編譯原理智慧課堂教學實踐與探討

祖 弦

(合肥師范學院 計算機學院，安徽 合肥 230601)

在新工科教育改革背景下，以學科為中心的傳統教學模式受到了極大的沖擊。當前，高校教育出發點應以學生為中心，強調人才培養模式由“先知識后能力”轉變為“先能力后知識”[1]。伴隨物聯網、大數據、云計算等信息化技術的普及，促進了當今教學信息化的研究及發展[2]。因此，傳統的線下課堂教學融合線上學習的智慧化教學，已成為大多數高校主要教改方向。慕課、翻轉課堂、微課等新型教學手段均為智慧教學模式的典型應用[3]，可以更好的激發學生主動探究和自學能力，并將學生學習能力培養置于教學活動的核心位置，從而提高教學質量。本文結合合肥師范學院計算機學院軟件工程專業改革方向，以編譯原理課程為例，將實際授課班級作為智慧課堂教學試點，詳細探討智慧課堂教學實踐新思路。

1 編譯原理課程教學現狀

編譯原理是合肥師范學院計算機學院軟件工程專業的一門核心專業課程，著重介紹編譯理論和方法方面的基礎知識。學生通過該課程的學習，不僅能掌握編譯系統的工作原理和實現技術，還能具備開發一般編譯程序的能力[4]。課程以往教學方式包括理論講授和實驗教學兩部分，從實際教學效果來看，學生對該門課的知識掌握及反饋效果較差，通過分析具體原因有以下兩方面：

(1)編譯原理知識抽象，理論復雜難懂。客觀來說，編譯原理是一門“虛”與“實”相結合的課程，“虛”是指編譯系統和編譯知識邏輯抽象，思想性和方法性較強，“實”是指課程知識最終需落實到編譯程序上，來解決實際工程問題。對編譯知識的學習、理解、掌握及應用是一個循序漸進、長期實踐、逐步提升的過程，而實際課堂教學課時的局限性，導致教學效果較差。

(2)課程知識牽連過多，難以因材施教。編譯前端與高級程序設計語言對接，如詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼產生、與機器無關的優化等。而編譯后端則與目標機有關，如與目標機相關的優化工作、目標代碼產生。編譯原理課程通常開設在三年級第二學期，學生對以往相關專業課程理解的好壞程度，直接導致對該門課程的掌握程度各有偏差，授課老師無法根據統一的課堂教學滿足每位同學的學習進度。

編譯原理課程組鑒于對以上課程教學的反思，對合肥師范學院2015—2017級軟件工程專業6個班共計330名在校學生進行了詳細調研，調研主題為統計學生獲取知識的途徑方式。調研發現學生可以通過實踐、小組討論、示范、視頻、閱讀、課堂等不同渠道獲取知識。這也表明，為了使學生獲取更多的知識內容，僅通過有限的課堂教學已遠遠不夠，也無法促進學生的學習積極性。因此，本文提出在傳統課堂基礎上，部署建設智慧課堂，實現傳統教學模式的轉變，以期提升教學質量。

2 編譯原理智慧課堂試點教學實踐

2.1 智慧課堂教學平臺的選擇

智慧課堂是指傳統課堂教學中融入現代智能信息技術手段，整合豐富的教學資源，實現教學的信息化及智能化[5]。另外，通過智慧課堂還能優化各類教學管理工作，能對課堂教學進行現代化、統一化科學管理[6]。本次智慧課堂設計立足于依靠現有的智慧化信息、多媒體技術手段，借助超星學習通軟件和超星泛雅平臺，在軟件工程專業編譯原理課程日常教學中，完成智慧課堂試點教學任務。

另外，此次智慧課堂依托合肥師范學院計算機學院2016年度自主搭建的大數據——云平臺，與超星泛雅平臺結合起來，使數據管理變得有據可循，充分實現教學大數據的作用。該平臺詳細提供了實時監測教學相關數據，如教學評價、教學預警、質量診斷、決策交流、教學監控等，以確保智慧課堂建設的順利展開。

2.2 智慧課堂教學模式設計

2.2.1 主要教學環節設計

在整個編譯原理課程教學過程中，通過增加多個師生、生生之間的互動，智慧課堂將傳統的課堂教學環節延伸至“課前”“課中”和“課后”三個階段。

課前環節，重在互動學習。由教師在泛雅平臺中設立編譯原理課程信息，上傳本節課相對應的章節資料、多媒體材料、視頻、慕課信息等，發放任務，發送通知，學生在完成預習任務后，可在學習通平臺上反饋其學習進度及疑問。教師通過瀏覽這些記錄，及時調整授課內容，有的放矢，突出重點。另外，對于重難點知識章節，教師可引導學生在學習通平臺上進行小組討論，通過拋出問題或見解，讓學生自行討論并尋找答案。例如，在第五章自下而上語法分析的課堂教學之前，引導學生思考并討論自下而上語法分析與之前章節的自上而下語法分析思想有何不同，使學生在自行鞏固前續知識點的同時，為本次課程學習做好鋪墊。

課中環節，重在合作學習。教師和學生使用各類客戶端，如手機、平板等，通過學習通平臺進行有效互動，以簽到、小組討論、搶答、投票等方式激活課堂，并實時對學生給予指導和反饋。課上教師設計任務項目時，通過學習通為學生指定或隨機分組，學生小組討論、協作學習。另外，教師根據學習通平臺實時測評反饋結果，找出本節課學生知識欠缺點和薄弱點，對薄弱環節補充講解，重點進行相應知識的講解與補充，通過多樣化的互動交流解決學生在教學新任務中遇到的問題。

