以實踐為導向的互助式“編譯原理”教學

摘要：在分析傳統(tǒng)“編譯原理”課程存在的問題基礎(chǔ)上，本文提出了以實踐為導向的互助式教學方式。通過重構(gòu)教學內(nèi)容，確定具有實際編程意義的探究項目，強化學生理論與實踐結(jié)合，增強學生的參與感和合作精神，提升其對編譯原理概念的理解和實踐能力，并通過完善的考核機制來確保教學效果。研究表明，該教學方式有效提高了學生的學習興趣和參與度，加強了學生之間的交流與幫助，促進了團隊協(xié)作能力的提升，顯著改善了“編譯原理”的教學效果。

關(guān)鍵詞：編譯原理；實踐導向；教學模式；合作學習；課程改革

PracticeorientedMutualAssistanceTeachingof"CompilerPrinciples"

SongShuang*LiuXiaogang

Collegeofcomputerandinformationengineering（Collegeofartificialintelligence），Nanjingtechuniversity

JiangsuNanjing211816

Abstract：Thispaperproposesapracticeorientedcollaborativeteachingmethodbasedonanalyzingtheproblemsexistingintraditionalcompilertheorycourses.Thestudyreconstructstheteachingcontentbyidentifyingseminartopicswithpracticalprogrammingsignificance，therebystrengtheningtheintegrationoftheoryandpracticeforstudents.Itreformsclassroomteachingmethodstoenhancestudentparticipationandcollaborativespirit；stimulatesstudents'interestinprogramming，improvestheirunderstandingofcompilerprinciples'concepts，andpractical skills.Moreover，thestudyadoptscollaborativeandinteractivelearningmethodstopromotedivisionoflaborandcooperation，andensuresteachingeffectivenessthroughacomprehensiveassessmentmechanism.Experimentalvalidationshowsthatthisteachingmodeleffectivelyincreaseslearninginterestandparticipation，strengthenscommunicationandassistanceamongstudents，promotesthedevelopmentofteamcollaborationskills，andsignificantlyimprovestheteachingoutcomesof"compilerprinciples".

Keywords：CompilerPrinciples；PracticeOriented；TeachingModel；CooperativeLearning；CurriculumReform

一、概述

“編譯原理”作為計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心課程，其理論基礎(chǔ)和技術(shù)要求都頗具挑戰(zhàn)。該課程不僅需要學生掌握豐富的理論知識，還要求學生能夠?qū)⑦@些知識應用于實踐中，完成復雜的編譯器設(shè)計。自該課程誕生以來，學術(shù)界和教育界對其教學方法和教學效果一直在不斷探討和改進中。但是，不少教學實踐反映出，“編譯原理”教學存在著不少問題。諸如理論知識抽象難懂，在許多學生心中造成了固有的恐懼；教學方式陳舊單一，難以激發(fā)學生的學習興趣；實驗內(nèi)容與實際應用脫節(jié)，導致學生難以把理論知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力。這些問題的存在限制了學生對編譯原理學習的深度和廣度，降低了學習動力與實踐效果。

本研究將實踐導向的教學理念應用于“編譯原理”課程，具體探索了如何通過重構(gòu)教學內(nèi)容、創(chuàng)新組織形式、加強學生實踐以及完善考核機制四個方面來實現(xiàn)以實踐為導向的互助式教學。以實踐為導向的互助式教學強調(diào)學生間互動與合作，這是促進主動學習和深度學習的關(guān)鍵［1］。教師的角色從原本的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑д吆椭笇д撸瑢W生需要主動參與到教學活動中，以實際操作和互相協(xié)助的方式來增強學習效果［2］。

二、傳統(tǒng)“編譯原理”課程教學存在的問題

（一）理論知識抽象難懂，學習難度大

傳統(tǒng)的“編譯原理”課程往往注重對編譯過程中的各個階段，如詞法分析、語法分析、語義分析和代碼生成等的概念和算法的講授。這些內(nèi)容本身具有高度的抽象性，學生在缺乏具體應用場景的背景下，難以把握其底層邏輯與實用價值。例如，在介紹自動機理論時，學生很難通過純粹的理論推導來真正理解其在詞法分析中的具體作用與意義，導致學習過程中興趣喪失和動力降低。

