分级教学法在编译原理实践教学中的应用

分级教学法在编译原理实践教学中的应用

《编译原理》课程一直是作为大学本科计算机专业培养专业素养的必修课程。该课程不仅教授学生掌握编译相关的基本理论知识和实际操作技能，而且通过课程学习，进一步培养学生自主学习和自主思考的能力，使得学生能够经过独立思考，利用计算机解决实际问题，获得可持续发展的计算机应用能力。

一、编译原理分级教学的必要性

编译原理是计算机专业的核心课程，其教学效果不仅影响学生对本门课程知识的掌握与理解，对学生的专业素养养成也至关重要。

1.编译原理课程教学目标需要分级实施。从课程体系总体设计看，编译原理课程的主要教学目标之一是使学生在系统的级别上重新认识算法和程序，提升学生的系统能力。实际上，除了这些之外，还在于进一步培养学生的形式化描述能力：如何给出问题的形式化描述，基于这种描述设计出自动化处理的过程，最后实现“自动计算”。[1]在理论课程中学习了形式化描述的编译理论之后，一定要依赖于实际的实践操作，才能深化理论认识，锻炼形式化思维，提高学生的动手能力，从而达到计算思维的培养。

2.编译原理实践课程教学呼唤因材施教。编译原理的实践课程，是对学生前期大学所学知识的综合应用。有程序设计基础，数据结构，离散数学等等。如果学生前期课程学习得很扎实，已经具备了一定的程序设计思想及抽象思维，那么，在这个课堂上，则比较容易上手，能及时完成老师布置的任务。如果学生在前期没有打好扎实的基础，将会由于前期知识的欠缺，无法将一些知识综合应用，实验几乎就无从下手。要么依赖组内的其他同学的工作，自己混杂其中坐享其成；要么就直接放弃，破罐子破摔。这与我们掌握“编译原理”中的基本概念、基本理论、基本方法，在系统级上再认识程序和算法，提升计算机问题求解的水平，增强系统能力，体验实现自动计算的乐趣的 专业培养目标是相去甚远的。[1]不同的职业，不同的工作岗位，不同的社会层面，对计算机的“自动计算”能力的要求是不相同的。因此，我们不能按单一的模式培养人才，不能用单一的标准衡量人才。教育也是一种产业，市场需要我们提供多种规格的产品，我们就应该以市场为导向，及时调整我们的教学计划和教学方法以为市场服务。

二、编译原理实践教学分级构想

鉴于学生基础水平参差不齐，部分学生反映编译原理实验难度偏大，而少部分学生又能又快又好地完成实验任务。为了避免优秀学生不能发挥所长，而较差的学生又无法完成实验内容的情况，我们调整了“齐步走”的教学方式。通过设置高、中、低三种级别的实践内容，使学生在系统地学习过本门课程之后，能够熟练掌握编写编译器的原理及技术，如自动机理论、LL与LR分析法、代码优化与生成等，并能了解大型系统软件的特点和开发方法，促进学生软件开发能力、问题求解能力的提高和计算机科学思维的培养，使学生能够运用计算机思维，利用以“语言转换”为核心的问题求解方式，将所学知识灵活应用于今后的工作中。

1.激发优秀学生自主创新。优秀的学生对所学基础知识掌握较为扎实，动手能力强，具有强烈的上进心，好奇心，自主学习能力较强，具有一定的创新欲望。为了让这类学生能够物尽其用，人尽其才，可以根据他们的专长及喜好专门为他们设计或自创实践课题，更应该激励他们自己设计一些课题来实现。在项目的实施过程中，老师和学生一起分析、讨论、研究项目的功能需求，再一起探讨设计项目的框架，最后就交由学生自己去实施，完善。项目考核重过程而轻结果。例如，在作品的设计及实现中是否包含有创新思维，所做的工作与前人所做的相比有何改进，在自己的基础上有什么突破，通过此项目得到什么启示等等。[2]允许学生创新失败以积累经验，成绩以优和良为主，以打消学生的后顾之忧。