課后環節，重在自主學習。為強化本節課程知識點以及驗收學生學習效果，教師根據每位學生課堂表現及知識掌握程度，發布個性化和差異化的課后作業，推送不同的拓展知識和學術資源，從而實現每位學生的個性化學習。學生通過學習通軟件或在學習小組中發布感想與疑問，與老師、同學在線討論交流，進行反思。另外教師可提供不定時的課下在線指導，及時監測學生的學習情況。

2.2.2 智慧課堂模式下不同角色的應用場景

在智慧課堂教學部署下，有不同的參與角色，主要分為教師、學生和教學管理者。教師的角色安排是擔任智慧課堂的教學組織者，承擔組織課前、課中及課后的所有教學活動。課堂資源及呈現方面，教師利用投屏操作即時呈現Word、Excel、PPT、視頻、電子書、圖片和網頁等各類教學資源，豐富教學內容；教學活動方面，教師實現課堂線上線下教學活動(如簽到、投票、選人、搶答、分組討論、測試、問題等)無縫連接；教學評價方面，教師能及時查看每位學生對課程活動的各類評價及課后反饋，以便及時調整教學方案和教學方式。

智慧課堂設計的初衷是調動學生的學習能動性，使學生成為課堂參與的主體。課前，學生通過預習、觀看教學視頻、完成課前測試等活動完成預習準備；課中，每位學生通過參與討論、成果展示、平臺互動等方式實現交互學習；課后，學生利用線上學習拓展資源、測試、班級討論、反饋問題等方式實現課下復習閱讀，促進對課堂教學知識的吸收。

另外，通過智慧課堂，利用大數據分析技術，收集整合各方面教學數據信息，重構已有教學信息系統，實現智能數據融合，為學校的教育教學過程和管理決策提供參考依據，如線上評教評學活動，方便學校針對教師教學進行監督、檢查、評估和指導。

2.3 智慧課堂教學考核評價的方案設計

合肥師范學院以往編譯原理課程最終考核成績由過程性成績和期末考試成績按3:7的比例構成。本次智慧課堂教學在制定課程考核方案時，遵循“考”為輔、“評”為主、以“評”促“改”的基本方針，即提高過程性考核成績比例，課程學習過程中持續給學生提供個性化改進意見，允許學生提供改進后的作業等成果作為日常考評依據。增強并完善日常過程性考核機制，能有效發揮學生學習能動性，提高學生自主學習能力。因此，研究將過程性成績和期末考試成績比例調整為5:5，詳細的各項考核內容及所占比重如表1。

表1 編譯原理課程考核方案

2.4 智慧課堂教學效果及分析總結

2.4.1 實際教學效果反饋

本次對合肥師范學院計算機學院2016級軟件工程專業兩個班進行了編譯原理智慧課堂試點教學，對比班級為上一學年度采用傳統課堂教學方式授課的2015級軟件工程專業兩個班。研究對這兩個年級學生編譯原理課程的期末考試成績進行了對比，詳細比對結果如表2。

表2 編譯原理智慧課堂實施前后的對比數據

從表2中可以看出，智慧課堂教學實施后，學生成績獲得提升，尤其體現在80分以上的學生比例大幅度上升。從實踐效果來看，此次智慧課堂試點教學取得了顯著效果，不僅提高了學生課前、課中、課后的學習能動性，有效提升了教學質量，而且受到學生一致好評。

2.4.2 智慧課堂分析總結

本次智慧課堂試點教學借助超星泛雅平臺與超星學習通軟件，立足于大數據背景下的智慧課堂教學，教學手段全新，教學內容先進，教學過程新穎，主要特色創新體現在：

(1)基于智慧教學系統，變革傳統課堂形式。實際教學中，利用現代智能信息技術手段，讓枯燥的課堂教學發生質變。課堂中師生、生生之間的溝通交流更加立體化，學生能充分利用課后碎片時間，進行知識補充與跟蹤學習。教師亦可以學定教，因材施教。通過智慧課堂模式教學，使課上所需的學習資源實現多媒體化、智能化、碎片化，按需推送、實時同步。

(2)基于大數據分析，實現精準教學與設計。基于大數據的智能評測系統能準確生成課前學情數據，并將分析后的數據反饋給授課教師，使教師及時獲取本班級學生的學情和數據分析，繼而快速對學生的學習全過程作出診斷評價，為教師的備課提供了及時、準確、立體的信息，為課堂設計提供相應依據。另外，基于大數據的分析成為教師引導學生學習的依據，以結果為導向，實現因材施教。

(3)匯聚教育資源，實現大數據共享。此次智慧課堂在實際實施中，同時采用虛擬仿真技術、流媒體、電子教案、網絡教學等方式，實現了面向學生的網絡教育。同時，把教學過程、教學管理、教學支持領域中收集到的少量數據信息，進行整合、存儲和分析，有效實現全網范圍內的教育大數據共享，優化了課程學習環境，旨在提高學生學習質量及教學效果。

3 結語

本次編譯原理智慧課堂試點教學，實現了課堂形式的變革，將傳統的填鴨式教學轉為探究式學習。另外，融合基于教學大數據的學習分析，實現精準教學和設計，從而構建大數據時代的編譯原理課程教學模式。通過本次智慧課堂的實施，培養以學生為主體的教育核心理念，旨在提高學生動手操作能力，培養學生專業知識與實踐知識相結合的綜合素養。