劉 妮

(貴陽學院 數(shù)學與信息科學學院，貴州 貴陽 550005)

編譯原理課程教學方法研究

劉 妮

(貴陽學院 數(shù)學與信息科學學院，貴州 貴陽 550005)

編譯原理課程是計算機專業(yè)的一門非常重要的必修課程，課程內容抽象較難理解，教師難教學生難學。針對此現(xiàn)象，本文從課程教學內容、教學方法等方面進行了相應試探研究，分析了以往教學過程中存在的問題，引入了翻轉課堂等多種教學模式相結合的教學手段，討論了如何在實際教學過程中落實教學改革方案、培養(yǎng)學生實踐能力、激發(fā)學生學習興趣和全面提高教學質量等問題。

編譯原理；教學模式；翻轉課堂；實驗方案

0 引言

編譯原理課程是計算機科學與技術及軟件工程專業(yè)的一門基礎核心課程，在計算機本科專業(yè)教學中占有較重要的地位。本門課程主要是介紹如何將高級語言翻譯為機器語言的編譯程序的工作原理和方法。該課程建立在高級語言和匯編語言基礎之上,綜合運用編譯理論及多門前修課程如“數(shù)據(jù)結構”、“面向對象程序設計”等課程的相關知識來解決高級語言在機器上運行的實際問題。該課程內容豐富,具有嚴密的邏輯性和抽象性,是一門“難教難學”的課程，但對提高學生計算機軟件素質、邏輯思維能力、抽象思維能力和形式化能力具有很大作用,可以使學生真正了解計算機的工作過程,認識計算機信息處理的實質,并綜合運用所學的軟件設計技術來分析解決問題。

1 編譯原理課程教學中存在的問題

編譯原理課程涉及的前導課程較多，課程本身理論性較強，算法抽象難理解，一直以來被視為計算機專業(yè)最難學難教的課程。因此，在教學過程中存在一些問題。如： 教學內容比較偏重于原理，實踐環(huán)節(jié)太薄弱，以致學生學習目標不明確，搞不太清楚研究編譯原理到底有什么意義；再者，編譯系統(tǒng)的實現(xiàn)涉及其他相關課程，所以綜合性、連貫性強，課本提供的實驗內容抽象缺乏實踐性，即使在分模塊設計的時候也存在較大難度，不利于提高學生的動手能力，使學生感到“編譯原理”課程枯燥，望而生畏，甚至有學生感覺像聽天書。而在畢業(yè)后的實際工作中，很多學生具體完成一個完整的編譯程序的機會比較少，從而在一定程度上也影響了學生對本門課程的學習興趣和對這門課深入學習的積極性。

2 教學模式

2.1 教學目標

針對編譯原理課程目前教學中存在的一些問題，結合應用型人才培養(yǎng)的目標及學生的實際情況，本文將此課程教學的總體目標定為：通過本門課程的教學，讓學生體驗先進的教學理念和方法，在加強理論基礎教學的同時加強實踐環(huán)節(jié)的教學訓練，介紹基本的編譯理論的同時注重編譯技術和系統(tǒng)軟件開發(fā)的某些最新成果，要求掌握編譯技術的同時強調與其他專業(yè)必修課程(如程序設計語言、操作系統(tǒng)、軟件工程等)的融會貫通等方面進行大量探索嘗試。通過本課程的教學研究，一方面使學生掌握和理解編譯系統(tǒng)的結構、工作流程以及編譯程序各組成部分的設計原理和實現(xiàn)技術，獲得分析、設計、實現(xiàn)和維護編譯系統(tǒng)的初步能力；另一方面，通過對編譯技術的學習，能夠提高學生對計算機專業(yè)相關課程，如程序設計語言、操作系統(tǒng)等課程知識的深入理解與運用。對畢業(yè)后可能從事編譯系統(tǒng)設計的學生來說，學習編譯原理課程將為其打下堅實的理論和實踐知識基礎?？傊?，通過本門課程的學習，能夠提高學生對計算機系統(tǒng)的整體認識。

2.2 教學方法探討

首先，在教學過程中改變以往的純理論教學方式，通過引入客觀事實提高學生的學習熱情和興趣。比如，在“編譯原理”課程的第一章里，首先介紹的內容就是“什么是編譯原理”，針對這樣一個抽象概念，在學生對編譯知識完全沒有學過的情況下去理解是有一定難度的。因此，為了更好地講述清楚這個概念，會選擇通過導入法引入這樣一個客觀事實：生活中存在多種自然語言，如英語、日語、漢語等，不同語言的人之間交流必須在兩種語言間進行互譯。而計算機系統(tǒng)里所有信息都是由“0”和“1”表示的，在編寫程序的時候，多數(shù)采用和人類自然語言相接近的C語言、JAVA語言等高級語言描述，如何讓計算機讀懂并執(zhí)行這些代碼，這里就存在一個翻譯問題，即編譯程序。這一客觀現(xiàn)實在教學中的運用，達到了簡化編譯課程認識的目的，而且更容易被學生所理解和接受，在腦海中留下深刻印象，為以后學習更多理論作好鋪墊。

