“編譯原理”課程與專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)

1、“編譯原理”課程與專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)摘要:“能力導(dǎo)向''教學(xué)符合本科教育的基本追求,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù) 發(fā)展能力?！熬幾g原理"作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)核心課程，其所含知識(shí)是木專(zhuān)業(yè)實(shí) 施能力培養(yǎng)的最佳載體之一，對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)具有重要意義。本文從專(zhuān)業(yè) 能力培養(yǎng)的視角討論“編譯原理''的教學(xué)。關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī);專(zhuān)業(yè)能力;編譯原理;面向能力培養(yǎng)高等教育為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)人才。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)代建設(shè)的需要，計(jì)算機(jī) 科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)要為信息化建設(shè)的需要培養(yǎng)計(jì)算機(jī)人才每年約十萬(wàn)的招生 量和約十萬(wàn)的畢業(yè)生可以看成是社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科人才的基本需求。教育部 高等學(xué)校計(jì)算機(jī)

2、科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告指出，他們應(yīng)該 被分為科學(xué)型、工程型、應(yīng)用型人才,而且絕犬多數(shù)應(yīng)該是工程型和應(yīng)用型的。 從本科畢業(yè)生的基本工作情況看，他們中確實(shí)只有極少數(shù)人專(zhuān)門(mén)從事計(jì)算機(jī)科學(xué) 理論的研究，也只有很少數(shù)人從事操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等的研究和 開(kāi)發(fā)。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的“經(jīng)典”核心課程操作系統(tǒng)原理”、“編譯原 理”、“數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理”等還有什么樣的存在價(jià)值?計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生為什么還要 學(xué)習(xí)這些課程呢?這涉及到本科教育的基本問(wèn)題，木文以“編譯原理"課程為例，討 論有關(guān)問(wèn)題。i培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)能力根據(jù)中華人民共和共教育法，木科教育應(yīng)當(dāng)使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握木學(xué)

3、科、專(zhuān)業(yè)必需的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)，掌握木專(zhuān)業(yè)必耍的基本技能、方法和相關(guān) 知識(shí),具有從事本專(zhuān)業(yè)實(shí)際工作和研究工作的初步能力這規(guī)定了高等教育在 知識(shí)、能力、素質(zhì)三方而的具體要求。其屮的“能力”在學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新 精神與能力的形成中具有菲常重要的作用。所以，教育不僅要強(qiáng)調(diào)知識(shí)基礎(chǔ)，更要 強(qiáng)調(diào)能力基礎(chǔ)。在知識(shí)基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)的追求上，東西方教育存在一定的差異。相對(duì)而言，東 方教育表現(xiàn)出更注重夯實(shí)扎實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)的傾向，而四方教育更注重夯實(shí)能力基 礎(chǔ)。實(shí)際上，“知識(shí)基礎(chǔ)”和“能力基礎(chǔ)''并不矛盾,兩者是相輔相成的關(guān)系:以知識(shí)為 載體，通過(guò)對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題求解思想和方法，培養(yǎng)學(xué)

4、生的（專(zhuān)業(yè)）能力; 能力的增強(qiáng)，會(huì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握其至發(fā)現(xiàn)史多的知識(shí)。所以，先進(jìn)的教育倡導(dǎo) 研究型“教,，與，學(xué),，尊崇的是“能力導(dǎo)向在大學(xué)里,學(xué)習(xí)一門(mén)課程，不能簡(jiǎn)單、膚淺地看成是對(duì)這門(mén)課程所含內(nèi)容的研 究、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，而是關(guān)注是否在有限的時(shí)間內(nèi)最有利于專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)。所以, 我們不僅反對(duì)面向系統(tǒng)的教育，更反對(duì)產(chǎn)品教育。由于計(jì)算學(xué)科仍然是一個(gè)年輕 的學(xué)科，其專(zhuān)業(yè)教冇總體上還不夠成熟，所以才冇了今天的“操作系統(tǒng),，、“數(shù)據(jù)庫(kù)系 統(tǒng)"、“網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化“編譯系統(tǒng)"等面向系統(tǒng)的課程。相信隨著學(xué)科的發(fā)展，計(jì)算機(jī) 專(zhuān)業(yè)教育會(huì)不斷成熟，會(huì)有更能體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)教育需要的課程出現(xiàn)。就口前的情況，應(yīng)

