以实践为导向的互助式“编译原理”教学

摘要：在分析传统“编译原理”课程存在的问题基础上，本文提出了以实践为导向的互助式教学方式。通过重构教学内容，确定具有实际编程意义的探究项目，强化学生理论与实践结合，增强学生的参与感和合作精神，提升其对编译原理概念的理解和实践能力，并通过完善的考核机制来确保教学效果。研究表明，该教学方式有效提高了学生的学习兴趣和参与度，加强了学生之间的交流与帮助，促进了团队协作能力的提升，显著改善了“编译原理”的教学效果。

关键词：编译原理；实践导向；教学模式；合作学习；课程改革

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

“编译原理”作为计算机科学与技术专业的核心课程，其理论基础和技术要求都颇具挑战。该课程不仅需要学生掌握丰富的理论知识，还要求学生能够将这些知识应用于实践中，完成复杂的编译器设计。自该课程诞生以来，学术界和教育界对其教学方法和教学效果一直在不断探讨和改进中。但是，不少教学实践反映出，“编译原理”教学存在着不少问题。诸如理论知识抽象难懂，在许多学生心中造成了固有的恐惧；教学方式陈旧单一，难以激发学生的学习兴趣；实验内容与实际应用脱节，导致学生难以把理论知识转化为解决实际问题的能力。这些问题的存在限制了学生对编译原理学习的深度和广度，降低了学习动力与实践效果。

本研究将实践导向的教学理念应用于“编译原理”课程，具体探索了如何通过重构教学内容、创新组织形式、加强学生实践以及完善考核机制四个方面来实现以实践为导向的互助式教学。以实践为导向的互助式教学强调学生间互动与合作，这是促进主动学习和深度学习的关键［1］。教师的角色从原本的知识传授者转变为引导者和指导者，学生需要主动参与到教学活动中，以实际操作和互相协助的方式来增强学习效果［2］。

二、传统“编译原理”课程教学存在的问题

（一）理论知识抽象难懂，学习难度大

传统的“编译原理”课程往往注重对编译过程中的各个阶段，如词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等的概念和算法的讲授。这些内容本身具有高度的抽象性，学生在缺乏具体应用场景的背景下，难以把握其底层逻辑与实用价值。例如，在介绍自动机理论时，学生很难通过纯粹的理论推导来真正理解其在词法分析中的具体作用与意义，导致学习过程中兴趣丧失和动力降低。

（二）理论课教学方式陈旧单一

由于教学资源和课程设置的不足，传统模式的“编译原理”课程难以为学生提供足够的案例分析和实际编程经验。该课程如果仅仅停留在概念的传授上，不充分利用现代信息技术手段，如在线课堂互动、多媒体演示、上机操练等，将会让学生感到枯燥，学习效率降低。

（三）实验内容脱离实际，不够合理

目前的“编译原理”教学，在实验环节设计和教学上存在以下问题：

一是实验内容仍然停留在对基础概念的验证上，缺乏对现代软件工程实践的引入。例如，在传统的编译原理实验中，学生可能需要手动构造词法分析器和语法分析器。然而，业界早已有成熟的自动化工具，如Lex和Yacc能够简化这一流程。教学内容如果不能跟上技术发展的步伐，学生掌握的技能与行业需求存在偏差，难以培养他们解决现实问题的能力。

二是实验内容与实际应用相差甚远，冗长的理论推导和抽象的编译任务让学生难以看到它们与现实软件开发环境中具体技术和问题的关联。以编译优化实验为例，许多课程侧重于传授一些古老的优化技巧，而忽略教授如何利用现代编译器的优化选项和工具，这些都是现代软件开发中不可或缺的部分。

三是实验评价体系不够完善，只注重结果是否正确，而忽视了过程的评估以及对学生解决问题能力的培养［3］。诸如代码质量、测试用例的编写、文档整理等软技能，导致学生即便完成实验也未必能培养出符合行业要求的职业素养。