其次，對教學方法進行適當調整。傳統(tǒng)的計算機課程教學普遍采用“三段式”教學模式，即理論綜述階段、理論詳解階段和綜合實驗階段。針對目前編譯原理課程理論性較強、知識點較多的特點，以激發(fā)學生學習興趣、提高動手能力和課堂的教學質量為目的，針對“三段式”教學模式存在的理論與實踐相脫節(jié)這一問題，立足于微觀環(huán)境，從“實驗演示法”和“任務驅動法”演變出“五環(huán)式教學法”[1]，如圖1所示。

圖1 “五環(huán)教學法”組織結構與聯(lián)系Fig.1 struction and relation of five-circles teaching method

最后，部分章節(jié)授課采用翻轉課堂教學模式。“翻轉課堂教學模式”是教師在課前安排學習任務，學生在課外自己進行知識的學習， 課堂變成了教師與學生之間和同學與同學之間互動交流的場所，包括解答疑問、知識的理解與運用等，從而達到更好的教學效果。通常情況下，學生的學習過程一般分為兩個階段：第一階段是“信息的傳遞”，是通過教師和學生、學生和學生之間的互動來實現(xiàn)的[2]；第二個階段是“吸收內化”，是在課后由學生自己來完成的。由于缺少老師的指導和同學的幫助，“吸收內化”階段常常會使學生有挫敗感，從而喪失學習的動力?！胺D課堂”對學生的學習過程進行了重構?！靶畔鬟f”是學生在課前進行的，教師不僅提供了視頻，還可以提供在線的輔導；“吸收內化”是在課堂上通過互動來完成的，教師能夠提前了解學生的學習困難，在課堂上給予有效的輔導，同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內化過程。由于編譯原理課程不易被學生掌握理解，采用翻轉課堂教學模式可以在一定程度上改善這一現(xiàn)象，提高學生的學習熱情，達到更好的學習效果。翻轉課堂的教學模式如圖2所示。

圖2 翻轉課堂教學模式Fig.2 teachering method of flipped course

2.3 實驗教學方案

編譯程序的上機實驗可加深對課堂講授知識的理解，熟練掌握編譯系統(tǒng)中常用的技術和方法，建立編譯程序的整體概念。上機實驗是對課堂教學很好的補充和完善，通過實驗，使學生具備初步的研究、設計、編制和調試編譯程序的能力。在開設編譯課程之前，學生已經學習過高級語言程序設計,因此可以用其進行描述。在實驗教學環(huán)節(jié)，我們將根據(jù)學生掌握知識的程度和興趣，計劃學時合理選擇、安排和調整實驗內容。為了包含編譯技術中的核心內容，我們將實驗安排為三個部分：1)給定一種具體語言，要求學生單獨完成該語言的詞法分析、語法分析、語法制導的翻譯和目標代碼生成程序，目的是使學生對編譯程序的各個階段有較深入的理解；2)將掃描器、語法分析器、語法制導的翻譯程序和目標代碼生成器組合在一起，使之成為完整的編譯程序，實現(xiàn)一個程序設計語言子集的編譯程序，有利于學生建立編譯程序的整體概念；3)為了降低難度，避免進行較完整的編譯程序中生成目標代碼正確性的驗證工作，可以用解釋程序的方式實現(xiàn)，使學生靈活運用所學知識，從細節(jié)到整體對翻譯程序的設計有較深入的了解。

3 結語

本文通過分析編譯原理課程教學過程中存在的問題，討論了如何將理論教學和上機實驗相結合，采用多種教學方式，提高編譯原理課程的教學效果，對其教學內容、教學方法以及教學模式進行試探性研究。多種教學手段相結合，既注重理論知識的學習，也考慮應用型人才培養(yǎng)的需求，達到激發(fā)學生的學習熱情和主動性的目的。

[1]張熠，趙小明.五環(huán)法在《編譯原理》課程教學中的應用研究[J]. 臺州學院學報，2008(03).

[2]王雷,劉志成,周晶. 編譯原理課程設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]何炎祥，伍春.現(xiàn)代教學理論指導下的“編譯原理”教學綜合改革[J].計算機教育，2005(03).

[4]Keith Cooper，Linda Torczon Engineering a Compiler[M]. Morgan Kaufmann，2011.

Research on teaching method of compiler principle

LIU Ni

(Guiyang University Mathematics and information science college, Guizhou Guiyang 550005,China)

Compiler principle is a very important professional compulsory course in computer science and technology specialty, the content of course is abstract and hard to understand , it is difficult to learn for students and to teach for teacher. Due to this phenomenon , this paper does some tentative research on teaching content, teaching scheme and other aspects, analyzes the problem which is discovered in the course of teaching, add variety of teaching methods such as flipped course, discuss how to implement teaching reform scheme, develop students’ practical abililty, inspire students’ learning interests and improve teaching quality in the course of teaching.

compiler principle; teaching model; flipped course；experiment scheme

2016-09-24

貴陽學院教學改革項目:“編譯原理課程教學改革研究”(項目編號：201404651)。

劉 妮(1983-)，女，貴州貴陽人，貴陽學院副教授。主要研究方向：軟件工程，數(shù)據(jù)庫技術。

TP311

A

1673-6125(2016)04-0067-03