5、 該努力做到“使用工具、探索規(guī)律"、“實(shí)現(xiàn)具體系統(tǒng)、研究基本原理”，也就是“使 用工貝，不可忽略規(guī)律”、“學(xué)習(xí)系統(tǒng)，切莫冷落原理二那么，作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，應(yīng)該具有什么樣的基本能力呢?首先，作為一名 受過(guò)高等教育的高級(jí)人才,交流、獲取知識(shí)與信息的基木能力、基木學(xué)科能力、 創(chuàng)新能力、工程實(shí)現(xiàn)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等，是不可或缺的。另外,作為接受專(zhuān)業(yè) 教育的專(zhuān)業(yè)人員，更應(yīng)該具備專(zhuān)業(yè)基木能力。門(mén)2002年開(kāi)始，筆者就將計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè) 人才的專(zhuān)業(yè)基本能力歸納成計(jì)算思維（目前看，它的含義應(yīng)該既有廣義的，還有狹 義的）、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力（硬件和軟件實(shí)現(xiàn)）、系統(tǒng)能力 （系統(tǒng)的認(rèn)知、

6、分析、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用）。4大基本能力有著自己豐富的內(nèi)涵，它們的培 養(yǎng)需要落實(shí)到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，特別是各門(mén)主干課程的教學(xué)中。例如，系統(tǒng)能力耍求學(xué)生站在系統(tǒng)的全局去看問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才來(lái)說(shuō),狹義的系統(tǒng)能力包折對(duì)一定規(guī)模系統(tǒng)的 “全局掌控能力"全局地掌控-淀規(guī)模系統(tǒng)）和在構(gòu)建系統(tǒng)吋能夠系統(tǒng)地考慮問(wèn)題 的求解。要想培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)能力，就需要在基本思想的指導(dǎo)下從教學(xué)的點(diǎn)滴入 手。例如，自頂向下是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要思想方法，學(xué)習(xí)它是為了引導(dǎo)學(xué)生分層次考 慮問(wèn)題，逐步求精;鼓勵(lì)學(xué)生由簡(jiǎn)到繁,進(jìn)行復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)，是一個(gè)逐漸深入、逐漸 擴(kuò)展規(guī)模的過(guò)程;結(jié)合計(jì)算機(jī)碩件系

7、統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等的教學(xué)，可以使學(xué) 牛學(xué)會(huì)關(guān)注和掌握系統(tǒng)邏輯，引導(dǎo)學(xué)牛從宏觀到微觀去分析、理解和把握系統(tǒng);通 過(guò)讓學(xué)生參與較人型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，鼓勵(lì)他們?cè)诠ぷ鬟^(guò)程中努力掌握系統(tǒng)的 總體結(jié)構(gòu),關(guān)心本人承擔(dān)工作在系統(tǒng)中的地位等方式來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)觀和合作 能力。教學(xué)屮要不斷捉升學(xué)生的眼光,實(shí)現(xiàn)學(xué)生從系統(tǒng)級(jí)上對(duì)算法和程序的再認(rèn) 識(shí)。2計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)好課程"編譯原理”是一門(mén)非常好的課程。alfred v.aho編著的compilers: principles, techniques, and tools被認(rèn)為是編譯領(lǐng)域里的經(jīng)典教材，加上英“封而龍”的造型, 被人們尊稱(chēng)為“龍書(shū)作為第

