《操作系统原理》教案.docxVIP

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计算机学院

教案

课程名称：

操作系统原理

开课部门：

计算机学院

开课学期：

2025--2026学年第一学期

授课班级：

24计科班

任课教师：

XXX

教师职称：

副教授

使用教材：

教材

作者

版社

操作系统原理教案设计

题目：操作系统概述（定义、目标与作用，发展历程与分类，操作系统基本特征，内核结构与运行环境）

授课时长：2学时（90分钟）

授课班级：24级计科班

主讲教师：XXX

学情分析

授课对象为本科计算机科学与技术专业大二学生已学习计算机组成原理、编程语言等基础课程，有一定计算机基础知识和编程能力。但操作系统原理课程较抽象，涉及计算机底层知识和系统级编程，对学生逻辑思维和抽象思维能力要求较高。大二学生好奇心强、学习积极性高，但自主学习能力和知识综合运用能力有待提高。因此教学中需结合实际案例和生动比喻，帮助学生理解抽象概念和原理，引导学生积极思考和参与课堂讨论。

教学目标

?掌握：操作系统的定义、基本特征，内核结构与运行环境。

?熟悉：操作系统的目标与作用，发展历程与分类。

?了解：操作系统在计算机系统中的重要地位和应用场景。

教学重点

1.操作系统的定义、目标与作用，明确操作系统在计算机系统中的核心地位和功能。2.操作系统的基本特征，包括并发、共享、虚拟和异步性，理解这些特征对操作系统设计和实现的重要性。3.内核结构与运行环境，掌握内核不同结构特点和内核态、用户态区别与转换机制。

教学难点

1.理解操作系统抽象概念，如操作系统基本特征中的并发、共享、虚拟和异步性，这些特性较抽象，学生难建立直观认识。2.掌握内核结构与运行环境，包括内核不同层次功能、内核态和用户态区别与转换机制，学生缺乏底层系统编程经验，理解有难度。

教学方法

1.讲授法：系统讲解操作系统定义、目标与作用、发展历程与分类、基本特征、内核结构与运行环境等理论知识，确保学生掌握基本概念和原理。2.案例教学法：列举生活中常见计算机设备和应用场景，如手机、电脑、智能家电等，分析操作系统在其中的作用和应用，帮助学生理解抽象概念。3.类比教学法：将操作系统与生活中常见事物类比，如将操作系统比作汽车控制系统，将内核态和用户态比作不同级别的工作人员权限，使学生更直观理解操作系统概念和机制。4.讨论法：组织学生分组讨论操作系统应用场景和发展趋势，激发学生思考和参与度，培养学生团队协作和交流能力。

板书设计

操作系统概述

?定义、目标与作用

?定义

?目标

?作用

?发展历程与分类

?发展历程

?分类

?基本特征

?并发

?共享

?虚拟

?异步

?内核结构与运行环境

?内核结构

?运行环境

教学过程

教师活动与教学内容

学生活动

教学意图

时间

课程导入

以生活中常见计算机设备如手机、电脑为例，展示不同操作系统界面与功能。如手机上可流畅玩游戏、看视频、聊天，电脑能进行复杂图形设计、编程等工作。引导学生思考这些功能实现背后操作系统所起作用，引出本节课主题——操作系统概述。

操作系统的定义、目标与作用

?定义：通过对比计算机系统硬件和软件，指出操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，是计算机系统的核心控制软件。以汽车作类比，硬件是汽车的发动机、轮胎等部件，软件是各种应用程序如导航软件、音乐软件，而操作系统就像是汽车的控制系统，协调各部件工作。

?目标：从方便性、有效性、可扩充性和开放性四个方面讲解。方便性体现在为用户提供简单易用操作界面，如Windows系统的图形化界面；有效性指提高系统资源利用率和系统吞吐量；可扩充性是便于添加新功能和设备驱动；开放性是遵循国际标准，实现不同系统间的兼容与互操作。

?作用：阐述操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口、计算机系统资源的管理者和扩充机器的三个作用。以用户使用Word软件为例，说明用户通过操作系统与硬件交互；操作系统管理CPU、内存、磁盘等资源，合理分配给不同程序；操作系统将硬件功能扩展，为用户提供更强大易用的功能。

操作系统的发展历程与分类

?发展历程：按时间顺序介绍操作系统的产生与发展，从无操作系统的手工操作阶段，到单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统，再到现代操作系统。结合当时计算机硬件发展情况，分析每个阶段操作系统特点和优势。如多道批处理系统提高了CPU利用率，分时系统实现了多个用户同时使用计算机。

?分类：详细讲解操作系统的分类，包括批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统。对比不同类型操作系统特点、适用场景和优缺点。如实时操作系统要求对外