成为人类
20、活动的主要形式。 ” 该报告同时指出: “2 0 1 7年, 全国有深圳、 广州、 北京、 上海、 珠海、宁波等3 8个城市( 含直辖市) 已经进入信息社会。 ”信息社会从本质上而言是“ 以信息活动为基础” 的社会。在信息社会里, 农业生产、 工业生产仍然很重要, 但工具、 方式、 内容已经很大6华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统程度上信息化了。还是以观看电视节目为例, 从工具的视角看, 不仅可以在电视机前观看, 还可以利用计算机、 智能手机、P A D等终端设备观看, 减少了对时间、 空间的条件限制; 从交互方式的视角看, 它改变了以往被动的单向观看模式, 实现了按需观看、 随看随停
21、、 多次回看、 边看边点评等强交互方式; 从内容生产的视角看, 不仅有各家电视台播送的电视节目, 还有各种网络平台提供的视频资源, 甚至还有自媒体制作的微视频, 丰富了视频资源的内容和数量。以上这些全新的观看体验, 都源自于数字化传输技术的发展。从这个案例中, 我们可以感受到“ 人人可以创造、 获取、 使用、 分享信息和知识” 的时代正在来临。2 . 信息社会的特征在信息社会中, 每个人都生活在复杂的信息网络里面, 现实空间与虚拟空间相互交织形成了一个全新的社会环境。我们在虚拟空间里面留下的种种印迹都可能被保留, 形成了数字世界里面“ 我” 的“ 画像” , 并可以通过“ 画像” 来分析“ 我
22、” 的爱好、 习惯等等。我们发现, 数字世界中的“ 我” 和现实世界中的“ 我” 相互融合, 在改变我们的生活、工作和学习的同时, 也塑造出一种全新的生存与发展方式。我国国家信息中心在2 0 1 7全球、 中国信息社会发展报告 中指出, 信息社会具有信息经济、 网络社会、 在线政务和数字生活四个特征。（1） 信息经济信息经济是指以信息与知识的生产、 分配、 拥有和使用为主要特征的经济形态。信息经济是决定信息社会发展水平高低的最主要因素。正是信息技术的应用, 极大地提高了信息与知识的生产和创造能力, 降低了获取信息与知识的成本, 加快了信息与知识的传播和扩散,提升了人们利用信息与知识的能力。例如
23、, 社会上存在着巨大的资源闲置情况, 解决这个问题的一个思路是通过互联网将这种闲置的资源进行“ 共享” 。比如, 一些网络平台以“ 网约车” “ 顺风车” 的方式, 为“ 乘客” 与“ 司机” 搭建信息匹配平台, 充分利用了“ 汽车” 与“ 司机” 这样的社会资源。当然, 这种“ 自由”和“ 松散” 的结合, 也带来了一定的安全隐患, 需要在政府治理和企业治理两个层面加以制约。再如, 将智能快递箱部署在小区公共位置,快递员根据操作指引将快件放入箱内, 快递箱后台系统会以短信的方式告知收件人取件密码, 收件人回到小区后, 输入取件密码即可7 华东师范大学出版社信息系统与社会取件, 这也是利用网络
24、平台实现资源共享的一个案例, 如图1 . 1所示。 图 1 . 1 住宅小区内的智能快递箱 （2 ） 网络社会网络化是信息社会最为典型的社会特征。网络社会主要表现在两个方面: 一是信息服务的可获得性, 高速、 泛在、 便宜、 好用的信息基础设施全面普及是网络社会的基本要求; 二是社会发展的全面性,由于人们的需求层次从基本的衣食住行需要转变为对健康生活的需求以及对人与自然和谐发展的追求, 在信息社会里城市将提供更多的医疗健康服务, 更加强调生态环境保护, 越来越多的人将充分享受现代城市的文明生活。我国也非常重视信息基础设施的全面普及, 以提升信息服务的可获得性。工业和信息化部公布的2 0 1 9
