編譯原理課程的教學目標設定與表述

蔣宗禮，姜守旭

（1.北京工業大學 計算機學院，北京 100124；2.哈爾濱工業大學 計算機學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

跟隨改革開放的步伐，我國的高等教育取得了巨大的發展，不僅完成了從精英教育到大眾化教育的轉變，目前更是從大眾化教育邁入普及化教育，實現了高等教育從小到大的跨越，解決了更多的人有機會接受高等教育的問題，全面提升了國民的素質。新的歷史時期，將實現從高等教育大國到高等教育強國的轉變，以培養出能夠滿足國家對高等教育、對科學知識和優秀人才比以往任何時候都更為迫切需要的人才，為實現中華民族的偉大復興做出新貢獻。為此，教育部近期提出“以本為本”“四個回歸”“六卓越、一拔尖計劃2.0”等一系列提高質量、提高水平的舉措，以期加快一流專業建設，培養一流人才。

課程教學是高等教育的基本元素，課程教學改革必須跟上高等教育發展的步伐。按照新的教育理念，專業要站在人才培養的高度上設計培養方案，教師要站在人才培養的高度上開展教學活動，完成自己承擔的教學任務，因此，必須重視課程教學目標的設計和表述，要做到課程教學目標必須與課程內容相符合，課程教學目標必須是具體而非宏觀的，必須體現課程在整個培養方案中所承擔的任務，必須能夠體現人才培養的基本定位。

1 重視課程教學目標的設計和表述

按照面向產出的教育理念，提高高等教育質量和水平，其根本追求是能夠培養出高質量、高水平的（專業）人才。對一個專業來說，要科學地設計和實施專業人才培養方案，作為支撐和保障，要通過強化師資隊伍建設，保證不僅能夠科學地設計出培養方案，而且全體教師能夠按照設計方案高水平地開展教學活動，有效地落實設計目標，并通過準確地評價，掌握落實的情況，還能夠根據評價結果持續改進教育教學。也就是說，人才培養是一個體系，專業要站在人才培養的高度上，面向實際和未來，擺脫各種束縛，保證培養方案的科學性，通過課程教學達成畢業要求，實現培養目標；教師要站在人才培養的高度上開展教學活動，擺脫“教師為本、課程為本、教材為本”，瞄準畢業要求的達成，按照系統的要求確定教學目標，選擇教學內容，組織教學內容，進行教學結果評價，并根據評價結果進行改進，要以知識為載體，實現思想方法的傳授，培養學生的專業基本能力以及探索未知的強烈意識和能力，通過科學施教，提高教學活動的效率，保證面向畢業要求的課程教學目標的達成。這是目前課程教學的基本要求。

2 課程教學目標的設計要點

顯然，要達到上述的基本要求，就像專業培養方案的設計是從“合理的培養目標”開始一樣，對一門課程的教育教學來說，設計出合理的、便于落實、易于評價的課程教學目標是起點，而恰當地表述課程教學目標，對其落實具有重要意義。一般地，課程教學目標必須具備以下幾個基本特征。

2.1 課程教學目標必須與課程內容相符合

課程教學目標表述的必是通過本課程的教學可以達成的目標。

一門課程可以有多個教學目標，每個教學目標必須和教學內容相符合，是本課程的教學可以完成的，而且可以通過本課程在學生身上體現出來的教學結果進行達成情況評價。在設定目標的時候，除了要考慮課程本身的內容外，還應該充分考慮相關的先修課給學生打下的基礎，包括學生（專業）修養、（專業）意識等認知能力和處理問題的能力。

不能憑想象設定一些難以達成的目標。例如，“能夠對計算機科學與技術專業的復雜工程問題建立數學模型，并基于模型進行推理”就不能作為高等數學課程的教學目標。因為高等數學通常是在一年級開設的，而一年級的學生接觸專業的內容還非常有限，更不要說“復雜工程問題”了，僅僅從這一點講，這個目標就是無法實現的，更是無法評價的。類似地，“能夠針對計算機科學與技術專業的復雜工程問題設計實驗，有效采集實驗數據”作為計算機科學與技術專業大學物理課程的教學目標也是不恰當的，甚至“能夠面向計算機科學與技術專業的復雜工程問題設計程序”也不能作為計算機科學與技術專業程序設計課程的教學目標。

