現代教學理論指導下的“編譯原理”教學綜合改革

摘要:本文介紹“編譯原理”課程一系列教學綜合改革。實踐證明，這些改革措施取得了顯著成果。

關鍵詞:編譯原理;教育理論;教學改革

引言

“編譯原理”是計算機科學及相關專業的一門重要專業基礎課程，由于涉及形式語言、有窮自動機等抽象內容，學生在學習過程中有困難，曾戲稱其為“天書”。作為授課教師，如何使這門課教學的效果得到改觀，是一個需要研究的課題。我們以現代教育理論為指導，在教學過程中，針對教材選擇、課堂教學、習題指導、課程設計、答疑討論、網絡輔助、教學互動等環節進行探索和創造性的改革與實踐，積累了一定的經驗，取得了較好的教學效果。

1 “編譯原理”教學綜合改革

1.1多角度、全方位立體教學環境的建立

人本主義學習理論認為，學生學習主要有兩種類型:認知學習和經驗學習。其相應的學習方式分別對應于無意義學習和有意義學習。經驗學習以學生的自發性和主動性為學習動力，把學習與學生的愿望、興趣和需要有機地結合起

來，能有效地促進個體的發展。

因此，人本主義的教學觀認為，在教育實踐中應倡導以學生經驗為中心的“有意義的自由學習”;教師的任務不是教學生學習知識，也不是教學生如何學習，而是為學生提供各種學習的資源，提供一種促進學習的氣氛，

讓學生自己決定如何學習。

在人本主義教學理論指導下，我們對“編譯原理”課程的教學環境進行了全面的重建。

●修訂教學大綱，自編教材。

根據計算機科學技術發展和本科教學的需要，結合教學、科研實踐和多年主講本課程的體驗，在總結國內外優秀教材的基礎上，我們重新修訂了教學大綱，并根據教學大綱的要求，在將基礎性與先進性相結合、理論性與實踐性相結合、時代性與實用性相結合、科學性與通俗性相結合的基礎上，自己編寫了適應本科教學需要的教材。

●自編教學輔導書，完善教學輔導環境，利用教學輔導書鞏固課堂教學效果。

我們先后分別出版了側重本科教學過程、拓展性補充習題、考研入學指導的一系列教學輔導書。

由于本課程的特殊性，學生學習存在一定困難。經常有學生反映課堂上都聽懂了，課后復習時又不清楚了。為解決這一問題，我們在教學輔導書中專門安排了“疑點與難點”部分，針對歷年教學過程中學生較難理解的問題進行分析。學生利用輔導書既可找到對自己不懂問題的分析，也可了解在自己的學習過程中未發現的問題，對學生完整正確地掌握知識非常有幫助。

●自制教學輔助軟件，增強教學效果。

由于本課程涉及形式語言、有窮自動機等抽象內容，學生在學習過程中接受起來較困難。為了提高學生的學習興趣、增強課堂教學效果，我們將教學過程中一些需要教師在黑板上動態演示的過程做成了CAI課件，既可在課堂上演示，也可在課后由學生自己觀摩，有助于加深學生對所學知識的理解。

我們在教學中發現了一些問題，例如如何讓學生看到自動機動態地識別字符串、如何利用交互式的方式設計自動機，完成正規表達式向自動機的轉換、如何輔助學生設計文法分析表、動態顯示文法的分析過程等，這些問題的解決將會非常有效地幫助學生理解形式語言理論。而我們通過漢化兩個軟件JFLAP和JELLRAP很好地解決了上述問題。該軟件能夠像向導一樣輔助學生完成詞法和文法設計的每一步，并且動態演示學生設計的每一個詞法和文法分析器的工作過程，通過三屆教學實踐，學生普遍反映這樣的手段對理解抽象的形式理論有非常大的幫助。

通過幾屆學生的使用，學生普遍反映這些輔助教學軟件的使用對理解抽象的形式理論有非常大的幫助。

●采用有效的輔助手段增強課堂教學效果。

為了有效地利用教學資源，擴大學生的知識面，我們建立了一個網絡輔助教學環境，包括:(1)編譯原理網站;(2)精品課程網站;(3)CMCS網站。

(1) 編譯原理網站(http://ultra1. wuhee.edu.cn):

