对编译原理课程教学中专业能力和素质培养的探讨

左新娥 吕志凌 黄卓冕

（湖南工业大学 计算机与通信学院，湖南 株洲 412007）

【摘 要】编译原理作为计算机专业的传统核心课程，具有理论性强、系统性强、实践性强等特点，在编译原理课程教学中，通过计算机专业知识的融会贯通来实施学生专业能力和素质的培养具有重要意义，文章从专业能力和专业素质培养的视角探讨编译原理课程的教学，以期不断提高教学质量。

【关键词】编译原理；专业能力；专业素质

【中图分类号】TP314-4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）07-0168-03

0 引言

高等教育为国家的现代化建设培养人才，《中华人民共和国高等教育法》规定，本科教育应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的基础理论、基本知识，掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识，具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力[1]。这项规定要求本科学生学习一门课程，不仅仅是对该门课程所含内容的学习、研究和设计，更为重要的是培养学生的专业能力和专业素质。专业能力和专业素质在学生的可持续发展及创新精神与能力的形成中具有至关重要的作用。笔者认为，大学本科计算机专业的学生，作为接受专业教育的专业人才，除了应该具备最基本的获取知识与信息的能力、良好的沟通与表达能力、自学能力、创新能力、团队合作能力、综合应用知识能力等之外，还应拥有计算思维、算法设计与分析能力、优秀的编码能力、系统项目实施能力等专业能力和专业素质。

1 编译原理在计算机学科中的重要地位及教学现状

国内高校最早于20世纪70年代末开设编译原理课程，该课程经过40余年的发展和改革，现已成为国内大部分高校计算机科学及相关专业的一门专业必修课，是计算机学科的核心课程。编译原理旨在介绍编译程序构造的一般原理、基本设计方法、主要实现技术和一些自动构造工具，具有理论性强、系统性强、实践性强等特点[2]。编译原理被公认为高年级计算机专业课程中最难学的课程之一，它所涉及的形式语言与自动机理论是计算机科学理论的重要基础，可以让学生领悟到计算机理论的精髓，培养学生的抽象思维能力和形式化描述能力，培养计算思维；编译程序的构造原理和技术是计算机科学技术中理论和实践相结合的一个最好典范，它要求学生能够从系统的全局出发去看待、分析、解决问题，在软件工程的指导思想下，通过计算机专业知识的融会贯通完成一个小型编译器的开发，能够多角度地提高学生的逻辑思维能力、综合应用知识能力及学生编程调试、系统项目实施等实践动手能力，切实有效地提高学生的专业能力和专业素质。

虽然编译原理课程在计算机学科中占有如此重要的地位和作用，然而从湖南工业大学计算机与通信学院历届学生的教学反馈情况来看，很多学生并没有获得理想的学习效果，大部分学生认为编译原理课程枯燥、抽象、复杂，课程各章节内容密切连贯，同时又涉及众多专业课程的综合应用，这些都与该校目前纯理论的授课方式、压缩的理论课时形成鲜明的反差。再者有的同学认为，现在有很多优秀的编译器前端和后端可直接采用，只要自己以后不从事编译系统的研究和开发或者计算机科学理论的研究，就无所谓学不学得好这门课程了，甚至一部分同学认为学校可以将该课程从人才培养计划中删除。因此，怎样定位编译原理课程的教学指导思想，提高学生的学习兴趣，从教学内容、教学方法及教学手段等各方面协调保证该课程的教学目标和效果是一个亟待解决的问题。

2 基于培养专业能力和专业素质开展编译原理课程教学

2.1 明确“能力导向”教学目标，开展兴趣教学

根据“A”型人才结构“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的高校跨世纪人才培养目标，结合计算机专业人才社会需求以及国际计算机科学课程的未来发展趋势[3]，我们把编译原理课程建设目标定义为立足夯实基础，掌握编译原理中的基本概念、原理和方法；理清课程的联系，建立课程的有机衔接，拓宽课程相关领域；结合编译理论和技术中经典的案例培养计算思维；加强实践训练工程素质，培养学生对软件的规划、组织、设计与实现等综合应用能力。心理学研究表明，兴趣是人类最好的导师，是人们力求认识某种事物或爱好某种活动的心理倾向，它能够引导和激发人们从思想和意志上去努力探索某种事物的底蕴。学习一门专业，一门课程，想要学生学得好、钻得精，需要激发他们强烈的学习兴趣，让他们愿意去主动学习。那如何激发和培养学生对编译原理课程的学习兴趣呢？这应从入门开始，在讲授编译原理课程的第一次课时，我们首先要介绍编译原理课程的教学目标，强调课程的重要地位和重要意义，让学生明确学习目标，带着重视而又猎新喜奇的心理开始学习。然后应做到让兴趣教学贯穿整个教学过程，这就要求老师能够根据不同的教学内容采用不同的教学方法（如类比式、启发式、实例式等）来提升学生学习兴趣，增强教学效果。

