《計算機操作系統(tǒng)》教學(xué)設(shè)計范文
作為一位無私奉獻的人民教師，時常需要編寫教學(xué)設(shè)計，教學(xué)設(shè)計把教學(xué)各要素看成一個系統(tǒng)，分析教學(xué)問題和需求，確立解決的程序綱要，使教學(xué)效果最優(yōu)化。那么優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計是什么樣的呢？以下是小編為大家整理的《計算機操作系統(tǒng)》教學(xué)設(shè)計范文，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。
操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心組成部分，是計算機系統(tǒng)硬件平臺中的第一層系統(tǒng)軟件，也是計算機及其相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)理論課，這既使這門課程的教學(xué)學(xué)習(xí)存在非常大的困難和困惑，又使其無論在教學(xué)、科學(xué)研究和項目開發(fā)中都處于非常重要的地位。
一、課程教學(xué)難點
1、理論性強
該課程教學(xué)內(nèi)容理論性強、概念抽象、涉及知識面廣，學(xué)生時其整體實現(xiàn)思想和技術(shù)往往難以理解，學(xué)習(xí)時有較大難度，大部分學(xué)生有一種畏難情緒。因此學(xué)生很容易陷入疲于記憶的狀態(tài)，忽略了對課程各部分間關(guān)系和課程教學(xué)目標的把握。因而該課程是計算機專業(yè)中教師“最難教”，學(xué)生“最難學(xué)”的課程之一。
2、學(xué)習(xí)效果見效不快
很多學(xué)生對學(xué)后有立竿見影效果的課程興趣較大，如程序設(shè)計語言，學(xué)生學(xué)會了便很快可以就某個問題編寫程序上機運行，頗有成就感；而對諸如操作系統(tǒng)這樣原理性強，實驗要求高，設(shè)計一個操作系統(tǒng)又不現(xiàn)實的課程，一些學(xué)生因感覺學(xué)習(xí)后效應(yīng)不會立即顯現(xiàn)而對課程重視度較低。
二、教學(xué)目標
操作系統(tǒng)是目前最復(fù)雜、技術(shù)含量最高的軟件，在計算機專業(yè)軟、硬件課程的設(shè)置上起著承上啟下的作用，其中的許多設(shè)計思想、技術(shù)和算法都可以推廣和應(yīng)用到大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計，以及其他領(lǐng)域。因此，其教學(xué)目標應(yīng)重在培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握計算機操作系統(tǒng)的基本工作原理、設(shè)計技術(shù)及設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)系統(tǒng)軟件和大型應(yīng)用軟件的意識和能力，同時還要讓學(xué)生了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新思想、新技術(shù)和發(fā)展研究動向。
三、課程知識體系設(shè)計
鑒于以上課程教學(xué)難點，教師若能從繁雜抽象的理論中理出一個脈絡(luò)清晰的課程知識體系呈現(xiàn)給學(xué)生，將為有效達到教學(xué)目標要求起到事半功倍的作用。該課程教學(xué)內(nèi)容有縱、橫兩條主線，縱線主要指操作系統(tǒng)各功能的設(shè)計思想、處理機制，橫線主要指功能實現(xiàn)的具體技術(shù)方法、不同環(huán)境下的實現(xiàn)差異。因此，整個課程知識體系可按縱、橫兩條線展開，遵循知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，從知識模塊、知識單元和知識點3個層次來設(shè)計。其中知識模塊代表特定學(xué)科子領(lǐng)域，可包括若干知識單元；知識單元代表知識模塊中的不同方向，可包括若干知識點；知識點代表知識模塊中單獨的主題，是教學(xué)活動中傳遞教學(xué)信息的基本單元。