三、以实践为导向的互助式“编译原理”教学

（一）重构教学内容，设计学习项目

在实践导向的互助式“编译原理”教学中，对教学内容的重构是提升教学质量的首要步骤［4］。本研究针对“编译原理”这门课程的特性，旨在通过精心设计的学习与实践项目激发学生的学习热情，提高其对理论知识的理解和应用能力。

首先，需要分析教学大纲，将“编译原理”课程中抽象且难以理解的理论知识进行适当的细化和拆分。以项目导向的思维，使项目设计紧密贴合软件开发实践，每一个课程模块都围绕着实际可行的编译器开发任务展开，使学生将抽象的编译原理理论与具体的编程实践相结合，从而更加深刻地理解编译原理的核心概念和实现过程。

学习项目的设计是在重构教学内容之后开展的。项目的选择需具备实际应用背景，例如，设计一个小型的编程语言，开发一个简易的编译器等。这样的项目不仅能提供真实的编程经验，还能使学生在面对实际问题时，学会如何运用所学的编译原理知识。同时，在项目学习的过程中，教师可引导学生深入分析编译器设计的关键部件，如词法分析器、语法分析器、语法制导的翻译等。学生需通过团队合作，分解课题中的子问题，各司其职，共同探讨解决方案。

确定学习项目后，教师要根据学习项目的任务安排相应的理论讲解、案例分析和实践活动。在这个过程中，教师的角色从传统的知识传递者转变为引导者和协助者，为学生提供学习资源，帮助学生在困惑时找到方向。此外，对于每个项目，都需要制定明确的探究要点、探究时间表和成果展示要求，这有助于学生保持学习的连贯性和系统性。

实践导向的教学过程中，学生的自我探索和交流合作至关重要。因此，在重构的教学内容中需要设计合适的信息技术平台和方式促进学生之间的互动。例如，使用在线论坛、社交媒体群组或即时通信软件，为学生提供讨论问题、分享进展和相互答疑解惑的空间。教师则定期在这些平台上提出引发深思的问题，推动讨论深入发展。

在项目学习的最后阶段，学生需要以演示、报告或作品形式，展示他们的学习成果。这不仅有利于加深学生对项目核心内容的理解，也是检验其实践能力和团队协作技能的良机。教师应及时对学生的展示结果进行评价，并提供专业的反馈和建议。

总体而言，重构教学内容和确定学习项目的过程是一个动态、互动和持续的改进过程，需要教师与学生共同参与，不断适应学生的学习需求和新技术发展的趋势。通过这一改革，旨在促进学生积极思考，提升他们解决实际问题的能力，并在理论与实践的交融中掌握编译原理的精髓。

（二）重视课堂教学，创新组织形式

课堂教学是连接理论与实践的桥梁。为了切实发挥课堂在教学中的核心作用，本研究采取了创新的组织形式来加强师生互动、生生互动，激发学生的学习兴趣，提升教学参与度和合作能力。

首先，课堂上采用案例教学法，将理论知识与实际编译项目相结合。教师选取一些经典或者具有挑战性的编程案例，引导学生分析问题、设计算法，并实践编码，不仅让学生理解编译原理的理论基础，还增加了课堂的趣味性和实践性。通过让学生亲自动手解决实际问题，能极大地提高其解决复杂编程问题的能力。

其次，鼓励学生进行小组合作，以项目为单位开展课堂教学活动。在此形式下，学生分组完成指定的课堂任务，每个小组内部成员需要根据自己的特长和兴趣分工合作、相互学习、相互帮助，不仅提升了学生的团队协作能力，还增强了每位学生的责任感和归属感。小组互助式学习鼓励学生在集体智慧的帮助下攻克难题，让学生在实际操作中转化知识。

