王曼韬 黄强，2危疆树

（1.四川农业大学信息工程学院 四川雅安 625014；2.西南交通大学交通与物流工程学院 四川成都 611756）

启发式教学在编译原理理论与实践教学中的应用

王曼韬1黄强1，2危疆树1

（1.四川农业大学信息工程学院 四川雅安 625014；2.西南交通大学交通与物流工程学院 四川成都 611756）

启发式教学方法是以学生为主体、教师为中心，能充分调动学生积极性、主动性，激发学生积极思考、发展智力的教学方法。为提高编译原理教学的质量和效果，结合编译原理的课程特点，在课堂教学、实践教学中应用启发式教学，并相应调整课程的考核方法，激发学的学习热情、提升学生自主学习能力。

启发式教学 编译原理 应用

编译原理是计算机相关专业的核心课程，是一门公认比较难学、比较难教的课程，课程对学生专业知识掌握情况要求高，为保障教学质量，无论是教师授课还是学生学习都需要投入较大的精力。同时，近年来编译原理所涉及的知识范围越来越多，大大增加了新技术内容，在课程课时不足的情况下，采用什么样的课程教学方法以及相应的课程考核方式将接影响到教学效果以及对学生进行全面、客观的评价。

启发式教学是师生积极主动参与教学活动，教师采取各种方式调动学生的学习热情、让学生积极主动地探究和解决问题、获取知识和提高认知能力的一种教学指导思想［1］。启发式教学的要旨在于先让学生积极思考，再进行适时启发，在学生自愿、自动、自觉学习的情况下能够举一反三、触类旁通；其实施要领在于要根据学生的实际出发进行引导，当学生还没有达到理解某件事情的阶段，不可操之过急，要循序渐进，脚踏实地，务其根本。

一、编译原理教学问题分析

首先，编译原理课程有较强的综合性，涉及的先修课程包括离散数学、程序设计、数据结构、汇编语言、操作系统等，学生对这些基础知识的掌握程度参差不齐，也存在部分学生没有掌握必要的基础知识的情况；其次编译原理课程着重讨论编译的基本理论和编译器构造的基本技术，同时还涉及到一些新的理论知识，如正规式、自动机、形式语言理论、语法制导翻译等，因此学生感到理论知识抽象，理解困难；算法复杂，不容易实现，在学习的过程中逐步丧失学习的热情和学习的积极性。

其次，编译原理课程实践环节相对比较薄弱，而编译原理课程自身的特点决定了对实践的要求很高，一些相关的重要理论不经过实践、编程来实现，就不能算真正的理解和掌握。虽然经过精心安排，实践内容基本涵盖了编译原理的基本算法和技术，但实践环节依然存在如下问题。首先，实验环境往往忽视了学生的个体差异，实验内容往往比较固定和单一，难以满足不同水平的学生的实践需求；其次，编译的实践环节往往还是局限于编译器的实现而忽视编译技术与实际应用的联系。虽然在课程初始就告诉学生编译技术的若干应用，但是学生在实践过程中不自觉的有一种误解，认为编译原理的目的就是编写一个编译器，逐渐丧失实践的兴趣［2］；第三，相当一部分基础较差的学生和理解能力较弱的同学随着实践的深入采用各种方法，用敷衍的态度应付实践环节，达不到课程的要求。因此，在考虑如何学好理论知识的同时，如何把理论和实践相结合，促进和激发学生的学习兴趣，锻炼学生用计算思维解决实际问题的能力，是编译原理教学的一个主要和及其重要的问题。

二、常见启发式教学法在教学中的具体应用

启发式教学方法没有固定的教学格式和教学环节，只要具备启发式教学的特点，都可以归为启发式教学法。［3］因此，可以在不同的知识点，在不同的理论、实践教学环节应用恰当的教学方法进行教学。

1.PBL教学法与讨论式教学法相结合

PBL教学法是以问题为基础的教学模式，是在教师的整体把握和指导下，把学习设置到有意义的“问题”情景中。让学生通过分析真实问题，来学习隐含于“问题”背后的科学知识，形成解决问题的技能，培养自主学习的能力［4］。讨论式教学法是教师为实现一定的教学目标，通过课前对知识点的设计和组织，在课程讨论中启发学生表达经过独立思考后的见解，对于培养学生的独立思考能力和创新精神有非常积极的意义。为此，设置了专门的“讨论课”，具体操作如下：