25、年通信业统计公报 数据显示:2 0 1 9年, 新建光缆线路长度达到4 3 4万千米, 全国光缆线路总长度达到4 7 5 0万千米; 全国净增移动通信基站1 7 4万个, 总数达到8 4 1万个, 其中4 G基站总数达到5 4 4万个;5 G网络建设顺利推进,在多个城市已实现5 G网络的重点市区室外的连续覆盖, 并协助各地方政府在展览会、 重要场所、 重点商圈、 机场等区域实现室内覆盖。（3 ） 在线政务在线政务是充分利用现代信息技术实现社会管理和公共服务的新型政府治理模式。在现代信息技术的支撑下, 在线政务具有科学决策、 公开透明、 高效治理、 互动参与等方面的特征。8华东师范大学出版社第一
26、章信息社会与信息系统探究活动请你按照下面提供的方法和步骤浏览你所在城市的政府网( 如图 1. 2所示) , 并完成相关体验。图 1 . 2 上海市人民政府网首页1. 利用搜索引擎搜索“ 政府网” , 选择并打开你所在城市的政府网。2. 浏览网站内容, 填写表 1. 2 。表 1 . 2 政务信息归纳能知晓的信息能参与的政务能办理的业务3. 根据列举的政府网上可见的社会管理或公共服务内容, 谈谈对在线政务的认识。（4 ） 数字生活“ 数字生活” 这一特征, 在观看空中课堂和利用在线学习平台学习的过程中, 我们已经非常清晰地感受到了。信息技术广泛应用于人们日常生活, 人们的生活方式和生活理念发生了
27、深刻变化。“ 数字生活”9 华东师范大学出版社信息系统与社会主要体现在: 一是生活工具数字化, 网络和数字产品成为人们的生活必需品, 传统生活用品的技术与信息含量越来越高, 成为每个人日常生活中必不可少的信息终端; 二是生活方式数字化, 人们的工作将更加弹性化和自主化, 终身学习与随时随地学习成为可能, 网络购物成为主流消费方式, 人际交往范围与空间无限扩大; 三是生活内容数字化, 人们的生活内容以创造、 处理和分配信息为主, 学习内容更加自主化与个性化, 信息成为重要的消费内容, 数字化内容成为多数人娱乐活动的首选。探究活动港口装卸从工人肩挑手提, 到使用“ 机械抓斗” 替代一部分人工劳作,
28、 再到智能码头实现自动化、 无人化操作, 因为信息技术的应用和发展, 使这个曾经的劳动密集型行业, 正逐渐转向科技密集型。由此带来的, 是很多传统工作和职业面临着重组或消亡, 同时也催生出越来越多的新型岗位。根据你对信息社会及其特征的理解开展以下问题的探究: 1. 请探讨: 未来哪些行业会逐渐消亡? 又会催生出哪些新的行业? 试说明原因。2. 请你分析这一现象体现了信息技术对社会发展产生了怎样的影响, 我们应如何顺应这样的发展。二、 信息技术及其发展在社会高度信息化的今天, 只需手持智能手机、 平板电脑等移动终端, 就可以获得很多便利: 网上订餐让你享受便捷高效送货上门的美食; 预约挂号可以让
29、你提前选定心仪的医生并省去了排队挂号, 缩短了候诊时间; 导航设备能根据当前位置设计最佳行程路线; 公交查询系统为你提供车辆到站的时间。我们生活在一个充满数字信息的世界里, 时刻都可以感受到信息技术给社会发展带来的巨大影响。探究活动背景材料: 目前世界上最大的自动化集装箱码头 上海洋山深水港四期智能集装箱码头( 如图 1. 3所示) , 共建设了 7个集装箱泊位, 集装箱码头岸线总长 2 3 50米, 设计年吞吐能力初期为 40 0万标准箱, 远期为 6 3 0万标准箱, 可实现 2 4小时作业, 通过远程操控、 自动操控, 不仅码头效率比过去有质的提升, 还能实现二氧化碳排放量下降 10 %