1、縱向功能線
本文的縱向功能線是從資源管理功能出發(fā)來設(shè)計，通過基于操作資源管理功能的知識建構(gòu)，學(xué)生能明確所學(xué)內(nèi)容在知識體系中的層次、位置、關(guān)系。此處為使結(jié)構(gòu)更清晰，按操作系統(tǒng)資源管理功能出發(fā)的縱向功能線細化為進程管理、處理機管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口六個知識模塊，由此設(shè)計的縱向功能線知識結(jié)構(gòu)如下：
�。�1）進程管理知識模塊包括進程概念、進程調(diào)度、進程互斥、進程同步、進程通信、進程死鎖各知識單元。進程概念包含進程特征、進程狀態(tài)與轉(zhuǎn)換、進程控制各知識點；進程調(diào)度包含調(diào)度時機、調(diào)度算法、調(diào)度過程各知識點；進程互斥包含與時間有關(guān)的錯誤、臨界資源與臨界區(qū)、臨界區(qū)使用原則、臨界區(qū)互斥訪問的解決途徑、臨界區(qū)互斥訪問的解決途徑各知識點；進程同步包含信號量同步機制、生產(chǎn)者與消費者問題、讀者與寫者問題、哲學(xué)家進餐問題各知識點；進程通信包含忙等待策略、睡眠和喚醒策略、消息傳遞策略各知識點；進程死鎖包含產(chǎn)生原因、必要條件、解決途徑各知識點。
�。�2）處理機管理知識模塊包括分級調(diào)度、調(diào)度算法、算法評價各知識單元。分級調(diào)度包含作業(yè)調(diào)度、交換調(diào)度、進程調(diào)度各知識點；調(diào)度算法包含作業(yè)調(diào)度算法、進程調(diào)度算法各知識點；算法評價包含作業(yè)調(diào)度算法評價、進程調(diào)度算法評價各知識點。
�。�3）存儲器管理知識模塊包括存儲管理功能、存儲管理方案各知識單元。存儲管理功能包含內(nèi)存分配與回收、地址映射、內(nèi)存共享、內(nèi)存保護、內(nèi)存擴充各知識點；存儲管理方案包含分區(qū)存儲管理、頁式存儲管理、段式存儲管理、段頁式存儲管理各知識點。
�。�4）設(shè)備管理知識模塊包括數(shù)據(jù)傳送控制方式、并行技術(shù)各知識單元。數(shù)據(jù)傳送控制方式包含程序直接控制方式、中斷方式、DMA方式、通道控制方式各知識點；并行技術(shù)包含通道技術(shù)、中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)、分配技術(shù)、虛擬技術(shù)各知識點。
（5）文件管理知識模塊包括文件結(jié)構(gòu)、文件存儲空間管理、文件目錄管理、文件存取控制各知識單元。文件結(jié)構(gòu)包含文件邏輯結(jié)構(gòu)與文件存取、文件物理結(jié)構(gòu)與存儲設(shè)備各知識點；文件存儲空間管理包含空閑文件目錄、空閑塊鏈、位示圖各知識點；文件目錄管理包含文件目錄形式、文件共享與保護、目錄檢索各知識點；文件存取控制包含文件存取控制方法。
�。�6）用戶管理知識模塊包括命令接口和系統(tǒng)調(diào)用知識單元。命令接口包含脫機控制命令、聯(lián)機控制命令知識點；系統(tǒng)調(diào)用包含設(shè)備管理類命令、文件管理類命令、進程管理類命令、存儲管理類命令、線程管理類命令各知識點。
2、橫向技術(shù)線
