摘要：針對編譯原理傳統(tǒng)教學中學生死記硬背、不會學以致用的情況，根據(jù)多年的教學經驗，以“算符優(yōu)先分析”為例，探討一個適合編譯原理課程的案例教學模式。

關鍵詞：編譯原理；案例教學；算符優(yōu)先分析；教學模式

0.引言

編譯原理作為計算機專業(yè)的傳統(tǒng)核心課程，其所含知識是本專業(yè)實施能力培養(yǎng)的最佳載體之一，對學生專業(yè)能力的培養(yǎng)具有重要意義。然而，編譯原理涉及的是抽象層面上的數(shù)據(jù)變換，既有明確的、便于抽象的問題，又有較成熟的理論，因此該課程常以理論性、抽象性、枯燥性為特征，對于一般本科院校的學生來說，學起來感到枯燥乏味，同時又不知道如何學以致用，教學效果不理想?！鞍咐浇虒W”通過對典型事例進行分析，來加深學生對所學理論的理解，提高運用該理論的能力。筆者從事多年的編譯原理課程教學，從中探索出了一個適合該課程的“實例+實踐”的案例教學模式。本文以“算符優(yōu)先分析”為例，介紹這種模式下如何精選切題的“實例”，如何設置合適的“實踐”題目，使學生從理論學習到實踐，都感到編譯原理課程雖抽象但是好理解，能夠學以致用，提高學生對編譯理論的理解，并能將從編譯中學到的方法應用到一般的程序設計當中，從而提高教學質量。

1.傳統(tǒng)教學中存在的問題

由于編譯原理有大量的算法，算法思想相對復雜，因此在傳統(tǒng)教學過程中，往往過分注重算法本身，而忽略編譯器本身是一個整體，缺少算法之間的聯(lián)系介紹；另一方面，實踐中往往設置的是實現(xiàn)編譯器或者是實現(xiàn)編譯前端。學生學完編譯原理之后，往往記住的只是幾個單獨的算法的名稱，至于“算法為何這樣設計”就不理解了，認為這些算法除了在編譯器中用，其他地方就不能用了，致使好多學生感覺學習編譯原理沒多少用處。因此教師要從課堂講解、課后實踐這兩個方面進行改革，從而改變傳統(tǒng)教學中存在的問題。

2.“實例+實踐”案例教學模式

“實例+實踐”教學模式中，“實例”是指在教學過程中，為了學生深刻理解定義、概念和理論，所精心設計的切題的小實例，既能讓學生輕松理解，又不會分散精力；“實踐”是指實驗課程中根據(jù)學生的情況，針對某一具體算法所設計的規(guī)模合適的實踐題目，該實踐題目應當以該算法為核心，而不應牽扯更多其他的問題。下面以“算符優(yōu)先分析”為例，介紹這種案例教學模式。

“算符優(yōu)先分析”是編譯原理課程中一個重要的自下而上的語法分析算法，相比課程中的其他算法，該算法并不特別抽象，但是傳統(tǒng)教學中往往只是把書上的概念、定義直接灌輸給學生，講一個例題，然后讓學生模仿，按這種方式會做題，然后做作業(yè)，這個教學過程就算完成了。然而，當改變一下作業(yè)內容，改為不是上課講的例題形式，而是換個角度，就會發(fā)現(xiàn)學生其實根本就沒有學會。比如“3個終結符號a、b、c，存在優(yōu)先關系a>b和b>c，那么a、b、c之間還會有哪些優(yōu)先關系”，回答“不能確定還有哪些關系”的同學沒有幾個。這說明學生只是死記硬背老師教過的東西，他們不知道算符文法中為何不能出現(xiàn)兩個非終結符并列以及空字表達式，不明白為何優(yōu)先關系反過來就不成立，不理解優(yōu)先關系為何那樣定義，因此他們無法正確地理解“算符優(yōu)先分析”過程，從而無法做到學以致用。

2.1精選小實例

在講解“算符優(yōu)先分析”時，首先要引入的概念有3個：算符文法、終結符間的優(yōu)先關系及算符優(yōu)先文法。如果只是照本宣科把定義教給學生，學生會感到很迷惑，對這些概念不會真正地理解。如果準備幾個“算術表達式”作為小實例，便會讓學生對概念一目了然。

