文章編號：1962-5913(2008)11-0049-02

摘要：本文介紹了我院以培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、授課方式、實驗設(shè)計等方面對“編譯原理”課程教學(xué)進(jìn)行的改革，并介紹了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：編譯原理；教學(xué)改革；實驗設(shè)計

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

“編譯原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程，在計算機學(xué)科的教學(xué)體系中占有重要的地位。編譯技術(shù)包含的算法和思想比較特殊，理論性較強，抽象度也較高。學(xué)習(xí)編譯程序的構(gòu)造原理和實現(xiàn)技術(shù)，不僅可以掌握編譯程序本身的實現(xiàn)技術(shù)，同時也能夠提高對程序設(shè)計語言的理解，提高語言的設(shè)計能力，提高元級程序的設(shè)計能力，提高開發(fā)大型軟件的能力，能夠培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和形式化描述能力[1]。但由于涉及的理論非常多，而且都是學(xué)生在學(xué)習(xí)其他課程時沒有遇到的，所以教學(xué)效果一直不理想。

1理論教學(xué)

我院在教學(xué)過程中綜合運用了任務(wù)驅(qū)動法[2]和案例教學(xué)法[3]兩種方法，達(dá)到了不錯的效果。但“編譯原理”課程理論性非常強，內(nèi)容也較多，若在短短一個學(xué)期將其全部內(nèi)容不論巨細(xì)都囊括其中是非常不現(xiàn)實的，而且教學(xué)效果也一定不會理想。這就需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段方面做一些工作。

1.1精選授課內(nèi)容

通?！熬幾g原理”都是按照編譯的六個階段進(jìn)行組織的：詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、中間代碼優(yōu)化，以及目標(biāo)代碼生成。但在教學(xué)內(nèi)容方面，詞法分析部分注重正規(guī)表達(dá)式及其與DFA的轉(zhuǎn)換，而忽略DFA的識別功能；語法分析部分對自上而下、自下而上語法分析方法逐一進(jìn)行介紹；中間代碼部分過多描述，都使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中分不清主次，造成混亂。因此在講授內(nèi)容方面，需要作適當(dāng)?shù)木x，突出重點，使學(xué)生從編譯技術(shù)核心的內(nèi)容入手。

詞法分析方面，正規(guī)表達(dá)式、確定的優(yōu)先自動機的概念及兩者之間的轉(zhuǎn)換固然是重要的理論基礎(chǔ)，但需要強調(diào)的是使用DFA進(jìn)行單詞的識別是詞法分析階段的最終目標(biāo)。正規(guī)表達(dá)式是對單詞的形式化的描述方法，如何讓計算機能識別這種形式化的描述方法，就需要將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此部分在實驗題目的設(shè)計中也要有所體現(xiàn)。先讓學(xué)生知道為什么，再講授怎么做，帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí)。

語法分析部分，包括兩大類的方法：自上而下語法分析和自下而上語法分析。首先根據(jù)兩類分析方法的特點，找出每類分析方法待解決的關(guān)鍵問題，然后根據(jù)關(guān)鍵問題，介紹每種分析方法是如何實現(xiàn)的。

自上而下語法分析需要解決的關(guān)鍵問題是，在推導(dǎo)過程中若待替換的非終結(jié)符對應(yīng)不同的產(chǎn)生式右部，應(yīng)該如何選擇產(chǎn)生式。LL(1)分析方法和遞歸下降子程序法都是通過計算每個產(chǎn)生式的Select集來解決這個關(guān)鍵問題。對于遞歸下降子程序，不但應(yīng)該介紹其構(gòu)造方法，還應(yīng)該加入使用其進(jìn)行語法分析的過程，如圖1所示。這樣才能加深學(xué)生的認(rèn)識，使學(xué)生真正理解這種方法。

自下而上語法分析方法需要解決的關(guān)鍵問題是尋找句柄。算符優(yōu)先分析方法通過尋找素短語來尋找句柄，而LR分析方法通過尋找可歸約活前綴來尋找句柄。有了這兩種指導(dǎo)思想，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就不會覺得無所是從。另外，在LR系列分析方法中，SLR(1)已經(jīng)能夠適應(yīng)大多數(shù)的文法，所以在講授過程中，僅將LR(1)方法的概念提出，而不做進(jìn)一步深層次的介紹，這樣的思路，使學(xué)生不必陷入很深的原理中而忽略學(xué)習(xí)原理的目的。

其他章節(jié)方面，我們也對可有可無的周邊內(nèi)容進(jìn)行了刪減，只保留與編譯技術(shù)思路大體一致的內(nèi)容。通過對授課內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化、精選，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中總是從編譯技術(shù)的角度去理解各部分的內(nèi)容，而不是僅學(xué)到孤立的知識點和原理。

1.2選擇適當(dāng)?shù)慕梯o材料

編譯技術(shù)各部分原理都比較深奧，在課堂教學(xué)中除使用板書、多媒體教學(xué)等常規(guī)方式外，選擇適當(dāng)?shù)慕梯o材料對學(xué)生理解和掌握原理也非常有幫助。