（1）在课前精心设疑，提出问题的背景、目的和意义，并为学生提供部分相关参考资料，形成文档在课前发放给同学，并鼓励学生自己查询相关资料；

（2）以小组为单位组织学生在课前对问题进行探索，小组长负责组织组员发言、讨论，并记载每位同学的工作和讨论情况；最终得到结论、或提出讨论中遇到的问题，并形成书面文档；小组讨论等相关记录在后期作为每位同学考核的依据。

（3）在讨论课前每个小组将文档提交给任课老师，使任课老师对学生工作的总体情况有初步的了解，并对各个小组的工作进行总结。

（4）讨论课中，任课教师各向同学简要汇报各小组的工作，问题的解决方案，遇到的问题等等；接下来进行自由发言、讨论、问答。任课老师对整个讨论进行组织和管理，控制讨论的节奏，并负责最后的总结。

通过课程实践，PBL教学法在强调了同学的实践能力、实践能力和团队合作精神方面；讨论教学法在培养了同学独立思考的能力方面都有良好的效果。

2.案例式教学法的应用

案例教学法是一种以案例为基础的教学法，由于选择的案例本身蕴含的理论知识和相关技术具有强烈的代表性，其教学方式具备形象、直观、生动具体的特点，因此在充分激发学生的学习热情方面具备特殊的功效。

通过教学实践有两方面的案例对学生学习的促进特别大。其一，为加深和巩固理论知识，在完成基本理论和基本方法的授课后，精心挑选经典例题或综合习题作为案例在课堂加以讲解，并要求同学在课后加以演练。例如，正则式、正则文法转化成等价的NFA、NFA转换为等价的DFA、DFA的最小化内容在在自动机理论中具有不可分的相关性，理论授课结束后，可组织一道规模简单的综合题将这些知识点贯穿在一起，学生一方面巩固了各知识点，一方面更能融会贯通各知识点的联系，取得了很好的教学效果［5］。其二，选择编译原理课程中介绍的算法思想和实现技术与实际应用相结合的案例，这类案例直观、同时具有实际的应用效果，往往会激发学生的学习热情。例如：教师可以实现开发出“24”点速算游戏或者开发出计算器的手机应用。采用以上案例讲授算符优先限分析法的具体应用，这样的案例规模小，难度相对较低，学生理解非常容易，同学往往在案例讲授完后有试一试的想法，因此还可以与实践环节相结合。

3.任务驱动式教学法在实践教学中的应用

起源于教育学领域中构建主义理论的“任务驱动”，要求引导学生从实际问题出发，让学生在强烈的解决问题的愿望下，通过老师提供的学习资源对问题进行分析题和进行自主探索。任务驱动教学的四个基本环节包括：创设情境，确定问题，自主学习和效果评价［5］。例如，在编译原理正规式和词法分析部分的学习中，首先创设情境：在很多文本编辑器中，都具有语法高亮转换的功能，然后使用实际的编辑器让全体学生对语法高亮有直观的认识；然后确定问题、给出任务：如何使文本编辑器实现C语言的语法高亮转换功能？然后学生带着任务，通过老师提供的资料，通过课后对相关资料的检索、查询，自主学习或和同学协作完成一个C语言语法高亮文本编辑器；最后老师根据学生解决问题的算法、结果和自主学习与协作学习能力进行学习效果综合评价，并进行点评。

4.授课时贯彻“说话通俗化”、“说话要明白”的原则

在课堂讲授中，无论采取什么形式方法都要语言准确、通俗易懂、生动形象；不仅如此，通过教师生动的语言、愉快的提问引起学生的“无意注意”和“有意注意”，使学生精力高度集中，使学生牢固地掌握知识，留下难忘的有印象。例如，在介绍LR（k）分析法的时候，部分同学对K的含义难以理解，在课堂上可以通过通俗的例子说明了K的含义，如通过点名的例子来说明K的含义，方法如下，首先给出条件列表如下：

条件一：张三、王五、李四、刘洪

条件二：张三、王五、刘洪、刘洋

条件三：欧阳洪、欧阳光明、欧阳端木、刘洪

在条件一的情况下，点名时只需要念出当前单字即可唯一确认某位同学。

在条件二的情况下，点名时如果点“刘”姓的同学，念出当前单字“刘”时不能唯一确认某位同学，必须念出“刘”字的下一个单字方可唯一确认某位同学。

在条件三的情况下，点名时如果点“欧”单字开头的同学，必须要念出“欧”单字后的2个单字方可唯一确认某位同学。

三种条件下K的取值分别为0，1，2。通过“通俗化”的类比，同学很容易接受LR（K）中K的含义。

三、课程考核方式的改进

1.合理设置考核内容

本着以素质教育为出发点的思想进行考核内容的改革，考试范围不单纯局限于教材和课堂讲授的各种理论知识，而是在知识、能力、素质三个方面进行综合考核，在知识部分着重于编译原理基本概念、基础知识点的考核；能力考核主要通过实践教学中学生对实验项目、实践项目的完成情况进行评分；素质考核主要考察学生在小组活动、课堂讨论中体现出的团队协作意识、学习的创新性和主动性、资料的查阅能力等各方面加以评分［6］。