操作系統(tǒng)知識點看似繁雜，但究其原理，在對不同系統(tǒng)資源功能進行管理時，所采取的`策略和方法有很多是相同的。因此通過對重要方法和機制進行貫穿式的橫向技術(shù)線，可使被條塊分割的教學(xué)內(nèi)容有效關(guān)聯(lián)起來；通過橫縱交錯的連接，可使看似離散的知識有穩(wěn)固而緊密銜接的結(jié)構(gòu)。從操作系統(tǒng)四種重要實現(xiàn)技術(shù)出發(fā)的橫向技術(shù)線包括中斷技術(shù)、共享技術(shù)、虛擬技術(shù)和緩沖技術(shù)。當然，有些技術(shù)在其它相關(guān)課程中已有介紹，也可看出其在整個計算機系統(tǒng)中的重要程度，由此設(shè)計橫向技術(shù)線知識結(jié)構(gòu)如下：
（1）中斷技術(shù)知識模塊是實現(xiàn)程序并發(fā)執(zhí)行與設(shè)備并行操作的基礎(chǔ)，它包括中斷類型、中斷優(yōu)先級、中斷事件各知識單元。中斷類型知識單元包括外中斷、內(nèi)中斷知識點；中斷優(yōu)先級知識點在不同的系統(tǒng)中有不同的規(guī)定；中斷事件知識單元包括進程創(chuàng)建與撤消、進程阻塞與喚醒、分時時間片、缺頁中斷與缺段中斷、I/O操作、文件操作各知識點。
�。�2）共享技術(shù)知識模塊是提高資源利用率的必然途徑，它包括處理機共享、存儲共享、設(shè)備共享、文件共享各知識單元。處理機共享包含進程的并發(fā)執(zhí)行；存儲共享包含外存儲器共享、內(nèi)存儲器共享知識點；設(shè)備共享包含SPOOLing系統(tǒng)；文件共享包含便于共享的文件目錄。：
�。�3）虛擬技術(shù)知識模塊是把一個物理實體變?yōu)槿舾擅嫦蛴脩舻倪壿媶卧�，使資源的用戶使用與系統(tǒng)管理相分離，從而提高資源利用率和安全性方，它包括虛擬處理機、虛擬存儲器、虛擬存儲器方法、虛擬設(shè)備、虛擬文件各知識單元。虛擬處理機包含多進程管理；虛擬存儲器包含地址轉(zhuǎn)換、中斷處理過程、置換知識點；虛擬存儲器方法包含頁式管理、段式管理、段頁式管理各知識點；虛擬設(shè)備包含設(shè)備共享；虛擬文件包含文件共享。
（4）緩沖技術(shù)知識模塊是異步技術(shù)的實現(xiàn)前提，可大大提高相關(guān)資源的并行操作程度，它包括存儲管理緩沖技術(shù)、設(shè)備管理緩沖技術(shù)、文件管理緩沖技術(shù)各知識單元。存儲管理緩沖技術(shù)包含快表；設(shè)備管理緩沖技術(shù)包含硬緩沖、軟緩沖、SPOOLing系統(tǒng)中的輸入/輸出井知識點；文件管理緩沖技術(shù)包含記錄成組技術(shù)、文件表的打開。
四、課程知識體系操作
知識體系的設(shè)計顯然要有必要的操作作為支持才能使其與學(xué)習(xí)者間進行互動，形成交流并達到知識的內(nèi)化。依據(jù)上述的知識體系設(shè)計，該課程教學(xué)可采用以下兩個步驟進行操作，一是以“核心拓展”的方式進行縱向功能學(xué)習(xí)，二是以“小組學(xué)習(xí)和共同學(xué)習(xí)相結(jié)合”方式進行橫向技術(shù)綜合學(xué)習(xí)。
“核心拓展”方式中核心指六大知識模塊，它們也是該課程的核心內(nèi)容，教師應(yīng)結(jié)合具體系統(tǒng)的具體實例以講授方式進行，講授過程中對于一些關(guān)鍵算法一定要以具體實例加以講解，不能照本宣科。“小組學(xué)習(xí)和共同學(xué)習(xí)相結(jié)合”方式可采用將多次出現(xiàn)的具體技術(shù)單獨提出來，討論哪些功能應(yīng)用了該技術(shù)。分小組，一個小組負責總結(jié)一項技術(shù)，然后以小組宣講共同討論的方式來加深技術(shù)對功能的應(yīng)用。
通過這兩個步驟的操作，整個課程的知識體系便可以橫、縱兩條線的形式清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，為培養(yǎng)學(xué)生從離散到系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和思維習(xí)慣創(chuàng)造條件。
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