最后，课堂互动的形式更加多样化。除了常规的提问互答，还包括角色扮演、辩论赛、教学游戏等。通过设计不同类型的互动游戏或挑战任务，激发学生的学习热情，提高学生的参与度和学习的积极性。这样的教学形式能够打破传统课堂学生的被动接受状态，助力学生在乐趣中掌握难度较大的编译原理知识。

为确保创新组织形式能够有效实施，本研究同时配备了多媒体辅助教学工具和智能教学平台。利用这些现代信息教育技术手段，既方便教师进行教学管理，又便于学生课前课后查阅资料、交流讨论和复习巩固。智能平台还可为教师提供学生学习数据分析，帮助教师及时了解学生的学习进度和问题，针对性地进行辅导。

（三）加强学生实践，强调分工合作

“编译原理”教学的实践环节扮演着至关重要的角色。本研究旨在通过加强学生的实践环节，让他们在实际操作中深入理解和掌握编译原理的概念与技巧，并在过程中强调分工合作的重要性。此方法不仅能够提高学生对知识的理解能力，还能培养他们的团队协作和沟通能力，进而增强课程对职场的适应性。

首先，实践环节被组织为一个项目开发流程，学生们被分配到不同的项目小组，每个小组负责完成一款简单编译器的不同模块。这些模块包括但不限于词法分析器、语法分析器、语义分析器、中间代码生成器和代码优化器。这样的分工确保了每个学生都能在专注于某一环节的同时，对编译器的整体架构有所理解。

在具体的实践过程中，学生们先要共同阐述和定义模块的功能需求，明确模块之间的接口和交互方式。然后每个小组成员需要合理分配任务，确保每个人都能承担起组内的责任，同时能够得到其他组员的协助。这种互助合作模式增强了学生的责任感和自我管理能力。

其次，实践环节还特别强调了团队合作的重要性。小组成员间不仅需要在代码实现上相互协作，而且要定期召开会议，讨论遇到的技术难题，分享各自的研究成果和学习心得。这种方式不仅可以提升个人的专业技能，还可以激发团队的创造力和解决问题的能力。

实施这项实践环节还需要教师的积极引导与监督。教师可以在过程中担当项目指导的角色，不定期地检查每组的进度，给予必要的技术指导和反馈。同时，教师也要留意学生间的互动情况，确保每个成员都能融入团队，并积极参与项目的各个环节。

为了保障实践活动的有效性和学生学习成果的公正性，每个小组还需要在项目完成之后提交一份详细的报告。该报告不仅需要包含项目的设计思路、实现过程、测试结果和遇到的问题以及解决方案，还要对团队协作过程进行自评和总结。

最后，为了检验学生的实践成效及其对课程知识的掌握程度，还应设置一个公开展示环节。在这个环节中，各小组将向全班同学和教师展示他们的编译器项目，让其他同学提出疑问和建议，从而达到互动学习的最佳效果。

（四）做好分析总结，完善考核机制

分析总结环节与考核机制的完善对于确保教学质量和学习效果至关重要。通过对课程实施过程的定期分析和总结，可以及时发现问题，调整教学策略，确保教学目标的实现。同时，一套合理的考核机制能够准确评价学生的学习成果，促进其深入学习，并激发其持续的探索兴趣。

首先，分析总结应贯穿于整个教学过程。从备课阶段开始，教师就应该根据学生的学习背景、掌握知识水平以及具体的教学目标来制订详细的教学计划。在每一次课堂教学和项目学习结束后，教师需要对学生的表现做出及时评估，以及对整体授课效果进行反思。此外，学生之间的互助交流也应该是评价教学效果的一个重要环节。通过定期组织讨论和反馈会议，教师和学生共同分析在实践操作和理论学习中遇到的困难和问题，并提出改进建议，这有助于提升教学质量和学习效率。