（二）理論課教學方式陳舊單一

由于教學資源和課程設(shè)置的不足，傳統(tǒng)模式的“編譯原理”課程難以為學生提供足夠的案例分析和實際編程經(jīng)驗。該課程如果僅僅停留在概念的傳授上，不充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，如在線課堂互動、多媒體演示、上機操練等，將會讓學生感到枯燥，學習效率降低。

（三）實驗內(nèi)容脫離實際，不夠合理

目前的“編譯原理”教學，在實驗環(huán)節(jié)設(shè)計和教學上存在以下問題：

一是實驗內(nèi)容仍然停留在對基礎(chǔ)概念的驗證上，缺乏對現(xiàn)代軟件工程實踐的引入。例如，在傳統(tǒng)的編譯原理實驗中，學生可能需要手動構(gòu)造詞法分析器和語法分析器。然而，業(yè)界早已有成熟的自動化工具，如Lex和Yacc能夠簡化這一流程。教學內(nèi)容如果不能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，學生掌握的技能與行業(yè)需求存在偏差，難以培養(yǎng)他們解決現(xiàn)實問題的能力。

二是實驗內(nèi)容與實際應用相差甚遠，冗長的理論推導和抽象的編譯任務讓學生難以看到它們與現(xiàn)實軟件開發(fā)環(huán)境中具體技術(shù)和問題的關(guān)聯(lián)。以編譯優(yōu)化實驗為例，許多課程側(cè)重于傳授一些古老的優(yōu)化技巧，而忽略教授如何利用現(xiàn)代編譯器的優(yōu)化選項和工具，這些都是現(xiàn)代軟件開發(fā)中不可或缺的部分。

三是實驗評價體系不夠完善，只注重結(jié)果是否正確，而忽視了過程的評估以及對學生解決問題能力的培養(yǎng)［3］。諸如代碼質(zhì)量、測試用例的編寫、文檔整理等軟技能，導致學生即便完成實驗也未必能培養(yǎng)出符合行業(yè)要求的職業(yè)素養(yǎng)。

三、以實踐為導向的互助式“編譯原理”教學

（一）重構(gòu)教學內(nèi)容，設(shè)計學習項目

在實踐導向的互助式“編譯原理”教學中，對教學內(nèi)容的重構(gòu)是提升教學質(zhì)量的首要步驟［4］。本研究針對“編譯原理”這門課程的特性，旨在通過精心設(shè)計的學習與實踐項目激發(fā)學生的學習熱情，提高其對理論知識的理解和應用能力。

首先，需要分析教學大綱，將“編譯原理”課程中抽象且難以理解的理論知識進行適當?shù)募毣筒鸱帧Ｒ皂椖繉虻乃季S，使項目設(shè)計緊密貼合軟件開發(fā)實踐，每一個課程模塊都圍繞著實際可行的編譯器開發(fā)任務展開，使學生將抽象的編譯原理理論與具體的編程實踐相結(jié)合，從而更加深刻地理解編譯原理的核心概念和實現(xiàn)過程。

學習項目的設(shè)計是在重構(gòu)教學內(nèi)容之后開展的。項目的選擇需具備實際應用背景，例如，設(shè)計一個小型的編程語言，開發(fā)一個簡易的編譯器等。這樣的項目不僅能提供真實的編程經(jīng)驗，還能使學生在面對實際問題時，學會如何運用所學的編譯原理知識。同時，在項目學習的過程中，教師可引導學生深入分析編譯器設(shè)計的關(guān)鍵部件，如詞法分析器、語法分析器、語法制導的翻譯等。學生需通過團隊合作，分解課題中的子問題，各司其職，共同探討解決方案。