30、 以上。如此规模巨大、 每天货运吞吐量惊人的码头几乎“ 空无一人” , 全智能是洋山港自动化码头的最大亮点。在忙碌而井然有序的码头上, 一批智能“ 搬运工” 自动导引车( 如图 1 . 4 1 0华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统所示) 穿梭不停, 它配有智能控制系统, 可以根据实时交通状况提供最优路线, 遇到运行路线拥堵, 系统便会重新规划路线。除了无人驾驶、 自动导航、 路径优化、 主动避障外, 还具有自我故障诊断、 自我电量监控等功能。图 1 . 3 洋山深水港码头图 1 . 4 自动导引车请和你的同伴一起思考和探索: 1. 如果这项工作让足够多的搬运工来完成, 如何安排? 如果
31、你是其中的一员, 如何能做到快速( 选择最优路径) 和安全( 主动避障) ?2. 根据对“ 人是如何解决问题的” 的思考, 尝试从“ 自动导航、 路径优化、 主动避障” 三个动作中任选一个分析自动导引车是如何做到的。上海洋山深水港的自动导引车, 之所以可以做到“ 自动导航、 路径优化、 主动避障” , 一定离不开信息技术的支持。那么什么是信息技术呢?1 . 信息技术在本节的学生活动中, 通过类比“ 人是如何解决问题的” , 我们对“ 如何利用信息技术工具解决问题” 有了自己的判断和推测, 得出的结论可能各不相同, 但至少对信息技术“ 能够实现什么” “ 可能支持什么”有了一定的思考。下面以“
32、主动避障” 为例, 来分析人和机器是怎样解决问题的。人在搬运货物的时候如果想要避免撞到其他的人或物品, 首先要感知外部的信息, 即通过视觉、 听觉等器官来了解周边的环境。其次, 通过已有的知识和经验, 判断继续行走是否会碰到障碍物, 如果不会, 就继续行走; 如果会, 则通过加快或放慢速度、 停止行走或1 1 华东师范大学出版社信息系统与社会改变行走的方向来达成避让的目的。若是要改变行走的方向, 则需要通过目测目的地所在位置以及判断哪些道路比较畅通来重新规划行走路线。由此推测, 自动导引车要完成“ 主动避障” 这个行为, 一样需要感知外部的环境信息; 然后对感知的信息进行加工或计算; 根据加工
33、或计算的结果, 控制行车速度或行车方向。如果要改变行车路径, 需要和远程的智能控制中心进行信息通信以全面了解路况, 完成重新规划最优路径的操作。如上分析, 信息技术主要是指利用计算机技术和现代通信技术,实现获取信息、 加工信息、 传递信息、 使用信息等的相关技术。2 . 信息技术的发展图 1 . 5 我国最早的可识文字信息技术的发展历史悠久, 从一般意义上说的信息技术在远古时代就有了。大约3 5 0 0 0 5 0 0 0 0年前, 人类产生了原始的语言。语言的产生是人类文明史上最伟大的革命, 但由于语言是不可储存的, 当时人们的很多信息就没有流传下来。约5 0 0 0年以前, 人类发明了文字
34、, 图1 . 5呈现了我国最早的可识文字。文字的产生, 可以使信息更长久地保存下来, 并且传播得更远。公元1 0 5年, 我国东汉时期, 蔡伦发明了造纸术; 公元6 2 0年前后, 我国发明了雕版印刷术; 宋朝时期, 毕昇在刻板印刷的基础上发明了活字印刷。显然, 纸的发明和印刷术的广泛使用, 使信息的传递、 保存更为简便, 从而加强了人类处理信息的能力, 初步实现了广泛的信息共享。1 8 3 7年世界上出现第一台有线电报机,3 8年后诞生了电话,1 9 2 5年英国首次开播电视。现代意义上的信息技术, 正是在电信革命之后才产生和发展起来的。通用电子数字计算机的出现从根本上改变了人类加工信息的手
