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编译原理实验课程教学设计的改进论文

编译原理实验课程教学设计的改进论文

编译原理课程是计算机科学与技术专业的重要专业课之一，课程

内容抽象，理论性较强，学生普遍反应难学难懂，为此设置一定课时

的实验课，有助于帮助学生深入理解概念，提高学生的逻辑思维能力、

实践动手能力，有助于切实有效地提高学生的专业素质。目前编译原

理课程的实验设计通常是要求学生实现一个比较完整的编译程序，或

者将其拆分成词法分析实验、语法分析实验和语义分析实验等几个部

分，实验内容具有一定的难度，让很多学生知难而退，难以达到预期

的实验效果。究其原因是在实验设计上与学生的实际情况之间出现了

诸多偏差，需要对实验的设计和组织进行改进，以更好地提高编译原

理实验课的教学效果。

1编译课程实验的问题

1.1学生对课程实验定位存在认知误区

在教学实践中发现很多学生对编译原理实验课程的认识上存在很

多误区，这些认识误区如果不加以及时纠正，加上课程内容抽象、逻

辑性强等特点，很容易加重学生的畏难情绪，产生一系列不利于课程

学习的消极负面影响。

一种认识误区是简单地认为编译原理的学习目的就是设计和开发

编译器，认为毕业后很少有从事编译器研发的机会，所以得出课程学

了没用的错误结论。实际上编译原理包括的形式语言、自动机理论等

语言定义、翻译与实现的基础知识，可以让学生领悟到计算机理论的

精髓，可以让学生从程序编译的角度重新审视软件的开发，有助于提

高学生对软件设计开发的认识，对于今后从事应用软件、语言开发平

台甚至系统软件的开发等都是非常有好处的。

另一种认识误区是将编译的实验混淆于普通的程序设计实验，将

实验重点没有放在算法的设计、原理的理解上，而是迷失在具体代码

实现的细节上。编译原理课程是一个综合性的专业课，编译程序使用

的一些数据结构和算法是“数据结构”、“离散数学”以及“算法设

计与分析”等课程相关知识的典型应用，能够进一步加深了学生对相

关课程知识的综合运用和专业素质的提升。

1.2实验内容设计缺少层次性

通常的编译原理实验课的教学设计，是将学生已经学过的一种高

级语言的词法和语法进行简化，作为实验的模型语言。针对编译过程

的词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、目标代码生成的

四个重要阶段，每个阶段分别设计一个或多个实验题目，最终合成一

个完整的编译程序。这样设计实验的好处是与授课内容紧密结合，模

块分解清晰。但存在的问题是尽管对高级语言进行了简化，每个实验

仍然存在着一系列的“难度阶梯”需要学生跨越，如果在实验的设计

上仅从学科的理论体系上考虑，忽视了学生知识和能力水平的不同层

次，只是一种理想化的设计，执行起来势必难以达到预期的实验效果。

以词法分析的实验设计为例：实验要求是给出某模型语言的文法

规范，要求编写该语言的词法分析程序。输入源程序文件，输出关键

词、专用符号以及其它标记。实验过程是编写主函数getToken，通过

从文件中读取字符到缓冲区中并由C语言字符的状态转换图流程判断

返回一个字符（Token）。分析出来的单词主要分为关键词，专用符

号，标记符号等。

这个实验是编译阶段的第一个实验，在学生对编译程序理解不深，

很多思维方式和知识框架还没有建立起来的情况下，给很多学生设置

了一系列障碍，如形式化语言、有穷自动机的理论等，每一个障碍对

于初学者都难度不小，这些问题同时出现在一个实验中，会使相当大

一部分学生因难度过大而失去学习兴趣。实际教学中学生对编译程序

的认知是循序渐进的，很多概念和原理的理解不可能一步到位。而且

学生的知识结构、能力水平参差不齐，有的学生的先导课程如《数据

结构》、《高级程序设计语言》等知识学得不牢固，有些甚至已经淡

忘，因此在设计实验时需要首先弄清楚学生的情况，然后再“对症下

药”有侧重点地进行实验内容的设计。

1.3实验的组织形式比较单一

编译原理的实验组织形式通常是在机房每个学生一台计算机，实

验课程开始后教师介绍实验内容、实验目的和实验要求等，然后每人

独立完成，从设计到实现都由学生自己进行，教师在实验过程中随时

解答学生的疑问，最后学生调试完成程序后撰写实验报告，教师根据

学生的程序和实验报告给出分数。这样的实验组织和成绩的评判形式

比较单一，整个过程由教师主导，