確定學習項目后，教師要根據(jù)學習項目的任務安排相應的理論講解、案例分析和實踐活動。在這個過程中，教師的角色從傳統(tǒng)的知識傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑д吆蛥f(xié)助者，為學生提供學習資源，幫助學生在困惑時找到方向。此外，對于每個項目，都需要制定明確的探究要點、探究時間表和成果展示要求，這有助于學生保持學習的連貫性和系統(tǒng)性。

實踐導向的教學過程中，學生的自我探索和交流合作至關(guān)重要。因此，在重構(gòu)的教學內(nèi)容中需要設(shè)計合適的信息技術(shù)平臺和方式促進學生之間的互動。例如，使用在線論壇、社交媒體群組或即時通信軟件，為學生提供討論問題、分享進展和相互答疑解惑的空間。教師則定期在這些平臺上提出引發(fā)深思的問題，推動討論深入發(fā)展。

在項目學習的最后階段，學生需要以演示、報告或作品形式，展示他們的學習成果。這不僅有利于加深學生對項目核心內(nèi)容的理解，也是檢驗其實踐能力和團隊協(xié)作技能的良機。教師應及時對學生的展示結(jié)果進行評價，并提供專業(yè)的反饋和建議。

總體而言，重構(gòu)教學內(nèi)容和確定學習項目的過程是一個動態(tài)、互動和持續(xù)的改進過程，需要教師與學生共同參與，不斷適應學生的學習需求和新技術(shù)發(fā)展的趨勢。通過這一改革，旨在促進學生積極思考，提升他們解決實際問題的能力，并在理論與實踐的交融中掌握編譯原理的精髓。

（二）重視課堂教學，創(chuàng)新組織形式

課堂教學是連接理論與實踐的橋梁。為了切實發(fā)揮課堂在教學中的核心作用，本研究采取了創(chuàng)新的組織形式來加強師生互動、生生互動，激發(fā)學生的學習興趣，提升教學參與度和合作能力。

首先，課堂上采用案例教學法，將理論知識與實際編譯項目相結(jié)合。教師選取一些經(jīng)典或者具有挑戰(zhàn)性的編程案例，引導學生分析問題、設(shè)計算法，并實踐編碼，不僅讓學生理解編譯原理的理論基礎(chǔ)，還增加了課堂的趣味性和實踐性。通過讓學生親自動手解決實際問題，能極大地提高其解決復雜編程問題的能力。

其次，鼓勵學生進行小組合作，以項目為單位開展課堂教學活動。在此形式下，學生分組完成指定的課堂任務，每個小組內(nèi)部成員需要根據(jù)自己的特長和興趣分工合作、相互學習、相互幫助，不僅提升了學生的團隊協(xié)作能力，還增強了每位學生的責任感和歸屬感。小組互助式學習鼓勵學生在集體智慧的幫助下攻克難題，讓學生在實際操作中轉(zhuǎn)化知識。

最后，課堂互動的形式更加多樣化。除了常規(guī)的提問互答，還包括角色扮演、辯論賽、教學游戲等。通過設(shè)計不同類型的互動游戲或挑戰(zhàn)任務，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的參與度和學習的積極性。這樣的教學形式能夠打破傳統(tǒng)課堂學生的被動接受狀態(tài)，助力學生在樂趣中掌握難度較大的編譯原理知識。

為確保創(chuàng)新組織形式能夠有效實施，本研究同時配備了多媒體輔助教學工具和智能教學平臺。利用這些現(xiàn)代信息教育技術(shù)手段，既方便教師進行教學管理，又便于學生課前課后查閱資料、交流討論和復習鞏固。智能平臺還可為教師提供學生學習數(shù)據(jù)分析，幫助教師及時了解學生的學習進度和問題，針對性地進行輔導。

（三）加強學生實踐，強調(diào)分工合作

“編譯原理”教學的實踐環(huán)節(jié)扮演著至關(guān)重要的角色。本研究旨在通過加強學生的實踐環(huán)節(jié)，讓他們在實際操作中深入理解和掌握編譯原理的概念與技巧，并在過程中強調(diào)分工合作的重要性。此方法不僅能夠提高學生對知識的理解能力，還能培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作和溝通能力，進而增強課程對職場的適應性。