2.采取多样化和全过程的考核方式

着重能力和素质的考核要求考核不再是老师为学生的练习评分、试卷评分，而更应该对学生在课程教学活动中的积极表现加以评分，也可适当采用同学之间分数的互评。如：教师可针对课堂提问、课堂讨论中学生的参与情况为学生评分；在分组实践中，学生可以根据其他同学对实践的参与度、对实践项目的共享度进行分数的互评等；教师可以布置适当的学习报告，教师和同学为学习报告共同评分等手段对同学进行考核。通过上述改革让考核贯穿在学习的全过程，使同学能够在很长的时间内保持学习的热情。

3.加强题库建设

以往的期末课终考核采用笔试考核，由于课程的特点考试题目一般为若干较大型的综合题，造成学生在考试前突击联系相关题目；同时由于题目的随机性，可能某些题目学生未能复习到，造成考试成绩变化幅度较大。根据实际需要期末笔试考核变换了考核形式，采用上机考试，而题目的类型主要为选择题和判断题、在教师设定相应的组卷策略后每个同学题目随机抽取，因此试题库和机试的顺利实施改变了教师出试卷凭经验、题量少、知识点覆盖面窄等缺点。

4.考核方案的设定

依据上面的原则调整了学生的考核方案。未调整前的方案由期末笔试（60%）、实验（30%）、平时练习（10%）组成，修改为通过过程性评价、参与状态评价、学习成果评价及学习效果评价等四个方面进行构建体系。并对现有的由考勤、平时作业、实验、期末考试考核机制上通过如下方式对学生的学习加以监控，并纳入到考核。将实验中的单元实验的大部分纳入到课后作业，作为课后作业的一部分评分；同时部分单元实验和综合实验的分数将通过在实验课进行讨论、答辩，由老师给定的分数，以及小组内成员互相评定的分数，代码的实现、报告书组成，尽可能较客观的对学生进行评价。

课程考核指标由平时成绩与期末理论考试成绩构成，比例分别为65%与35%；期末理论考试成绩采用机考的形式，主要考查基础在知识点。平时成绩的组成包含：课后练习（10%）， 基础实验 （10%），综合实验（10%），选做实验（10%），讨论和学习报告（10%），课堂练习（5%），课堂讨论（5%），课程建议（5%）。

四、总结

经过近2年来在教学过程中实施启发性教学和新的考核方式后，通过对学生的考试成绩和实践环节的检查，以及对学生的问卷调查、学校和学院的教师评价，经过分析我们得出主要的教学效果如下：一是能有效的激发学生的学习热情，运用启发式教学法进行教学，教师采用丰富教学手段，化枯燥为生动，化抽象为形象，使学生较容易地抓住所要学习的要点，达到较好的教学效果。二是能促进培养学生主动学习、自主学习能力，在回答调研问卷中关于“自学能力的提高程度”时，一半以上的同学都选择了“有较大提高”；三是改变期末理论考试的考核方式，考查重点放在基础知识上，因此在客观上促使学生能够较全面的复习和巩固编译原理课程的一般性原理和知识。四是将课程的考核纳入到学习的各个环节、全过程当中，学生在整个学习周期对课程的投入比以往有相当大的提高。

［1］张忠华等.现代大学贯彻启发式教学的阻力与对策研究［J］.现代教育科学（高教研究），2009，6.

［2］金永霞等，《编译原理》实验的层次化设计［J］.现代计算机（专业版），2012，8.

［3］姜同等.启发式教学十谈［J］.长江工程职业技术学院学报［J］.2001，2.

［4］Wood Dianana F.Problem based learning［J］.J Br Med，2003，326（7384）.

［5］崔少国等.“编译原理”课程教学方法的探索与实践［J］.福建电脑，2012，1.

［6］李艳平.“中外广告史”课程考核方式改革初探 ［J］.教育与职业，2014.3

王曼韬（1974-），男，讲师，主要研究领域为农业信息化、图像处理。

四川农业大学教改项目X2014025