筆者的做法是，首先領著學生讀“算符優(yōu)先分析”這幾個字，從字面上先了解這種方法是借助于“算符之間的優(yōu)先關系”進行的一種語法分析方法，告訴學生優(yōu)先關系有3種：>、<和=。然后給出3組小實例：“a+b×c”“a+b-c”和“a-b+c”，問這3組表達式中算符的關系，得到的答案是“+-”和“->+”，其中“+”和“-”前后位置雖然不同，關系卻都是>，從而學生能夠很自然地理解這里的優(yōu)先關系與數(shù)字之間的大小關系是完全不同的，它是指左結合的方式下算術表達式中算符計算的先后順序，因此，得到結論一：優(yōu)先關系反過來不成立，也不能由其他的優(yōu)先關系推算得到。

然后，筆者會在黑板上書寫一個小實例，如“3+4×52-6”，并在寫的過程中告訴學生這個表達式很長，請在老師寫的過程中求解這個式子。在寫中間過程“3+4”“3+4x”“3+4×52”“3+4×52-”的時候，問“表達式還沒有結束，能否計算”，讓學生自己總結出結論二：這里的優(yōu)先關系是指前一個算符和后一個相繼出現(xiàn)的算符的關系，并強調兩點：第一，（a，b）和（b，a）是兩個不同的關系；第二，當a，b前后相繼出現(xiàn)時才會用到（a，b）。

最后，把“算符”擴充到“終結符”，根據(jù)結論一和結論二，很容易讓學生理解算符文法和算符優(yōu)先文法的概念。

2.2用好“原理圖”

優(yōu)先關系的定義是理解整個“算符優(yōu)先分析”的關鍵，然而這個定義恰恰學生容易記錯。如果直接記概念，時間長了就很容易遺忘，所以教師要考慮如何讓學生能夠輕松地記得準、記得牢。筆者在介紹這部分內容的時候，會給出“原理圖”。讓學生看到圖自然理解這里的大小關系定義，而不用死記硬背。

2.2.1理解優(yōu)先關系定義

已知P、Q、R是非終結符，[R]表示R可以存在，也可以不存在，以a

當a…aQ…，且Q=>…=>[R]b…。圖中，自下而上的箭頭表示自下而上的語法分析，其中以P為根結點的樹是語法分析樹中的一棵子樹，產生式p-->…aQ…右部每一個文法符號表示為結點P的孩子結點，虛箭頭表示Q的推導過程，Q最終推出的串是[R]b…，若把這里的a和b看成是算術表達式的算符，在看到a時，能不能運算，要看a和b的關系。從圖1中可以看出，在自下而上的語法分析中，要先把[R】b…歸約為Q，所以a

其余兩種優(yōu)先關系，讀者可以自己設計出原理圖，不再一一說明。

2.2.2理解優(yōu)先分析過程

“算符優(yōu)先分析”過程其實就是尋找最左素短語進行歸約的過程，該過程需要借助“?！眮硗瓿桑螘r進棧、何時出棧、何時歸約由終結符之間的優(yōu)先關系來決定，這一過程，同樣可以采用以上方式畫出“原理圖”來介紹，既講明了原理，又清晰明了。讀者可以自己嘗試，在此不再贅述。

2.3“實踐”題目要合適

由于編譯原理課程中算法較多又較難以理解，學生的學習任務又很重，不可能有太多的時間和精力全用在編譯原理的學習上，因此，以理解整體編譯過程、掌握基本的理論和原理為教學目的，在實驗中，針對課程中的主要算法，“量身定做”規(guī)模適當?shù)摹皩嵺`”題目，而不要激進地要求“全”和“難”。因為，教學畢竟針對的是全體學生，而不是精英教育，對于大部分學生來講，只要掌握教學大綱規(guī)定的內容就可以了，當然對于學生中的“精英”，在完成基本要求的前提下，如果有進一步學習的愿望，教師可根據(jù)情況對其布置更有難度的實踐題目。筆者設置的有關“算符優(yōu)先分析”的實踐題目，不是用其實現(xiàn)算符優(yōu)先語法分析器，而是設計類似Windows中的科學計算器，由于該題目難度不是太大，學生不會一開始就被“嚇倒”，又能把編譯中的知識運用到一般的程序設計中去，因此學生積極性很高，實驗效果很好。

3.結語

以上通過“算符優(yōu)先分析”的教學過程介紹了編譯原理課程“實例+實踐”的案例教學模式，在該模式下，教師需要投入更多的精力理解教材、了解學生，設計切題的實例，為學生量身定做既能完成又能提高能力的“實踐”題目。“實例+實踐”的案例教學方法在編譯原理課程中的合理運用，還需要進一步的探索和努力，以提高學生的學習能力和綜合素質。