首先，實踐環(huán)節(jié)被組織為一個項目開發(fā)流程，學生們被分配到不同的項目小組，每個小組負責完成一款簡單編譯器的不同模塊。這些模塊包括但不限于詞法分析器、語法分析器、語義分析器、中間代碼生成器和代碼優(yōu)化器。這樣的分工確保了每個學生都能在專注于某一環(huán)節(jié)的同時，對編譯器的整體架構(gòu)有所理解。

在具體的實踐過程中，學生們先要共同闡述和定義模塊的功能需求，明確模塊之間的接口和交互方式。然后每個小組成員需要合理分配任務，確保每個人都能承擔起組內(nèi)的責任，同時能夠得到其他組員的協(xié)助。這種互助合作模式增強了學生的責任感和自我管理能力。

其次，實踐環(huán)節(jié)還特別強調(diào)了團隊合作的重要性。小組成員間不僅需要在代碼實現(xiàn)上相互協(xié)作，而且要定期召開會議，討論遇到的技術(shù)難題，分享各自的研究成果和學習心得。這種方式不僅可以提升個人的專業(yè)技能，還可以激發(fā)團隊的創(chuàng)造力和解決問題的能力。

實施這項實踐環(huán)節(jié)還需要教師的積極引導與監(jiān)督。教師可以在過程中擔當項目指導的角色，不定期地檢查每組的進度，給予必要的技術(shù)指導和反饋。同時，教師也要留意學生間的互動情況，確保每個成員都能融入團隊，并積極參與項目的各個環(huán)節(jié)。

為了保障實踐活動的有效性和學生學習成果的公正性，每個小組還需要在項目完成之后提交一份詳細的報告。該報告不僅需要包含項目的設(shè)計思路、實現(xiàn)過程、測試結(jié)果和遇到的問題以及解決方案，還要對團隊協(xié)作過程進行自評和總結(jié)。

最后，為了檢驗學生的實踐成效及其對課程知識的掌握程度，還應設(shè)置一個公開展示環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中，各小組將向全班同學和教師展示他們的編譯器項目，讓其他同學提出疑問和建議，從而達到互動學習的最佳效果。

（四）做好分析總結(jié)，完善考核機制

分析總結(jié)環(huán)節(jié)與考核機制的完善對于確保教學質(zhì)量和學習效果至關(guān)重要。通過對課程實施過程的定期分析和總結(jié)，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整教學策略，確保教學目標的實現(xiàn)。同時，一套合理的考核機制能夠準確評價學生的學習成果，促進其深入學習，并激發(fā)其持續(xù)的探索興趣。

首先，分析總結(jié)應貫穿于整個教學過程。從備課階段開始，教師就應該根據(jù)學生的學習背景、掌握知識水平以及具體的教學目標來制訂詳細的教學計劃。在每一次課堂教學和項目學習結(jié)束后，教師需要對學生的表現(xiàn)做出及時評估，以及對整體授課效果進行反思。此外，學生之間的互助交流也應該是評價教學效果的一個重要環(huán)節(jié)。通過定期組織討論和反饋會議，教師和學生共同分析在實踐操作和理論學習中遇到的困難和問題，并提出改進建議，這有助于提升教學質(zhì)量和學習效率。

其次，完善考核機制的重點在于公正性、合理性以及激勵性。考核機制不應只關(guān)注理論考試成績，更應綜合評價學生在實踐操作、團隊合作、問題解決等方面的表現(xiàn)。據(jù)此，考核標準應該包括以下幾個維度：理論知識掌握程度、實踐項目完成情況、課堂參與活躍度、團隊互助與合作精神，以及創(chuàng)新能力和問題解決能力的展現(xiàn)。具體到評分機制，可按照預設(shè)的百分比將分數(shù)分配到上述各個維度，確保學生在每個方面都能獲得公正的評價。