35、段, 增强了人类大脑及感觉器官加工利用信息的能力。2 0世纪6 0年代, 网络传播革命真正拉开序幕, 感测技术的研究也越来越受到重视。最近几十年来, 在计算机技术的支持下, 微波通信、 卫星通信、 移动通信、 计算机网络等通信技术得到了蓬勃的发展, 感测技术向着微型化、智能化的方向发展, 人类感知信息、 处理信息和利用信息的能力达到了空前的高度。1 2华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统信息技术的革命, 带动了不同时期社会经济的发展, 推动了社会文明的进步。未来信息技术的发展, 不仅仅是信息领域各分支技术的纵向升级, 也更加关注信息技术与其他领域或行业的融合。随着网络互联的移动化和泛在化
36、, 未来信息网络发展的一个趋势是实现物与物、 物与人、 物与计算机的交互联系, 将互联网拓展到物端, 通过泛在网络形成人、 机、 物三元融合的世界, 进入万物互联时代。各种智能应用的建设, 让无处不在的计算机、 物联网、 数据分析、云计算、 大数据、 人工智能等信息技术更为普适化, 任何人在任何地方都可以用信息技术为生活、 学习和工作服务。信息技术会高度智能化, “ 智能” 是一个动态发展的概念, 其本质上是计算机化, 即“ 智能系统” 不是固定僵硬的系统, 而是能自动执行程序、 可编程可演化的系统, 更高的要求是具有自学习和自适应功能, 如机器学习、 人工神经网络等。近年来, 我国信息技术的
37、发展成就显著。在计算机技术方面, 高性能计算机保持世界领先水平, 我国自主研发的超级计算机长期占据全球超算榜单的前列位置; 在通信技术方面, 我国已成为5 G等标准制定的主导者之一,5 G研发有望进入全球领先梯队; 在量子通信方面,我国成功发射了世界上首颗量子科学实验卫星“ 墨子号” 并圆满实现了预定目标, 世界首个远距离量子保密通信骨干网“ 京沪干线” 通过总技术验收; 在人工智能方面, 我国语音识别、 自然语言处理、 人脸识别等领域的人工智能技术应用达到了国际领先水平。作业练习图 1 . 6 电子交通路况指示牌1. 与现代信息技术同时崛起的还有现代生物技术、 纳米技术、 航天技术、 海洋技
38、术等, 新的社会形态为什么是信息社会而不是别的社会?2. 说说你对“ 移动终端” “ 信息系统” “ 在线” 这几个词的理解。3. 在高架路段上常常可以看见各种电子交通路况指示牌( 如图 1. 6所示) , 有的指示牌提示高架道路主要路段的交通状态, 有的指示牌可以告知前方路段交通状态或到达相关地点所需的时间等。驾驶员阅读指示牌的信息, 就能事先知道前方道路是畅通、 拥挤还是堵塞。请分析信息技术是如何支撑电子交通路况指示牌正常工作的。1 3 华东师范大学出版社信息系统与社会知识延伸信息社会的发展水平 中国信息社会测评报告 中指出, 信息社会发展水平可以用“ 信息社会指数” ( i n f o
39、r ma t i o n s o c i e t y i n d e x , I S I ) 来度量。I S I的取值范围在 0与 1之间, I S I越高, 表明信息社会发展水平越高。以 I S I为阶段划分的标准, 我们可以将信息社会的发展过程划分为两大阶段, 即信息社会的准备阶段( 0I S I0 . 6 ) 和信息社会的发展阶段( 0 . 6I S I1) 。信息社会发展过程的划分见表 1. 3 。表 1 . 3 信息社会发展过程划分发展过程准备阶段发展阶段起步期转型期初级阶段中级阶段高级阶段信息社会指数(I S I )0 . 3以下0 . 30 . 60 . 60 . 80 . 80
40、 . 90 . 9以上基本特征信息 技 术 初 步应用信息 技 术 应 用扩散加速,实效开始显现信息 技 术 的 影响逐步深化经济、社会各领域都 发 生 了 深刻的变化基本实现包容的社会面临问题基础 设 施 跟 不上需求发展不平衡互联互通问题,实用性问题包容性问题进一步的技术突破与创新应用1 4华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统第二节信息系统物质、 能源和信息是人类社会发展的三大资源, 信息社会的重要特点之一是对信息资源的充分开发和利用。实际上, 对信息资源的开发、 利用和管理的主要方式是构造各种各样的信息系统。例如, 在线学习系统、 订餐系统、 校园一卡通系统等, 都与我们的学习和生