8、一章的第一句話(huà)，作者這樣寫(xiě)道:“編寫(xiě)編譯器的原理 和技術(shù)具有丁分普遍的意義,以至于在每個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家的研究生涯屮，木書(shū)屮的 原理和技術(shù)都會(huì)反復(fù)用到。"這句話(huà)給出了這門(mén)課程的真正教學(xué)定位。從課程體系總體設(shè)計(jì)看，“編譯原理”課程的主要教學(xué)目標(biāo)之一是使學(xué)生在系 統(tǒng)的級(jí)別上重新認(rèn)識(shí)算法和程序，提升學(xué)生的系統(tǒng)能力。實(shí)際上，除了這些之外, 該課程述在于進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的形式化描述能力:如何給出問(wèn)題的形式化描述，基 于這種描述設(shè)計(jì)出口動(dòng)化處理的過(guò)程，最后實(shí)現(xiàn)“動(dòng)計(jì)算"。雖然編譯課程（通常稱(chēng)為“編譯原理”、“編譯方法”、“編譯技術(shù)”等）是計(jì)算機(jī) 專(zhuān)業(yè)的重要經(jīng)典課程，但是隨著高等教育的大眾化，

9、有些人對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是否需要 開(kāi)設(shè)“編譯''課程出現(xiàn)了疑問(wèn)，特別出于該課程的基本內(nèi)容涉及到的一 些重要理論 基礎(chǔ)具有抽象性，使得學(xué)生對(duì)其的理解產(chǎn)生了較大困難，加上有些人認(rèn)為畢業(yè)生中 很少有人將來(lái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)編譯系統(tǒng)，使得該課程的“重耍性”、“經(jīng)典性”受到了懷 疑。課程的設(shè)置雖然要看知識(shí)的“直接有用性”，但更要考慮專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)的重要 性。如果忽視了木科教育培養(yǎng)學(xué)生基木專(zhuān)業(yè)能力、可持續(xù)發(fā)展能力這一基本口的, 課程設(shè)置就是不恰當(dāng)?shù)?。?shí)際上，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科生是否要開(kāi)設(shè)編 譯課程，要考慮具體的培養(yǎng)fi標(biāo)等因素，要從總體冃標(biāo)的需求上去考慮，要看它是 否是在總學(xué)時(shí)的限制下,是實(shí)現(xiàn)總目

10、標(biāo)的最佳課程。計(jì)算學(xué)科問(wèn)題求解的基本思路是“問(wèn)題、形式化描述、計(jì)算機(jī)化''，以抽象、 理論、設(shè)計(jì)為其學(xué)科形態(tài)。編譯原理涉及的是一個(gè)比較適當(dāng)?shù)某橄髮用嫔系臄?shù)據(jù) 變換,既有明確的、便于抽象的問(wèn)題，又有較成熟的理論，而且在限定規(guī)模下又容易 實(shí)現(xiàn)（設(shè)計(jì)），所以“編譯原理”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科生的重要專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，屈丁 教學(xué)計(jì)劃中四大系列之軟件技術(shù)系列。除了知識(shí)外，該課程內(nèi)容還含冇基本問(wèn)題求解的典型思想、技術(shù)和方法，所以 該課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、算法設(shè)計(jì)與分析、計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的認(rèn)知、開(kāi)發(fā)和利用等4大學(xué)科基本能力非常重要。學(xué)生是在程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)與算法等課程中受到一定的鍛煉后，從系統(tǒng)的級(jí)別上對(duì)程序、算法的認(rèn)識(shí)進(jìn) 行再提高，通過(guò)該課程進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解的水平，增強(qiáng)系統(tǒng)能力,體驗(yàn)實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算的樂(lè)趣。這些方法和思想包括掌握程序變換基本概念、問(wèn)題描述和處 理方法（門(mén)頂向口底向上、逐步求精、遞歸求解，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，問(wèn)題分析、問(wèn)題的 抽彖與形式化描述，算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)構(gòu)建、模塊化）。通過(guò)學(xué)習(xí)這些知識(shí)、思 想和方法，學(xué)生養(yǎng)成“問(wèn)題、形式化描述、計(jì)算