2.2 課程教學目標必須是具體而非宏觀的

教學目標必須是具體的，便于實現，易于評價的。

教學目標的設定可以看成是整個培養方案設計的延續，相當于“詳細設計”，它能夠起到“指導落實”和進行有效的“落實結果”評價的作用。

21世紀以前，課程的教學目標瞄準的是“專業”的宏觀追求，具體表現為從課程本身的角度出發，以知識傳授為重點的表述，而且很多時候并沒有清晰地給出“教學目標”。1997年，為了體現課程在人才培養中的作用，引導教師將課程教學放在人才培養體系中考慮，擺脫“課程為本”，筆者曾要求老師們以“本課程在學生培養中的地位與作用”對有關內容進行表述。以編譯原理課程教學為例，目標表述如下（本文稱為編譯原理教學目標表述1）：本課程是計算機科學與技術專業本科生的必修課，屬我系本科教學計劃的軟件系列的一門課。該系列課程用于逐漸提高計算機科學與技術學科所要求學生具有的使用計算機進行問題求解、軟件設計及實現等基本能力。本課程以形式語言為理論基礎，通過對編譯理論和技術的講授，向學生介紹軟件系統設計和基本方法。通過對本課程的學習，除了掌握詞法分析、語法分析、語法制導翻譯和存儲分配、代碼優化等基本方法外，還主要致力于培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，同時了解和初步掌握“理論—抽象—設計—實現”制作軟件的4個過程，以達到自覺應用的目的。

該表述中，雖然體現了“能力培養”的追求，但是表述不夠具體。例如，“用于逐漸提高計算機科學與技術學科所要求學生具有的使用計算機進行問題求解、軟件設計及實現等基本能力”“主要致力于培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力”都是比較宏觀的，很難對其達成情況進行考核，而且還有不少并不是“課程教學目標”的表述。

到了2006年左右，編譯原理課程的教學目標體現出更重視“能力培養”的教學追求，并站在專業人才培養的高度進行設計和表述，而且比較具體。當時的表述如下（本文稱為編譯原理教學目標表述2）：掌握編譯原理中的基本概念、基本理論、基本方法，在系統級上再認識程序和算法，提升計算機問題求解的水平，增強系統能力，體驗實現自動計算的樂趣。具體來說：

目標1：掌握程序變換基本概念、問題描述和處理方法。這些方法主要有自頂向下、自底向上、逐步求精、遞歸求解、目標驅動、問題分析、問題的抽象與形式化描述、算法設計與實現、系統構建、模塊化等，這些都是本學科最經典、最常用的問題求解方法和系統設計方法。

目標2：養成“問題、形式化描述、計算機化”這一典型的問題求解過程的習慣，逐步實現從“實例計算”到“類計算”和“模型計算”的跨越。

目標3：增強理論結合實際能力，獲得更多的“頂峰體驗”。讓學生親歷理論結合實踐的樂趣，使優秀的學生獲得更多的“頂峰體驗”，培養他們理論結合實際的能力。

目標4：從宏觀到微觀、從微觀到宏觀，培養系統能力。站在系統的全局去看問題、分析問題和解決問題，并實現系統優化。經驗表明，培養學生以系統的觀點去看問題，是非常重要的，也是比較困難的。可稱之為“系統”能力。

2.3 課程教學目標必須體現課程在整個培養方案中所承擔的任務

按照面向產出的教育教學理念，專業培養目標給出的是學生畢業5年左右的職業（能力）預期，而畢業要求則是指學生畢業時必須達到的要求，這些“要求”的達成，能夠支撐學生在畢業5年左右實現培養目標。畢業要求的落實靠培養方案中安排的教學活動（以下統一稱為課程），因此，課程的教學目標必須明確地體現該專業相應的畢業要求的內涵。目前情況下，考慮到每項畢業要求比較宏觀，不易于落實和評價，從而將其分解成若過個“可衡量的”指標點。課程教學目標就需要具體地對應到相應的指標點，這就是該課程承擔的任務。

從上述要求不難看出，課程教學目標的設定和表述，不再是課程本身，而且也不能僅僅是專業人才培養的總體要求，而應該是更為具體的“要求”，也就是說設計要從原來的“粗放”走向“精細”，以體現從“經驗”到“科學”的要求。也正因為如此，一個課程教學目標應該對應一項任務（一個指標點），以便為后續的畢業要求的達成評價提供有效數據。

編譯原理教學目標表述2中最大的不足是它們比較宏觀地體現了專業教育的要求（相當于畢業要求），直到2014年，這樣的教學目標仍然能夠很好地適應當時提出的“畢業要求”，但當我們需要將課程教學的評價結果用于畢業要求達成情況評價時，缺點便顯現出來，因為4個子目標交叉對應多個畢業要求指標點，難以對畢業要求的達成情況評價提供有效數據。根據這一要求，2015年，在保持總目標“掌握編譯原理課程中的基本概念、基本理論、基本方法，在系統級上再認識程序和算法，提升計算機問題求解的水平，增強系統能力，體驗實現自動計算的樂趣”的基礎上，重述后的課程教學目標如下（本文稱為編譯原理課程教學目標表述3）。