41、活息息相关, 信息系统这个名词越来越频繁地出现在人们的视野中, 正逐渐成为人们关注的热点。体验思考智能公交系统可以提供公交车辆的定位、 线路跟踪、 到站预测、 电子站牌信息发布、 油耗管理等功能,具有对公交线路的调配和服务能力, 实现人力、 运力资源在更大范围内的动态优化和配置, 降低公交运营成本, 提高调度应变能力和服务乘客水平, 推动智慧交通与低碳城市的建设。思考： 智能公交系统的建设, 为城市居民提供了哪些公交信息服务? 除了智能公交系统以外, 找一找身边其他的智能应用系统。一、 典型信息系统的功能及组成乘坐公共交通工具是我们最常见的出行方式。在公交查询系统出现以前, 大多数人可能都碰到
42、过公交车长时间不到站的情况, 感受过在公交车站翘首企盼的焦虑心情。而现在, 我们只要打开相关的移动应用程序, 输入公交线路、 方向和目标站点信息, 就可以查询到公交车预计到站时间, 并据此来准确把握何时迈出家门, 避免错失和不必要的等待。智能公交系统是一个十分复杂的智能应用系统, 涉及的因素很多, 例如对车辆的定位和管理、 对驾驶员的调配和管理、 对公交车场和公交车站的监控和管理等, 因此在智能公交系统之下包括多个子系统, 每个子系统既发挥着各自不同的作用又协同工作, 最终实现对公交线路的调配和对乘客的服务。我们选取“ 智能公交” 领域内的“ 公交查询系统” 作为观察对象, 来剖析和了解信息系
43、统的工作过程。1 5 华东师范大学出版社信息系统与社会探究活动图 1 . 7 公交站点电子显示屏许多公交站点旁竖立的显示屏为候车的人们提供了确切的信息, 如图 1. 7所示。还有许多支持公交查询的移动应用程序, 也可以提供大部分公交车运行的实时信息。1. 请在移动终端上安装可以提供公交查询的移动应用程序, 查看公交查询系统的操作界面和主要功能; 在公交查询系统中输入你最常乘坐的一路公交车, 选择行车路线和准备乘车的站点, 查看到达该站点的车辆信息。2. 请分析: 剩余站数和预计到达时间是如何计算出来的? 我们需要哪些数据来完成计算? 这些数据是从哪里获得的? 又是如何呈现在你的移动终端上的?3
44、. 如果你是公交查询系统的设计者, 结合上面的“ 数据” 分析, 你认为该系统有哪些功能? 可以用哪些技术支持这些功能的实现? 试将思考结果填写到表 1. 4中。表 1 . 4 公交查询系统的功能和组成要素功能(举例)支撑该功能实现的组成要素1 . 公交查询系统的工作过程简单地说, 公交查询系统是为满足乘客的出行需求而研发的提供公交车辆实时信息的信息系统。图1 . 8显示的是“ 上海公交查询” 中呈现的7 1路公交车“ 申昆路枢纽站” 方向上“ 黄陂北路” 站即将到站的车辆信息, 包括车牌号、 距离本站的剩余站数和时间等。1 6华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统图 1 . 8 7 1路
45、公交车信息查询 以显示距离本站的剩余站数为例, 要想获得这样的结果, 需要知道该公交车“ 申昆路枢纽站” 方向上每一个站点的先后次序和名称, 以及正在行驶的这辆公交车当前的位置信息。假设我们预先给公交车安装了定位系统, 通过定位系统就可以将当前位置信息传送给监控管理中心。监控管理中心根据位置信息就可以判断出公交车正在哪个站点上或在哪两个站点之间, 之后通过与“ 黄陂北路” 站做比较, 计算得出剩余站数, 最后将计算结果发送到申请查询的移动终端上。实际上, 可能有很多人在这座城市的不同地方使用这个系统查询各路公交车在各个站点的到站信息, 而系统也不可能等到有用户查询的时候才去获取相关信息。所以,