2.2 理清课程的联系，建立课程的有机衔接，拓宽课程相关领域

编译原理课程涉及许多其他课程知识和技术领域，在该课程授课时，应该让学生理清这些课程之间的联系，建立课程的有机衔接，形成计算机专业人才特有的系统的专业知识结构，培养学生的综合理解和运用知识的能力，从而提高其专业素质。例如，在课程教学中以讨论的方式分析利用C语言或C++语言实现经典算法的思想和技术特征，让学生感受过程式编程和对象式编程的区别，从而进一步准确掌握程序设计语言，学习新的编程范型，提高程序设计能力。让学生在软件工程的指導思想下分析、设计一个小型编译器，应用数据结构的知识存储、组织数据，应用算法设计与分析的知识设计算法，应用操作系统的知识对目标代码进行存储组织、分配并最终实现优化，启发式地让本课程和其他课程的知识点融合或者关联，将专业能力和素质的提升融入教学之中。此外，由于编译程序的算法和技术比较经典，不仅可以广泛应用于一般软件的设计实现中，还可渗透、拓展到其他学科技术中，所以我们还可进一步引导学生思考编译理论对今后学习、工作的指导意义。

2.3 结合编译理论和技术中经典的案例培养计算思维

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[4]。它包含问题分解、抽象、自动化、递归等一系列经典的计算机科学的思维方法。如何培养计算思维，是当前大学计算机教育教学研究的热点课题之一。编译原理课程知识体系结构完整，在它经典理论和先进技术的发展中，很多编译成果正是应用计算思维的结晶。该课程中许多知识点都为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。例如，课程中介绍的形式化语言与自动机理论，正是运用了计算思维中2个重要的手段——抽象和自动化，用这2个手段去探索词法分析和语法分析等问题的本质，形成一系列将抽象思维的结果在计算机上实现的自动分析方法，将理论成果应用于技术实践。课程中介绍的“自顶向下和自底向上”的分析方法就是2种典型的问题分解的计算思维方法，可以引导学生从宏观到微观分层次考虑问题，鼓励学生关注和掌握系统逻辑，由简到繁、逐渐深入、逐步求精。此外，課程中的属性计算、语法制导翻译就是运用递归求解方法把比较复杂的原始问题逐步化简为一个简易的类似问题，把该问题解决后再逐层向外扩展。实践证明，结合编译理论和技术中经典的案例在编译课程的教学中培养学生的计算思维是值得探索的。

2.4 加强实践，提升系统能力，训练工程素质

编译程序作为一个庞大而复杂的系统程序，包含很多抽象、理论性较强的算法和思想，构造一个编译器是系统的、成规模的、有难度的。它包括多个不同的处理阶段，由多个完成不同功能、执行在不同阶段的子程序组成。它要求学生不仅要对各个子程序的功能和方法有清晰的认识，还应该遵循软件工程的思想和规范，将各个子程序很好地衔接在一起，保证开发出的编译程序具有较好的质量和可维护性。而在湖南工业大学，目前的编译原理课程只有40节纯理论授课课时，这肯定是不科学的，因此必须加强实践，增加实验和课程设计，让学生在透彻地理解掌握编译程序理论的基础上，系统全面地掌握编译技术，真正运用所学的知识去解决实际问题，通过让学生参与较大型系统的设计与实现来培养学生对软件的规划、组织、设计与实现的综合能力，增强学生的系统能力和合作能力，训练工程素质。

3 结语

对于计算机专业教育来说，专业能力和专业素质的培养，它是一个系统的工程，不是哪一门课程的教学就可以解决的问题，它应贯穿于整个大学教育的每一门专业课程。为了更好地完成编译原理课程的教学使命，让学生系统、全面地掌握编译技术，通过计算机专业知识的融会贯通切实有效地提高学生的专业能力和专业素质，高校教师应该不断探索更为合理的教学模式，不断提高教学质量，应该强调实践，保证编译过程的完整性，让学生用最简单的方式完成一个完整的翻译过程。

参 考 文 献

[1]蒋宗礼.编译原理课程与专业能力培养[J].计算机教育，2009（21）：4-6.

[2]陈意云.编译原理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]陈英，计卫星.编译原理课程教学指导思想的思忖[J].计算机教育，2009（21）：14-15.

[4]王挺，李梦君.对编译原理课程教学中计算思维培养的探讨[J].计算机教育，2009（21）：11-12.

[责任编辑：高海明]

【基金项目】2014年湖南工业大学教育改革资助项目“基于专业能力培养的编译原理课程教学体系的构建和探索”（2014B40）。

【作者简介】左新娥，女，湖南工业大学计算机与通信学院讲师，研究方向：计算机教育；吕志凌，男，湖南工业大学计算机与通信学院计算机1203班学生；黄卓冕，男，湖南工业大学计算机与通信学院讲师，研究方向：电路与系统。