其次，完善考核机制的重点在于公正性、合理性以及激励性。考核机制不应只关注理论考试成绩，更应综合评价学生在实践操作、团队合作、问题解决等方面的表现。据此，考核标准应该包括以下几个维度：理论知识掌握程度、实践项目完成情况、课堂参与活跃度、团队互助与合作精神，以及创新能力和问题解决能力的展现。具体到评分机制，可按照预设的百分比将分数分配到上述各个维度，确保学生在每个方面都能获得公正的评价。

为了进一步优化考核机制，教师可引入同行评价和自我评价的环节，让学生参与到评价过程中来，这不仅能够提高学生的自主性和责任感，还有助于增强学生间的正向竞争和互助。在这一环节中，学生需要根据明确的评价标准，对自己和他人在项目完成、课堂讨论等方面的表现进行打分，并提供建设性的意见。教师将这部分评价作为成绩的一部分，有助于完善整体的考核系统。

除了日常的课程评价，期末的总结性评价也不可忽视。期末评价不仅考查学生对知识的掌握程度，而且评估其在整个学期内的进步和成长。与此同时，教师也应总结自己的教学经验，记录哪些方法有效、哪些需要改进，为将来的教学提供宝贵的参考。

结语

在本研究中，我们深入探讨了传统“编译原理”课程教学中存在的局限性，并提出了以实践为导向的互助式教学模式，旨在克服这些缺陷，并提高学生的学习效率和兴趣。经过一系列的教学实践和调整，我们发现该教学模式对于促进学生理解、吸收并运用编译原理的核心概念和技能方面起到了显著的积极作用。

在结构重构的过程中，我们确立了与现实编程紧密相连的学习项目，这些学习项目不仅激发了学生的学习热情和参与感，同时也让学生在实践中学习并深化对理论知识的理解。通过对教学形式的改革，加强了课堂内的互动和讨论，这种新颖的教学方式显著增强了学生们的合作精神和团队协作能力。在实践环节，我们注重了学生分工合作的重要性，鼓励学生们在面对具体问题时相互交流和支持，这种协同工作模式有效地提升了他们的工程实践能力。

实验结果证明，相比于传统的教学方法，以实践为导向的互助式教学模式大大提高了学生的学习动机和编程兴趣。学生们在课堂上的积极参与程度显著提升，对编译原理知识的理解更为深刻。此外，通过学生之间的合作学习，不仅知识掌握得更为扎实，而且人际交往和团队合作能力也得到了极大的提升。

通过对教学过程进行分析总结和完善考核机制，我们进一步确保了教学的质量。考核方式的改革使得评价标准不再局限于单一的理论知识掌握程度，而是覆盖到了培养学生的实际操作能力和团队协作精神，这些都是当前高等教育极力倡导的教育目标。灵活而细致的考核方式使得学生得到了公正的评估，同时也为教师提供了有关教学改进的宝贵反馈。

综上所述，实践导向的互助式教学模式在“编译原理”课程的教学中展现了巨大的潜力。该模式不仅提升了学生成绩和理解能力，而且培育了学生独立探索问题和解决问题的能力。未来的研究可进一步在更广泛的学科和课程中探索该教学模式的应用，以及在不同类型的学生群体中测试其有效性和适应性。通过持续的优化和创新，以期为学术界和实际工程领域培养出更多优秀的专业人才。

参考文献：

［1］张卓.互动式案例教学法在“编译原理”中的应用［J］.工业和信息化教育，2021（5）：6165.

［2］计卫星，王贵珍，李侃.编译原理语言认知实验设计与实践［J］.计算机教育，2019：9497.

［3］陈蒙，李学志.编译原理课程教学改革探索与实践［J］.课程教育研究（学法教法研究），2019（2）：29.

［4］于双元，徐金安，丁丁，等.基于层次递进模式的“编译原理”课程教学研究与实践［J］.工业和信息化教育，2019（03）：5155.

课题项目：2022年南京工业大学本科课程思政示范课程建设项目

*通讯作者：宋爽（1990—），女，汉族，江苏南京人，博士研究生，讲师，研究方向：数据挖掘、自然语言处理、游戏化教学。