4.2 信息系统的软件及其作用教学设计-2025-206学年粤教版高中信息技术必修二

4.2 信息系统的软件及其作用
一、教学分析
（一）教材分析
本节课是粤教版高中信息技术必修2《信息系统与社会》第四章“信息系统的软件与应用”的核心节次，在整本教材中起着承前启后的关键作用。学生在4.1节已经学习了信息系统的工作过程，对信息系统的“生命周期”和“输入-处理-输出-存储-控制”的基本工作机制有了初步认识。本节课程将引导学生深入探究支撑信息系统运行的软件层面，系统学习信息系统中基础软件（操作系统、数据库管理系统、中间件）的作用、应用软件的设计开发过程以及所需的开发工具与平台。这不仅是对信息系统理论的深化与具体化，更是培养学生系统分析能力、计算思维和数字化创新能力的核心环节，也为后续学习信息系统的安全、应用开发乃至选择性必修模块奠定坚实的理论与实践基础。
（二）学情分析
教学对象为高中二年级学生。
知识基础与经验：学生已掌握信息系统的基本组成、功能及工作过程，对计算机网络有初步了解。日常生活中，他们频繁使用各类应用软件（如APP、网页），对信息系统的外部功能有丰富的感性体验，但对支撑其运行的基础软件、应用软件的设计开发过程以及所使用的开发工具与平台缺乏系统认知。
认知特点与潜在困难：学生对信息技术兴趣浓厚，抽象思维和系统分析能力正在发展。但基础软件（如中间件）的概念可能较为抽象；应用软件的设计过程（如需求分析、模块设计）对其而言可能陌生且复杂；对开发工具与平台的多样性及其选择依据可能缺乏了解。部分学生可能难以将理论化的设计与熟悉的软件应用联系起来。
二、教学目标
（一）学科核心素养目标
核心素养要素 本节具体目标
信息意识 1. 能敏锐感知信息系统运行所依赖的软件层次，主动关注基础软件（如操作系统、数据库）在保障系统稳定高效运行中的重要作用。
2. 认识到应用软件的设计是一个系统化过程，并能关注主流开发工具与平台的发展趋势。
计算思维 1. 能运用分析、分解、建模等计算思维方法，理解基础软件的分工与协作关系，并初步描述应用软件的设计开发流程（如需求分析、设计、实现）。
2. 能尝试根据简单需求，选择适当的开发工具或平台进行初步的实践探索。
数字化学习与创新 1. 能利用数字化工具（如思维导图软件、在线开发平台）辅助学习，探究软件的设计过程，管理学习成果。
2. 能在小组协作中，体验简易应用软件的设计或原型实现，展现一定的数字化创新能力。
信息社会责任 1. 认识到软件开发的严谨性与协作性，培养工程思维和知识产权意识。
2. 了解软件安全的重要性，初步形成规范、安全地使用和开发软件的意识和责任感。
（二）传统三维目标
1.知识与技能
了解信息系统基础软件（操作系统、数据库管理系统、中间件）的作用。
了解应用软件的设计开发过程（主要阶段及任务）。
了解常见的应用软件开发工具与平台（如IDE、低代码平台）。
2.过程与方法
通过案例分析、小组探究、实践体验等活动，经历分析软件作用与设计开发过程的过程，培养系统分析与解决问题的能力。
通过使用数字化工具进行协作探究或简易开发，体验数字化学习与创新。
3.情感态度与价值观
感受软件技术的复杂性与创造性，培养严谨、细致的工程思维和乐于探索的精神。
关注软件发展带来的社会影响，初步形成信息社会责任意识。
三、教学重难点
教学重点：基础软件（操作系统、数据库管理系统、中间件）在信息系统中的作用；应用软件设计开发的主要阶段。
教学难点：理解中间件的作用及其在软件层次中的位置；将应用软件的设计开发过程与具体的开发任务建立有效联系。
四、教学方法
本课主要采用案例教学法、任务驱动法与小组合作探究法相结合的方式。通过真实案例引导学生探究，通过任务驱动学生主动建构知识，通过小组协作深化理解，辅以讲授法进行精要总结与提升。
五、教学过程
（一）课前阶段：自主预习与初步感知
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
自主预习与感知 1. 初步感知软件在信息系统中的重要性。
2. 思考一款熟悉的应用软件是如何被创造出来的。 1. 通过学习平台发布预习任务单和微课视频：