2.强化普通学生工程应用。大部分学生对于老师交给的基本任务，基本能够自己完成；对于一些有挑战性的任务，也能自己在寻求帮助中完成；或者能够在已有的东西基础之上做一些修改，使之更加完善。但是缺乏一些创新思想，必须在老师的指导下才能完成。对于这部分学生，老师的指导举足轻重，若太抽象，理解起来就比较困难；若太详细，就直接照搬，基本不经自己大脑的思考。这两种情况均不能调动学生的学习积极性，还会让学生越来越讨厌这门课。因此，可以考虑结合编译原理的理论知识，设计可以解决实际问题的小程序，以加强编译和学生自身之间的联系，以增强个人成就感。例如，设计基于表达式的计算器，特殊文本编辑器，高级语言转换工具等等。或者以任意一门小语言为研究对象，实现其编译前端以及对应编译算法。实施中，其中的一些细节可以咨询老师或者同学，但是，必须自己亲自完成整个程序，走遍项目过程中的每个阶段。同时主要依据学生完成的产品质量以及过程控制来进行考核。如，所设计软件的健壮性，完整性，稳定性如何；软件开发过程中，小组成员之间的协调情况，分工情况是否合理。以避免组内成员之间分工不均、过度依赖，必须体现按劳分配的思想。成绩以良和中为主。

3.鼓励较差学生巩固提高。有少部分学生由于前期的知识不够扎实，独立编写一个稍微大型的程序比较困难。这部分同学让他们从头到尾的来完成一个编译前端或者编译算法，基本是不现实的。有些同学甚至无法读懂稍微复杂的程序。他们大多比较自卑、敏感。虽然有一定的学习愿望，但是由于知识的连贯性，让他们想学却没有办法再学懂。对于这部分同学，可以阅读老师指定的编译器源程序，画出程序流程图，理解编译器的工作方式，找出一些算法在编译程序中的具体应用；或者，能够完成老师给定的程序框架中的一些语句、函数等部分代码。考核主要依据学生具体的理解以及进步大小来评定，以及格和中为主。对于那些本身基础非常薄弱的同学，要对他们的进步及时鼓励与肯定，强调有付出就有收获，以令其对学习还能保持信心。

三、分级教学中遇到的问题及解决方法

可以肯定地说，通过分级教学，多数学生能够在适合自己的学习环境中快乐地、自主地学习，每一个人的能力得到最大限度地发挥，个人成就感获得极大满足，教学效果良好。但是，在具体的实施过程中，还是有一些问题需要引起重视。

1.分级的基础是了解学生。分级必须建立在对学生必须了解的基础之上。[3]对于大学老师，一般都不可能从头到尾的教某个班的 学生，所以在课程刚开始的时候不能随意的将学生定级。可以在第一次实验之后，根据第一次实验的检查情况，再结合自愿推荐的原则对学生进行分组。而且，在后续实验过程中，教师可以适时调整级别，以调动学生积极性。

2.考核应体现按劳分配的思想。在成绩评定上，既不能打击基础较差的学生的学习积极性，也不能忽视较优秀的同学的学习积极性[4]。不能仅仅看到学生的进步就随意加分，更不能因为学生选择了高难度级别的实验，就直接打高分。考核应该重过程而轻结果，尽可能做到公正公平，体现按劳分配的思想，让学生明白，一定要有付出才会有收获。成绩评定最好是以小组答辩的方式进行，以老师评分加上各个小组的同学评分综合得到。要得优秀的同学必须公开答辩，以接受全部同学的监督，同时也为大家树立了学习的榜样，还能锻炼学生的表达能力、演讲技巧及心理素质。

3.教师业务能力应该逐年提高。在分级教学模式下，对于学习兴趣足、学习能力强的学生，教师为了满足学生的需求，必须深入研究教学内容，精心选择实现内容，并尽量积累相关资料，与学科前沿和实际应用相结合，从而拓宽学生的视野，激发学生的想象力和创造力。分级教学既有利于激励教师提高业务水平，又有利于教师树立成就感，在良好的师生互动中，体验到作为老师的价值。[5]通过编译原理实践课程的教学现状分析，提出了编译原理实践教学分级教学的构想。并对分级教学实施过程中遇到的问题提供了解决参考。实践表明，该方法应用于编译原理的实践教学，能够较大幅度的激发学生的学习动力，提高解决实际问题的能力，提升专业素养。这也是我国因材施教思想的体现与实施。