編譯原理教學網站是目前本課程在國內唯一的教學網站，網站收集了完整的編譯技術文檔、各種程序設計語言的編譯器、編譯工具、編譯用教學軟件以及大量的編譯源程序，共200多兆字節的內容。

該網站開通三年多來，收到了大量同行和學生的來信，對其給予了高度評價。由于我們制作的輔助教學軟件是免費放在網站中，所以這些軟件被廣為使用。例如，華北電力大學就采用byacc和flex作為其教學輔助軟件。

(2) 精品課程網站(http://jpkc. whu.edu.cn):

人本主義教學理論認為，教師的任務應該是為學生提供各種學習資源，提供一種促進學習的氣氛，讓學生自己決定如何學習。建構主義學習理論也認為，知識不是單靠教師傳授的，而是在其他人的幫助下，利用學習資料，在學習者自己的經驗基礎之上建構獲得的。

在這些理論的指導下，我們開發了“編譯原理”網絡課程，除了將現實教學中的課堂講授、作業、答疑、測試、實習、討論等環節全部在網絡課程中予以實現，還提供課程的教學大綱、教學日歷、與其他課程的關系、參考資料等諸多信息。學生在課堂內容學習中，既可以觀看教師的教學錄像，也可以演播關于課堂內容講述的動畫課件。這樣一個網絡課程的推出，為學生在課堂以外的自學、復習提供了豐富的資源。

(3)CMCS網站

CMCS網站的目的是為了有效地解決實習中存在的問題。我們在安排課程實習時，提供程序源代碼而空缺關鍵模塊，讓學生完成關鍵模塊。這樣組件式的實習方法，沒有降低實習題所涉及問題的難度，但由于學生只需完成關鍵的組件模塊，學生能夠集中精力解決關鍵問題，實現難度有一定程度的降低，這保證了大多數學生能夠完成實習任務，解決學生在以往實習中由于畏難而抄襲的問題，真正達到使學生通過課程實習加深對編譯過程理解的目的，同時，學生在編譯過程的實現中消除對課程的恐懼感，獲得成就感，增加學習的信心和興趣。

例如，在學習遞歸下降分析時，我們采用HTML語言的語法分析器作為編程實例，而其中的詞法分析模塊的源代碼發放給學生，只要求學生完成遞歸下降語法分析器的設計即可。

此外，我們還制作完備的電子教案庫，與教材、教學輔導書、教學輔助軟件、教學網站及課堂講授等一起構成全方位、多角度、立體化的教學環境，給學生提供寬廣的互動學習空間。

1.2以學生為主、師生互動的全新教學模式實踐

我們以現代教學理論(如人本主義、建構主義學習理論等)為指導，并將其應用到教學實踐中，充分發揮學生的學習主動性，注重啟發式教學，注重提高學生的素質，培養學生的創新能力。

人本主義的學習理論認為，“有意義的學習”具有個人投入的特點，即如果學習者整個(包括情感和認知)都投入到學習中，就會具有很高的卷入度，才會有高效率的學習效果;“有意義學習”的實現條件是教師要重視學生的情感體驗和價值觀，要以真誠的態度對待學生，做學習的“引導者”而不是“灌輸者”。

建構主義學習理論認為，學習者與周圍環境的交互作用，對于學習內容的理解(即對知識意義的建構)起著關鍵性的作用。教師應組織和引導學生討論和交流，共同建立起學習群體并成為其中的一員，共同對課程所涉及內容進行討論。

在這些理論指導下，我們在教學過程中，改變傳統教學中老師講、學生聽的教學模式，對于學生自學較容易的章節，采用指導學生備課，然后課堂上由學生講課、教師總結的方式進行。學生對這種活動積極性很高，報名非常踴躍。

對于學生的提問，我們不是簡單地給出答案，而是在課堂上

展開師生間的討論，讓所有學生看到問題從提出、分析到解決的全過程。一些學生在討論的過程中就可以得出結論。這些教學方法可以讓學生在課堂學習過程全心投入、回味無窮。

人本主義學習心理學理論還認為，教師對學生的尊重、關注和接納有助于了解學生的內在反應，從而促進教與學的共同提高。

在每周一次的課后答疑中，我們盡可能和學生多交流，了解他們的想法，幫助他們分析和解決學習和生活上的問題，讓學生對老師不再敬而遠之，師生間的距離拉近了，這有利于我們了解學生對教學工作的真實看法。