- 视频简要介绍一款流行应用（如微信、支付宝）的强大功能及其背后的软件支撑。
- 任务单包含引导性问题：“观察你手机或电脑上的一款常用软件，思考：这款软件的实现，除了我们看得见的界面，背后可能还需要哪些‘看不见’的软件支持？这样一款软件从想法到上线，大致会经历哪些步骤？” 1. 观看微课视频，阅读教材相关章节。
2. 思考引导性问题，记录观察结果和初步想法。 1. 激活学生已有经验，激发学习兴趣。
2. 为课堂深入探究做好铺垫，使学习更具针对性。
（二）课中阶段：探究新知、深化理解与应用迁移 (35-40分钟)
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
一、情境导入 (5分钟) 1. 回顾信息系统的工作过程。
2. 引出信息系统的“软件”层次，明确学习目标。 1. 快速回顾：提问“信息系统的基本工作过程包括哪五个环节？”
2. 情境创设：展示一款复杂的信息系统（如大型游戏、电商平台）的运行画面，并提问：“如此复杂流畅的系统体验，仅仅靠硬件本身能实现吗？背后有哪些‘软件’在默默支撑？”
3. 提出问题：“这些支撑性软件有哪些？它们各自起什么作用？”、“我们日常使用的应用软件又是如何被设计开发出来的？”、“开发者们使用哪些工具来建造软件？”
4. 揭示课题：明确本节学习内容——信息系统的软件及其作用，包括基础软件、应用软件设计过程和开发工具。 1. 回顾旧知，回答提问。
2. 观察画面，思考教师提出的问题，产生探究兴趣。
3. 明确本课学习任务。 1. 承上启下，建立知识联系。
2. 通过震撼的视听效果，激发学生的学习兴趣和求知欲。
3. 引导学生从“使用者”视角转向“设计者”和“剖析者”视角，自然引出课题。
二、新知探究 (18分钟) 1. 信息系统的基础软件及其作用（操作系统、数据库管理系统、中间件）。
2. 应用软件的设计开发过程（主要阶段：需求分析、设计、编码实现、测试、发布维护）。
3. 应用软件的开发工具与平台（IDE、低代码平台等）。 1. 讲解基础软件：结合图示（如分层架构图）和生动案例（如淘宝网），讲解：
- 操作系统 (OS)：管理硬件资源（CPU、内存、外设），为其他软件提供运行平台。比喻为“大管家”。（例：Windows, Linux, Android）
- 数据库管理系统 (DBMS)：高效、安全地管理数据的“仓库管理员”。负责数据的存储、检索、维护。（例：MySQL, Oracle）
- 中间件 (Middleware)：位于操作系统和应用软件之间，解决分布式环境下的互操作、通信、服务整合等问题的“连接器”和“粘合剂”。（例：Web服务器软件Tomcat, 消息队列）
- 强调协作关系：三者协同工作，共同支撑应用软件的运行。
2. 讲解应用软件开发过程：
- 采用流程图，结合一个简易应用（如“班级作业提交系统”）的开发故事，简述主要阶段：
需求分析：搞清楚“做什么”（功能、性能等要求）。
设计：规划“怎么做”（系统架构、模块设计、数据库设计、界面设计）。
编码实现：动手“建造”（编写代码）。
测试：确保“质量”（发现并修复缺陷）。
发布与维护：交付使用并“持续服务”（更新、升级）。
- 强调迭代性：过程非完全线性，常需回溯调整。
3. 介绍开发工具与平台：
- 集成开发环境 (IDE)：提供代码编辑、编译、调试等一站式服务的“工作台”。（例：Visual Studio Code, PyCharm, Eclipse）
- 低代码/无代码平台：通过图形化界面和模型驱动，降低开发门槛的“快速搭建工具”。（例：Mendix, 钉钉宜搭、腾讯微搭） 1. 聆听教师讲解，观察图示和案例剖析。
2. 理解基础软件的作用和开发过程各阶段的任务，认识开发工具。
3. 在学案或笔记上记录关键要点。 1. 系统、清晰地传授新知识，利用案例和比喻化解抽象概念。
2. 通过一个连贯的简易开发案例，帮助学生理解软件开发各阶段的衔接与迭代性，突破教学重点。
3. 奠定后续活动的知识基础。
三、活动一：小组探究——辨析基础软件作用 (10分钟) 1. 巩固对基础软件作用的理解。