目標1：使學生掌握職業生涯中反復用到的基礎理論和基本方法，以用于解決難度較大的問題，處理復雜系統的設計與實現。對于畢業要求1.1達成提供支撐（注：這里的畢業要求1.1指的是北京工業大學計算機科學與技術專業畢業要求1的第1個指標點，其他類似）。

目標2：培養學生選擇適當的模型，以形式化的方法描述語言及其翻譯子系統，將它們用于系統設計與實現的能力。對于畢業要求1.4的達成提供支撐。

目標3：強化學生數字化、算法、模塊化等專業核心意識，對自頂向下、自底向上、遞歸求解、模塊化等典型方法的掌握，培養其包括功能劃分、多模塊協調、形式化描述、程序實現等在內的復雜系統設計實現能力。對于畢業要求3.3的達成提供支撐。

目標4：使學生經歷復雜系統的設計與實現，培養其對多種方法、工具、環境的比較、評價和選擇能力。方法選擇：選擇實現詞法、語法分析的方法；實現途徑選擇：直接設計實現、使用某種自動生成工具設計實現（自學）；工具與環境選擇：使用的開發語言和環境；比較與評價：在組間相互評價中鍛煉評價能力。對畢業要求5.2達成提供一定的支撐。

目標5：通過按組完成系統設計與實現，培養學生團隊協作能力。學生需要在分工、設計、實現、口頭、書面報告等環節中相互協調、相互配合。對畢業要求9.1達成提供一定的支撐。

目標6：通過實驗系統設計實現過程中的組內討論，驗收過程中的報告撰寫、陳述發言等，培養專業相關的表達能力。對畢業要求10.1達成提供一定的支撐。

從編譯原理課程教學目標描述1到編譯原理課程教學目標描述3的變遷可以看出，站在人才培養的高度，設定恰當的課程教學目標，以基本的知識為載體，瞄準目標組織教學內容，實施教學活動，進行有效的“課程教學目標達成評價”，并根據評價結果進行課程教學的改進，是現在課程教學的基本要求。這也體現了CBE（面向課程的教學）和OBE（面向產出的教學）的基本區別以及現代工程教育的基本要求。

2.4 課程教學目標必須能夠體現人才培養的基本定位

按照國際等效的中國工程教育認證標準，本科工程教育要聚焦學生解決復雜工程問題能力的培養。這一基本定位必須在課程教學目標中得到具體體現。對于這一點，需要注意的是在課程教學目標中直接表達為“計算機科學與技術專業的復雜工程問題”很多時候是不恰當的。例如，“能夠設計針對計算機應用領域復雜工程問題的處理程序”就不適宜作為程序設計課程的教學目標，“能將離散數學知識用于識別與分析復雜系統關鍵問題，并能證明其正確性”也不能作為離散數學課程的教學目標。任課教師在起草相應課程的教學大綱以及專業在審核課程的教學大綱時，一定要想清楚該課程在培養學生解決本專業的復雜工程問題能力時，具體發揮怎樣的作用。一個很好的提示是《華盛頓協議》所給出的復雜工程問題的7項特征，我們需要認真、深入地消化和理解。

第2個方面的問題是現代教育講究的是能力培養，也就是將學生通過課程學習的產出定義為“能力”，而不再是“知識”，這就是我們所說的“課程教學要從CBE走向OBE”。這樣一來，我們習慣的“掌握”“理解”“了解”等描述對知識要求的詞匯就難以體現對能力的要求。Bloom所給出的認知層級的描述建議可以給我們較好的參考。

3 結語

從編譯原理課程教學目標的變遷，可以看出課程教學追求隨著高等教育的發展不斷變化。作為一名教師，特別是重要的公共基礎課和專業基礎課的教師，在課程內容（知識載體）沒有極大變化的情況下，如何不斷改革，不斷提高課程的授課水平，真正做到常講常新，滿足高等教育發展帶來的新要求，包括新的先進教育理念，體現高等教育面向未來、內涵發展的基本特點和追求。課程教學目標設計和表述的不同，也體現出課程教學追求的不同，這就要求我們無論在講課方法、重難點的選擇上，還是在一般的講授關注上均有所不同。例如，編譯原理中的文法概念就不再僅僅是一個概念，我們需要從抽象模型的建立到基于這個抽象模型設計處理系統（如語法分析系統）重新去認識，以體現復雜工程問題的“需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現出創造性”特征。相應地，教學結果評價也必須瞄準各個教學目標，且教學檔案也必須包括評價過程、基于評價的改進等相關內容。