總之，在我們的教學活動中，學生不再是被動的學習者，而是教學活動的參與者與實踐者，這大大增加了學生對課程學習的積極性，而教師在與學生的交流中也能受益，教與學相得益彰。“編譯原理”課程的教學工作在師生互動交流過程中進行，師生雙方都體會到了教學相長的樂趣。

1.3反向答疑、注重反饋、教學相長

課程的教學過程，是教學內容的傳授過程，也是教學方法的實踐過程。因此，教學過程實際上是一個教學相長的過程，對

于教師來說，不僅要提高自身的專業知識，還應該進行教學方法的研究。

目前國際上對教師進行培訓的基本模式有六類:知識范式、能力范式、情感范式、“建構論”范式、“批判論”范式、“反思論”范式。

我們覺得在實際的教學實踐過程中，上述培訓模式的“反思論”范式對教師的成長和提高教學效果尤其重要。“反思論”范式主張教師的成長應該培植起“反思”的意識，不斷反思自己的教育教學理念與行為，不斷自我調整、自我建構，從而獲得持續不斷的專業成長。這種培養范式正逐漸成為國際教師教育的主流。

《學論》中說道:“君子既知教之所由興，又知教之所由廢，然后可以為師也。”然而，“不識廬山真面目，只緣身在此山中”，教師自我的反思畢竟有其視角上的局限性。在現行的教學過程中，學生是教學服務的直接消費者，他們的評價與建議往往更加具有針對性和建設性。

因此，在每學期的課堂教學中，我們會抽出一定時間向學生征求意見——我們稱為“反向答疑”。即讓學生采用不記名的方式給任課教師提意見和建議，范圍不局限于教學方面，甚至涉及到人生理想和為人處世指導等內容。人本主義學習心理學理論認為，教師的真實或真誠是促進學習的主要心理氣氛因素之一。不記名的“反向答疑”體現了教師的真誠，這種方式使學生暢所欲言。學生站在學習者的角度，往往能提出教師在教學者角度難以發現的問題，許多創造性建議給教學工作帶來了很大的啟發。正是通過一屆一屆的“反向答疑”工作，使我們不斷發現教學過程中的問題，不斷吸收好的想法，才取得了今天好的教學效果，贏得了廣大師生的一致好評。

2 “編譯原理”教學綜合改革的成效

歷經四年時間，在“編譯原

理”教學綜合改革中，我們教學課題組主要完成了以下工作:修訂教學大綱，更新教材;自編教學輔導書，完善教學輔助環境;開發網絡課程和學習網站，建立起有效的網絡學習環境;改進課程實習方法，設計教學輔助軟件;制作CAI課件，增強教學效果;改革作業方法，保證作業質量，提高教與學的效率;改革課堂教學方法，注重啟發式教學，培養學生創新能力;注重教學反饋、互動教學和教學相長。

這一系列工作使“編譯原理”的教學效果得到很大的改進，在多次學校教學管理部門組織的課程評價中，“編譯原理”課程的教學工作都取得了高分;課程教學在學生的評議和校園BBS上都獲得了良好的口碑;該課程的教學綜合改革還獲得了武漢大學優秀教學成果一等獎、湖北省教學成果二等獎，同時，該課程還被評為武漢大學精品課程、湖北省精品課程和國家精品課程。

參考文獻:

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[2] 李山川. 大學教育心理學[M]. 合肥:中國科學技術大學出版社，1991.

[3] 庹登磊，周高健. 教法與學法[M]. 武漢:華中師范大學出版社，1991.

Innovation of The Teaching of “Principles of Compiler”

HE Yan-xiang， WU Chun-xiang

(School of Computer， Wuhan University， Wuhan 430079， China)

Abstract: This paper introduces the systematically innovation of the teaching of the Principles of Compiler. It is proved that the innovation is available and efficient.

Key words: Principles of Compiler; the theory of teaching; innovation