例如，在使用LR語法分析方法中，根據(jù)文法構(gòu)造識別活前綴的DFA、根據(jù)識別活前綴的DFA構(gòu)造Action表和Goto表，以及使用Action表和Goto表進(jìn)行分析的這一系列過程，使用常規(guī)的課堂教學(xué)手段將原理講解清楚，然后使用教輔軟件舉例將各部分的構(gòu)造進(jìn)行動態(tài)演示。在04級教學(xué)過程中，此部分的軟件使用網(wǎng)上的材料，而教學(xué)完成后，讓學(xué)生結(jié)合自己的理解，針對課堂教學(xué)中他們對使用軟件的認(rèn)識自己設(shè)計編寫教輔軟件。這部分內(nèi)容也作為實驗環(huán)節(jié)的一項內(nèi)容進(jìn)行考核。而05屆學(xué)生在學(xué)習(xí)時就采用上屆學(xué)生編寫的教輔軟件，學(xué)習(xí)完成后再進(jìn)行設(shè)計，以此類推。通過這種方式，一方面利用多種方式講授了原理知識，另一方面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及設(shè)計能力，使他們在不斷的學(xué)習(xí)中進(jìn)步。

1.3結(jié)合實際程序講授原理

編譯原理課程的教學(xué)，除了在實驗方面需要體現(xiàn)理論聯(lián)系實踐，在原理講授過程中結(jié)合學(xué)生在編寫程序過程中容易出現(xiàn)的編譯錯誤進(jìn)行講授，也會使學(xué)生不僅在編譯原理方面，更在程序設(shè)計方面加深理解。

例如，在介紹運行時存儲空間分配部分，在介紹棧式存儲空間分配時，結(jié)合C++語言中參數(shù)的三種形式：值、指針、引用，進(jìn)行介紹，使學(xué)生不僅理解了編譯技術(shù)此部分的原理，更加深了對程序設(shè)計語言的理解。

另外，在介紹編譯各個階段時，結(jié)合實際程序在編譯中的報錯信息，讓學(xué)生理解編譯程序的運行原理。

2實驗環(huán)節(jié)

實驗環(huán)節(jié)在編譯原理的教學(xué)過程中占有舉足輕重的位置，而在以提高素質(zhì)為目標(biāo)的教學(xué)活動中，實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計就顯得額外重要。在實際教學(xué)中，實驗的設(shè)置從三個角度來進(jìn)行，通過完成這方面的實驗，學(xué)生對編譯技術(shù)就有了全方位的認(rèn)識。

首先，是驗證性的實驗。在課程初期的講授過程中，學(xué)生的知識是離散的，對于這些離散的知識，設(shè)計小型的驗證性實驗，例如給定一個僅包含幾個關(guān)鍵字的小型語言，根據(jù)學(xué)習(xí)的知識，分別設(shè)計其對應(yīng)的詞法分析器，使其能識別單詞；語法分析器(使用不同的方法)，使其能分析句子的結(jié)構(gòu)等等。

其次，在學(xué)習(xí)完成課程后，將前述的離散的驗證性實驗，進(jìn)行綜合，使學(xué)生設(shè)計并實現(xiàn)一個小型的編譯系統(tǒng)。利用參考文獻(xiàn)4介紹的虛擬裸機，要求學(xué)生實現(xiàn)編譯技術(shù)從詞法分析到目標(biāo)代碼生成的全部過程。

再次，就是要求學(xué)生根據(jù)自己的理解，重新設(shè)計實現(xiàn)他們在學(xué)習(xí)過程中使用的教輔軟件，通過這部分的練習(xí)，更加加深對原理的理解。

這三方面的實驗深度不同，對學(xué)生也有不同要求。對于優(yōu)創(chuàng)班，三部分實驗都是必需的，每部分都要求寫出設(shè)計文檔和實驗報告，作為最終成績評定的重要依據(jù)。對于其他的學(xué)生，第一、二部分必做，而第三部分選做。通過這種方式形成了一個編譯原理實踐的完整體系。

3結(jié)論

通過在教學(xué)過程中從內(nèi)容精選、授課方式改革、實驗環(huán)節(jié)設(shè)計等方面的改革，“編譯原理”課程的教學(xué)效果有了很大的改善，而且培養(yǎng)的學(xué)生的動手能力和能動性。在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)方面積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉磊，郭德貴. “編譯原理”課程建設(shè)研究[J]. 計算機教育，2006，(6):8-10.

[2] 張立彪，劉磊. 基于建構(gòu)主義教學(xué)觀的編譯原理教學(xué)改革探索[J]. 古林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2005，23(8):90-94.

[3] 高晗. 案例教學(xué)在“編譯原理”課程中的嘗試[J]. 天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報，2005，11(3):228-230.

[4] 溫敬和. “編譯原理”課程教學(xué)研究與教材編寫[J]. 計算機教育，2006，(5):77-79.