46、 每一辆公交车每一个行驶方向上的站点信息一定是事先存放在系统里面, 然后系统实时获取每辆车的位置信息并及时保存下来。接到用户的查询请求后, 根据用户的需求,计算出距离目标站点最近车辆的剩余站数, 并将结果返回到用户的移动终端上。综上所述, 公交查询系统接收到终端查询请求后的工作过程为: 首先, 利用各种输入设备从外部采集各公交车的基础数据; 然后, 将采集的数据通过通信网络传输到监控管理中心, 完成对数据的存储和加工处理; 最后, 将处理后的信息通过通信网络传输到站点的显示设备或用户的终端设备上, 如图1 . 9所示。1 7 华东师范大学出版社信息系统与社会图 1 . 9 公交查询系统示意图2
47、 . 公交查询系统的功能和组成从公交查询系统的工作过程可以看出, 公交查询系统包括信息采集和输入、 传输、 存储、 处理、 输出和利用等功能, 如图1 . 1 0所示。图 1 . 1 0 公交查询系统的功能公交查询系统需要哪些组成要素来支撑这些功能的实现? 以“ 信息采集” 为例, 要采集和输入的信息包括: 每一条公交线路的信息, 如首末班车时间、 站点名称; 每一辆公交车的基本信息, 如车牌号、 行驶线路; 行驶中的公交车辆信息, 如班次、 目前的地理位置、 行驶的速度等; 用户需要查询的信息, 如公交线路、 方向、 站点, 等等。表1 . 5列出了为支持信息采集功能的实现所需要的组成要素。
48、表 1 . 5 支持信息采集功能实现的组成要素需要采集和输入的信息及方式(举例)支撑该功能实现的组成要素通过人工输入的方式输入每一条公交线路、每一辆公交车的基本信息人工输入(人)首末班车时间、站点名称(数据)车牌号、行驶的公交线路(数据)1 8华东师范大学出版社第一章信息社会与信息系统(续 表)需要采集和输入的信息及方式(举例)支撑该功能实现的组成要素通过公交车上安装的车载定位系统获取公交车的当前位置信息车载定位系统(硬件和软件)车辆所在位置(数据)通过移动终端设备上安装的移动应用程序获取用户的公交查询信息用户(人)移动终端(硬件)移动应用程序(软件)查询的公交线路、方向和站点(数据)从系统的
49、其他功能实现来看, 数据传输需要网络环境的支持( 数据、 硬件、 软件) ; 数据存储需要将数据以一定的组织形式存放在计算机或存储设备中( 数据、 软件、 硬件) ; 数据处理需要系统设计者根据需求开发专门的程序, 利用计算机来实现对数据的加工处理( 人、 软件、硬件、 数据) ; 信息输出需要将数据处理结果在终端设备、 电子显示屏上呈现( 数据、 硬件、 软件) 。综上所述, 我们可以归纳出公交查询系统是由硬件、 软件、 数据和人四个要素组成的。二、 信息系统及其应用的发展公交查询系统是我们可以切身体验的信息系统的一个例子。像这样的信息系统, 生活中随处可见。探究活动节假日外出旅行, 可以利
50、用计算机登录相关网站、 利用移动终端下载并登录相关移动应用程序, 来预先完成许多准备工作( 如图 1. 11所示) : 根据出行目的地信息, 在各种提供旅游服务的系统中查看旅游攻略, 选择喜欢的景点预购门票; 根据出行方式, 在铁路客户服务中心( 铁路 12 3 0 6 ) 查看和预订车票, 或者在各航空公司官网、 专门的机票订购系统预订机票, 以及提前办理网上值机; 根据个人喜好, 在各种提供宾馆预订服务的系统中预订宾馆、 民宿。此外, 还可以在各种提供“ 天气预报” 查询的系统中, 预知目的地未来一周甚至 15天的天气情况, 以便准备合适的行装; 在地图导航系统中, 查询、 选择和规划好出
