编译原理智慧课堂教学实践与探讨

祖 弦

(合肥师范学院 计算机学院，安徽 合肥 230601)

在新工科教育改革背景下，以学科为中心的传统教学模式受到了极大的冲击。当前，高校教育出发点应以学生为中心，强调人才培养模式由“先知识后能力”转变为“先能力后知识”[1]。伴随物联网、大数据、云计算等信息化技术的普及，促进了当今教学信息化的研究及发展[2]。因此，传统的线下课堂教学融合线上学习的智慧化教学，已成为大多数高校主要教改方向。慕课、翻转课堂、微课等新型教学手段均为智慧教学模式的典型应用[3]，可以更好的激发学生主动探究和自学能力，并将学生学习能力培养置于教学活动的核心位置，从而提高教学质量。本文结合合肥师范学院计算机学院软件工程专业改革方向，以编译原理课程为例，将实际授课班级作为智慧课堂教学试点，详细探讨智慧课堂教学实践新思路。

1 编译原理课程教学现状

编译原理是合肥师范学院计算机学院软件工程专业的一门核心专业课程，着重介绍编译理论和方法方面的基础知识。学生通过该课程的学习，不仅能掌握编译系统的工作原理和实现技术，还能具备开发一般编译程序的能力[4]。课程以往教学方式包括理论讲授和实验教学两部分，从实际教学效果来看，学生对该门课的知识掌握及反馈效果较差，通过分析具体原因有以下两方面：

(1)编译原理知识抽象，理论复杂难懂。客观来说，编译原理是一门“虚”与“实”相结合的课程，“虚”是指编译系统和编译知识逻辑抽象，思想性和方法性较强，“实”是指课程知识最终需落实到编译程序上，来解决实际工程问题。对编译知识的学习、理解、掌握及应用是一个循序渐进、长期实践、逐步提升的过程，而实际课堂教学课时的局限性，导致教学效果较差。

(2)课程知识牵连过多，难以因材施教。编译前端与高级程序设计语言对接，如词法分析、语法分析、语义分析、中间代码产生、与机器无关的优化等。而编译后端则与目标机有关，如与目标机相关的优化工作、目标代码产生。编译原理课程通常开设在三年级第二学期，学生对以往相关专业课程理解的好坏程度，直接导致对该门课程的掌握程度各有偏差，授课老师无法根据统一的课堂教学满足每位同学的学习进度。

编译原理课程组鉴于对以上课程教学的反思，对合肥师范学院2015—2017级软件工程专业6个班共计330名在校学生进行了详细调研，调研主题为统计学生获取知识的途径方式。调研发现学生可以通过实践、小组讨论、示范、视频、阅读、课堂等不同渠道获取知识。这也表明，为了使学生获取更多的知识内容，仅通过有限的课堂教学已远远不够，也无法促进学生的学习积极性。因此，本文提出在传统课堂基础上，部署建设智慧课堂，实现传统教学模式的转变，以期提升教学质量。

2 编译原理智慧课堂试点教学实践

2.1 智慧课堂教学平台的选择

智慧课堂是指传统课堂教学中融入现代智能信息技术手段，整合丰富的教学资源，实现教学的信息化及智能化[5]。另外，通过智慧课堂还能优化各类教学管理工作，能对课堂教学进行现代化、统一化科学管理[6]。本次智慧课堂设计立足于依靠现有的智慧化信息、多媒体技术手段，借助超星学习通软件和超星泛雅平台，在软件工程专业编译原理课程日常教学中，完成智慧课堂试点教学任务。

另外，此次智慧课堂依托合肥师范学院计算机学院2016年度自主搭建的大数据——云平台，与超星泛雅平台结合起来，使数据管理变得有据可循，充分实现教学大数据的作用。该平台详细提供了实时监测教学相关数据，如教学评价、教学预警、质量诊断、决策交流、教学监控等，以确保智慧课堂建设的顺利展开。

2.2 智慧课堂教学模式设计

2.2.1 主要教学环节设计

在整个编译原理课程教学过程中，通过增加多个师生、生生之间的互动，智慧课堂将传统的课堂教学环节延伸至“课前”“课中”和“课后”三个阶段。

课前环节，重在互动学习。由教师在泛雅平台中设立编译原理课程信息，上传本节课相对应的章节资料、多媒体材料、视频、慕课信息等，发放任务，发送通知，学生在完成预习任务后，可在学习通平台上反馈其学习进度及疑问。教师通过浏览这些记录，及时调整授课内容，有的放矢，突出重点。另外，对于重难点知识章节，教师可引导学生在学习通平台上进行小组讨论，通过抛出问题或见解，让学生自行讨论并寻找答案。例如，在第五章自下而上语法分析的课堂教学之前，引导学生思考并讨论自下而上语法分析与之前章节的自上而下语法分析思想有何不同，使学生在自行巩固前续知识点的同时，为本次课程学习做好铺垫。

课中环节，重在合作学习。教师和学生使用各类客户端，如手机、平板等，通过学习通平台进行有效互动，以签到、小组讨论、抢答、投票等方式激活课堂，并实时对学生给予指导和反馈。课上教师设计任务项目时，通过学习通为学生指定或随机分组，学生小组讨论、协作学习。另外，教师根据学习通平台实时测评反馈结果，找出本节课学生知识欠缺点和薄弱点，对薄弱环节补充讲解，重点进行相应知识的讲解与补充，通过多样化的互动交流解决学生在教学新任务中遇到的问题。