為了進一步優(yōu)化考核機制，教師可引入同行評價和自我評價的環(huán)節(jié)，讓學生參與到評價過程中來，這不僅能夠提高學生的自主性和責任感，還有助于增強學生間的正向競爭和互助。在這一環(huán)節(jié)中，學生需要根據(jù)明確的評價標準，對自己和他人在項目完成、課堂討論等方面的表現(xiàn)進行打分，并提供建設(shè)性的意見。教師將這部分評價作為成績的一部分，有助于完善整體的考核系統(tǒng)。

除了日常的課程評價，期末的總結(jié)性評價也不可忽視。期末評價不僅考查學生對知識的掌握程度，而且評估其在整個學期內(nèi)的進步和成長。與此同時，教師也應總結(jié)自己的教學經(jīng)驗，記錄哪些方法有效、哪些需要改進，為將來的教學提供寶貴的參考。

結(jié)語

在本研究中，我們深入探討了傳統(tǒng)“編譯原理”課程教學中存在的局限性，并提出了以實踐為導向的互助式教學模式，旨在克服這些缺陷，并提高學生的學習效率和興趣。經(jīng)過一系列的教學實踐和調(diào)整，我們發(fā)現(xiàn)該教學模式對于促進學生理解、吸收并運用編譯原理的核心概念和技能方面起到了顯著的積極作用。

在結(jié)構(gòu)重構(gòu)的過程中，我們確立了與現(xiàn)實編程緊密相連的學習項目，這些學習項目不僅激發(fā)了學生的學習熱情和參與感，同時也讓學生在實踐中學習并深化對理論知識的理解。通過對教學形式的改革，加強了課堂內(nèi)的互動和討論，這種新穎的教學方式顯著增強了學生們的合作精神和團隊協(xié)作能力。在實踐環(huán)節(jié)，我們注重了學生分工合作的重要性，鼓勵學生們在面對具體問題時相互交流和支持，這種協(xié)同工作模式有效地提升了他們的工程實踐能力。

實驗結(jié)果證明，相比于傳統(tǒng)的教學方法，以實踐為導向的互助式教學模式大大提高了學生的學習動機和編程興趣。學生們在課堂上的積極參與程度顯著提升，對編譯原理知識的理解更為深刻。此外，通過學生之間的合作學習，不僅知識掌握得更為扎實，而且人際交往和團隊合作能力也得到了極大的提升。

通過對教學過程進行分析總結(jié)和完善考核機制，我們進一步確保了教學的質(zhì)量。考核方式的改革使得評價標準不再局限于單一的理論知識掌握程度，而是覆蓋到了培養(yǎng)學生的實際操作能力和團隊協(xié)作精神，這些都是當前高等教育極力倡導的教育目標。靈活而細致的考核方式使得學生得到了公正的評估，同時也為教師提供了有關(guān)教學改進的寶貴反饋。

綜上所述，實踐導向的互助式教學模式在“編譯原理”課程的教學中展現(xiàn)了巨大的潛力。該模式不僅提升了學生成績和理解能力，而且培育了學生獨立探索問題和解決問題的能力。未來的研究可進一步在更廣泛的學科和課程中探索該教學模式的應用，以及在不同類型的學生群體中測試其有效性和適應性。通過持續(xù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，以期為學術(shù)界和實際工程領(lǐng)域培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的專業(yè)人才。

參考文獻：

［1］張卓.互動式案例教學法在“編譯原理”中的應用［J］.工業(yè)和信息化教育，2021（5）：6165.

［2］計衛(wèi)星，王貴珍，李侃.編譯原理語言認知實驗設(shè)計與實踐［J］.計算機教育，2019：9497.

［3］陳蒙，李學志.編譯原理課程教學改革探索與實踐［J］.課程教育研究（學法教法研究），2019（2）：29.

［4］于雙元，徐金安，丁丁，等.基于層次遞進模式的“編譯原理”課程教學研究與實踐［J］.工業(yè)和信息化教育，2019（03）：5155.

課題項目：2022年南京工業(yè)大學本科課程思政示范課程建設(shè)項目

*通訊作者：宋爽（1990—），女，漢族，江蘇南京人，博士研究生，講師，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理、游戲化教學。