编译原理课程教学改革研究.doc
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1、编译原理课程教学改革研究 针对编译原理教学过程中“教难、学难、实践更难”的现状,本文从激发学生兴趣、培养学生专业素质和提高学生动手能力三个方面入手,研究并提出了一系列教学改革的具体步骤和方法。实践证明,这些方法在改善教学质量方面达到了预期的目的。 基金项目中央财经大学211工程三期(CUFEXX2018-3-1);“中财121人才工程青年博士发展基金”项目(QBJGL201805);中央财经大学精品实验课程;中央财经大学科研创新团队支持计划。 柴艳妹,女,讲师,研究方向为图像处理,模式识别;马燕林,女,教授,中央财经大学信息学院副院长,研究方向为信息系统管理。 编译原理是计算机软件及其相关专业
2、的一门主干课和必修课。它系统地向学生讲述了如何利用计算机,实现从程序设计语言到汇编语言和机器语言的自动转换。在利用计算机求解现实世界问题的过程中,通常我们需要先有现实问题的自然语言描述,再经过一次或多次的语言转换,得到问题的形式化描述,再编写程序,并最终编译成可供计算机执行的汇编程序或二进制代码来解决问题。从抽象的角度看,这种问题求解过程就是一个“语言转换”过程。“语言转换”可以看成计算机学科求解现实问题过程的缩影,是计算机专业思维的集中体现。因此,该课程讲授的编写编译器的原理和技术具有非常普遍的意义,是从事计算机工作必不可少的。在计算机从业人员的职业生涯中,这些原理和技术都会反复用到。 编译
3、原理与其他计算机学科课程关系紧密,其先导课程是汇编语言程序设计、计算机组成原理、数据结构、高级语言程序设计和离散数学等,后继课程有形式语言与自动机、软件工程和计算机体系结构等,是一门理论深度和实践要求并重的课程。 1编译原理课程教学现状 编译原理课程由于涉及了数据结构、程序设计语言、离散数学、计算机组成原理等课程知识,具有知 识点多、概念关系复杂、算法抽象难懂等特点,因此,长期以来都被看作是计算机本科教学中“教难、学难、实验更难”的一门课程。造成这种现象的原因主要有以下几点 1) 课程理论性强。编译原理这门课内容丰富且抽象,具有严密的逻辑性,除了编译器自身的理论体系外,还涉及了大量其他理论知识
4、,如形式语言、自动机、集合论、图论等知识,这些理论的学习有一定难度,容易使学生感觉课程枯燥、望而生畏。 2) 学习目标不明确。不少学生认为学习编译原理的目的是为了构造编译器,而目前各大软件公司的编译器已经非常优秀没有必要重复开发。加之这门课程理论性较强,觉得即使学会书本上的理论也未必能开发出复杂的编译器,因此认为这门课程缺乏实用价值。 3) 实践环节薄弱。由于编译系统的实现涉及到若干其他课程,算法复杂、综合性很强,即使是针对简单文法的编译器设计对于大多数同学来说都存在较大难度,因此会挫伤学生实践的积极性。再加上教学过程中课时数量的限制,实践成为教学中较为薄弱的环节。 因此,如何提升学习积极性、
5、如何在授课过程中训练和培养学生能力、如何合理安排难易适度的实验内容就显得尤为重要。本文将以现代教育理论为指导,在教学过程中,针对教学模式、教学辅助、思维训练、能力培养、课程实践等环节进行探索和创造性的改革与实践,以期改观本课程的教学效果,从而达到提高教学质量的目的。 2树立新的教学目标 “在新时代条件下,培养什么样的人?怎样培养人?”是教育改革要回答的首要问题。作为计算机专业的学生,除了具备必要的知识与信息获取能力、基本学科能力和团队合作能力外,更重要的是具备思维创新能力和工程实现能力。这就要求在本科阶段的教学中能有效训练学生思维、培养他们敏锐地发现问题、正确地分析问题和创造性地解决问题的能力
6、。 从课程体系结构上来看,编译原理正是这样一门优秀课程。学生在程序设计、数据结构等课程中受到一定的锻炼之后,在该课程中可进一步从系统级别上重新认识算法和程序,能有效提升学生的系统设计能力。此外,该课程中所涉及的形式化理论、词法分析、语法分析等知识是本专业实施计算思维训练的最佳载体之一,可有效训练学生的逻辑抽象思维能力及培养创新性意识。因此,对于编译原理课程的教学目标不能仅定位于编译器设计和实现中的基本概念、基本理论和基本方法的学习。除了理论知识外,更应注重学生的计算思维、程序设计与实现、算法设计与分析、计算机系统的认知、开发和利用等4大专业基本素质的培养1。 3教学改革措施与实践 在编译原理教
7、学过程中,我们紧紧围绕新的教学目标,从激发学生兴趣、培养学生专业素质和提高学生动手能力三个方面入手,加强学生的素质和能力培养。 3.1采用多种教学模式,激发学习兴趣 兴趣是人们力求认识某种事物或爱好某种活动的心理倾向,是推动学生学习活动的内在驱动力。要想让学生学得好,需要不断地激发他们的学习兴趣,从而变被动学习为主动学习2。 1) 启发式教学。 激发学生学习兴趣的方法之一就是“启发式教学”。孔子曰“不愤不启,不悱不发”,即教师要对学生严格要求,先让学生积极思考,再进行适时启发。它把学生真正置于主动者位置,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣。 在授课过程中,教师应注重引导学生发现问题。例如
8、,可以提问“我们平时都是通过编写程序来指挥计算机完成任务的,学过组成原理之后,大家知道计算机只能执行0/1组成的机器指令,而我们编写程序用的则是C、Java之类的高级程序设计语言,它们是如何被执行的?”通过问题,引导学生积极思考,回忆他们从编写代码到执行程序的过程,从而引出编译系统的功能和作用。又例如,可以从英语文章到汉语的翻译过程出发,首先启发学生分析英语翻译的详细过程,并思考高级程序设计语言翻译与英语翻译的关系,再得出“本质上一致”的结论,从而引出编译程序的构造过程3,并用图示方法进行对比展示(如图1所示)。这种启发式的模式能使学生更自然、自主地接受新知识。 图1高级程序设计语言翻译与英语
9、翻译的关系 2) 互动式教学。 现代教育理论认为,教学过程是教与学的双边互动过程。在这个过程中,通过调节师生关系及相互作用,形成和谐的师生互动,生生互动,甚至学习个体与教学中介的互动,以产生教学共振,达到提高教学效果目的4。该模式也正符合培养目标的要求,通过让学生分组研讨和查阅资料,教给他们提出问题、分析问题和解决问题的思想和方法,从而增强学生的沟通表达能力和团队合作能力。 在课程大纲的框架下,合理分配课堂讲授和研讨的学时及内容,适当选择研讨课题。例如,“符号表的组织和管理”一章,可让学生分组调研不同的构造和查找算法,并要求各组派代表在课堂上讲解算法过程、分析计算复杂度以及优缺点比较等。通过任
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