课后环节，重在自主学习。为强化本节课程知识点以及验收学生学习效果，教师根据每位学生课堂表现及知识掌握程度，发布个性化和差异化的课后作业，推送不同的拓展知识和学术资源，从而实现每位学生的个性化学习。学生通过学习通软件或在学习小组中发布感想与疑问，与老师、同学在线讨论交流，进行反思。另外教师可提供不定时的课下在线指导，及时监测学生的学习情况。

2.2.2 智慧课堂模式下不同角色的应用场景

在智慧课堂教学部署下，有不同的参与角色，主要分为教师、学生和教学管理者。教师的角色安排是担任智慧课堂的教学组织者，承担组织课前、课中及课后的所有教学活动。课堂资源及呈现方面，教师利用投屏操作即时呈现Word、Excel、PPT、视频、电子书、图片和网页等各类教学资源，丰富教学内容；教学活动方面，教师实现课堂线上线下教学活动(如签到、投票、选人、抢答、分组讨论、测试、问题等)无缝连接；教学评价方面，教师能及时查看每位学生对课程活动的各类评价及课后反馈，以便及时调整教学方案和教学方式。

智慧课堂设计的初衷是调动学生的学习能动性，使学生成为课堂参与的主体。课前，学生通过预习、观看教学视频、完成课前测试等活动完成预习准备；课中，每位学生通过参与讨论、成果展示、平台互动等方式实现交互学习；课后，学生利用线上学习拓展资源、测试、班级讨论、反馈问题等方式实现课下复习阅读，促进对课堂教学知识的吸收。

另外，通过智慧课堂，利用大数据分析技术，收集整合各方面教学数据信息，重构已有教学信息系统，实现智能数据融合，为学校的教育教学过程和管理决策提供参考依据，如线上评教评学活动，方便学校针对教师教学进行监督、检查、评估和指导。

2.3 智慧课堂教学考核评价的方案设计

合肥师范学院以往编译原理课程最终考核成绩由过程性成绩和期末考试成绩按3:7的比例构成。本次智慧课堂教学在制定课程考核方案时，遵循“考”为辅、“评”为主、以“评”促“改”的基本方针，即提高过程性考核成绩比例，课程学习过程中持续给学生提供个性化改进意见，允许学生提供改进后的作业等成果作为日常考评依据。增强并完善日常过程性考核机制，能有效发挥学生学习能动性，提高学生自主学习能力。因此，研究将过程性成绩和期末考试成绩比例调整为5:5，详细的各项考核内容及所占比重如表1。

表1 编译原理课程考核方案

2.4 智慧课堂教学效果及分析总结

2.4.1 实际教学效果反馈

本次对合肥师范学院计算机学院2016级软件工程专业两个班进行了编译原理智慧课堂试点教学，对比班级为上一学年度采用传统课堂教学方式授课的2015级软件工程专业两个班。研究对这两个年级学生编译原理课程的期末考试成绩进行了对比，详细比对结果如表2。

表2 编译原理智慧课堂实施前后的对比数据

从表2中可以看出，智慧课堂教学实施后，学生成绩获得提升，尤其体现在80分以上的学生比例大幅度上升。从实践效果来看，此次智慧课堂试点教学取得了显著效果，不仅提高了学生课前、课中、课后的学习能动性，有效提升了教学质量，而且受到学生一致好评。

2.4.2 智慧课堂分析总结

本次智慧课堂试点教学借助超星泛雅平台与超星学习通软件，立足于大数据背景下的智慧课堂教学，教学手段全新，教学内容先进，教学过程新颖，主要特色创新体现在：

(1)基于智慧教学系统，变革传统课堂形式。实际教学中，利用现代智能信息技术手段，让枯燥的课堂教学发生质变。课堂中师生、生生之间的沟通交流更加立体化，学生能充分利用课后碎片时间，进行知识补充与跟踪学习。教师亦可以学定教，因材施教。通过智慧课堂模式教学，使课上所需的学习资源实现多媒体化、智能化、碎片化，按需推送、实时同步。

(2)基于大数据分析，实现精准教学与设计。基于大数据的智能评测系统能准确生成课前学情数据，并将分析后的数据反馈给授课教师，使教师及时获取本班级学生的学情和数据分析，继而快速对学生的学习全过程作出诊断评价，为教师的备课提供了及时、准确、立体的信息，为课堂设计提供相应依据。另外，基于大数据的分析成为教师引导学生学习的依据，以结果为导向，实现因材施教。

(3)汇聚教育资源，实现大数据共享。此次智慧课堂在实际实施中，同时采用虚拟仿真技术、流媒体、电子教案、网络教学等方式，实现了面向学生的网络教育。同时，把教学过程、教学管理、教学支持领域中收集到的少量数据信息，进行整合、存储和分析，有效实现全网范围内的教育大数据共享，优化了课程学习环境，旨在提高学生学习质量及教学效果。

3 结语

本次编译原理智慧课堂试点教学，实现了课堂形式的变革，将传统的填鸭式教学转为探究式学习。另外，融合基于教学大数据的学习分析，实现精准教学和设计，从而构建大数据时代的编译原理课程教学模式。通过本次智慧课堂的实施，培养以学生为主体的教育核心理念，旨在提高学生动手操作能力，培养学生专业知识与实践知识相结合的综合素养。