2. 培养从案例中抽象软件层次的能力。 1. 布置任务：提供多个信息系统案例描述或图片（如“学校教务管理系统”、“在线视频平台”、“多人联网游戏”）。
2. 提出要求：请小组讨论，分析在每个案例中，操作系统、数据库管理系统、中间件可能分别承担了什么作用？尝试用比喻描述它们之间的关系。
3. 组织讨论与巡视：给予学生时间小组交流，教师巡视指导，引导思考。
4. 分享与点评：邀请小组代表分享讨论结果，教师进行精要点评和修正，特别是对中间件作用的解释。 1. 小组协作，分析案例材料。
2. 运用所学知识进行判断和辨析，讨论理由。
3. 小组代表分享讨论成果。
4. 倾听他组分享和教师点评，修正完善认识。 1. 巩固新知：在应用中对三种基础软件的作用进行辨析和再认，强化理解。
2. 培养能力：训练合作探究、分析比较和知识迁移应用的能力。
3. 突破难点：促进理解中间件的作用及其在软件层次中的位置。
四、活动二：任务排序与工具匹配——体验开发流程 (7分钟) 1. 巩固对应用软件开发过程的理解。
2. 了解开发工具与平台的适用场景。 1. 布置任务：将应用软件开发的主要阶段（需求分析、设计、编码实现、测试、发布维护）及其若干项具体任务（如“编写代码”、“进行用户调研”、“绘制界面原型图”、“查找程序bug”、“部署到服务器”）打乱顺序提供给学生（可用卡片或电子列表）。同时提供一些开发工具与平台的名称和图片（如VS Code, Git, MySQL, 墨刀, 腾讯微搭）。
2. 提出挑战：请小组合作，①将这些具体任务归入正确的开发阶段，并按逻辑顺序排列这些阶段；②尝试将提供的开发工具与可能主要使用的阶段进行匹配。
3. 组织协作与指导：小组合作完成任务排序和工具匹配，教师巡视并给予提示。
4. 简要分享与总结：快速核对正确顺序和匹配关系，并强调开发过程的迭代性和工具的选择性。 1. 小组协作，讨论任务归属、阶段顺序和工具匹配。
2. 将任务卡片拖拽或填写到相应的阶段中，并建立工具与阶段的联系。
3. 聆听教师总结，加深对开发流程和工具使用的整体性认识。 1. 巩固新知：通过动手操作，检验和强化对开发过程各阶段及其任务的理解，认识开发工具。
2. 培养思维：训练逻辑思维和系统化思考问题的方法。
3. 趣味化学习：通过排序和匹配游戏增加学习趣味性。
五、课堂总结与升华 (5分钟) 1. 回顾梳理本节课知识要点。
2. 强调软件工程思维与社会责任。 1. 知识总结：引导学生共同回顾信息系统的三层基础软件及其作用、应用软件开发的五个主要阶段以及常见的开发工具与平台。可通过思维导图形式板书总结。
2. 情感升华：
- 简述一个成功软件的背后是复杂的系统支撑和严谨的开发过程，凝聚了开发团队的智慧和协作。
- 强调软件安全、知识产权和规范开发的重要性，培养信息社会责任意识。
3. 布置课后任务：明确课后作业要求及提交方式。 1. 参与总结，回顾本节课的核心内容。
2. 理解软件开发的复杂性与社会责任。
3. 记录课后作业。 1. 强化知识记忆，构建清晰的知识框架。
2. 提升信息社会责任意识和工程思维，实现情感态度与价值观目标。
（三）课后阶段：拓展实践与反思
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
拓展实践与反思 1. 应用所学知识分析现实软件。
2. 反思学习过程，关注开发实践。 1. 布置分层作业：
- 基础题：选择一款你常用的手机APP或网站，分析其正常运行可能依赖于哪些基础软件（操作系统、数据库、中间件）的支持，并简要说明它们可能各自发挥了什么作用。
- 提高题（可选）：尝试为你设想的一个简易应用（如“班级图书共享小程序”）撰写一段极其简单的需求说明（至少列出2-3个核心功能），并思考它可能主要涉及开发过程的哪些阶段，可能会用到哪些类型的开发工具或平台。 1. 独立完成课后作业。
2. 可选做提高题。
3. 反思本节课的学习收获与疑问。 1. 巩固和应用课堂所学，将理论知识延伸到课外真实软件系统。
2. 满足不同层次学生需求，促进个性化学习和深度学习。
3. 引导学生关注技术背后的设计与思考。