編譯原理工程教育論文范文
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1CDIO工程教育理念簡介
CDIO工程教育模式是能力本位的培養(yǎng)模式，其優(yōu)勢在于讓學(xué)生以主動、團(tuán)隊(duì)合作、課程與課程之間有機(jī)聯(lián)系的學(xué)習(xí)方式，獲取與工程實(shí)踐相關(guān)的知識與能力。CDIO培養(yǎng)大綱將工科畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和工程系統(tǒng)能力4個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這4個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。只有把知識、能力、社會需求融合起來，以能力為導(dǎo)向，以學(xué)科知識和社會需要為依托，整合課程組織結(jié)構(gòu)，才能培養(yǎng)出符合社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的工程技術(shù)人才。CDIO工程教育以實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)過程為主線，提煉出項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)歷的構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)施、運(yùn)行4個主要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)的能力[3-4]。實(shí)施CDIO工程教育模式，基本原則是落實(shí)“做中學(xué)”以及“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”，它體現(xiàn)了現(xiàn)代工程師所應(yīng)具備的服務(wù)于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行的全過程所必須擁有的基本能力。
課程教學(xué)改革從以下4個方面展開。1）學(xué)生分組，導(dǎo)入項(xiàng)目。課程教學(xué)以項(xiàng)目導(dǎo)入的方式開始，首先鼓勵學(xué)生搜集編譯基礎(chǔ)理論和技術(shù)在計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的成功案例；其次引導(dǎo)學(xué)生搜集開源的編譯工具，按照支持的源語言和語法分析方法分類。以上兩項(xiàng)前期工作對應(yīng)CDIO模式的構(gòu)思部分，需明確客戶的需求，考慮技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略和制度等因素，不斷改進(jìn)概念、技術(shù)和商業(yè)計劃。項(xiàng)目的最終目標(biāo)是用C語言編寫一個PL/0語言處理系統(tǒng)。在教學(xué)過程中，學(xué)生分成若干個項(xiàng)目組，在教師的指導(dǎo)下編寫項(xiàng)目計劃書，劃分項(xiàng)目的功能模塊；指定各個模塊的負(fù)責(zé)人，模擬實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)，進(jìn)行分工協(xié)作。2）案例驅(qū)動，模仿提升。CDIO工程教育模式要充分體現(xiàn)“做中學(xué)”，以“項(xiàng)目案例”為載體組織整個教學(xué)過程，以案例開發(fā)過程安排教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用啟發(fā)式和研究性的教學(xué)方法。課程教學(xué)要為學(xué)生構(gòu)建項(xiàng)目開發(fā)的情景，調(diào)動學(xué)生的主動性與參與性，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在編譯原理課程教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性和主動性，課外缺少自主訓(xùn)練和探索，雖然通過了課程考核，但是實(shí)際只了解到一些基本概念和零碎的知識斷點(diǎn)，不具備運(yùn)用所學(xué)原理和技術(shù)進(jìn)行編譯器開發(fā)的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生“構(gòu)思—設(shè)計—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”編譯系統(tǒng)的技能，我們將編譯原理的學(xué)習(xí)過程分為模仿和提升兩個階段。（1）模仿階段的主要目標(biāo)是以PL/0語言處理系統(tǒng)為案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，掌握基本算法，激發(fā)學(xué)生興趣。項(xiàng)目開發(fā)分為8項(xiàng)子任務(wù)，這些任務(wù)可在教師的指導(dǎo)下完成。任務(wù)1：安裝測試用C語言實(shí)現(xiàn)的PL/0語言處理系統(tǒng)；完成PL/0語言語法的EBNF描述。任務(wù)2：PL/0編譯程序中詞法分析程序的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。任務(wù)3：PL/0編譯程序中語法分析程序的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)；自頂向下遞歸調(diào)用子程序的方法。任務(wù)4：PL/0編譯程序中語義分析和中間代碼生成。任務(wù)5：PL/0編譯程序中符號表的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。任務(wù)6：PL/0編譯程序中運(yùn)行時的存儲組織。任務(wù)7：PL/0編譯程序中的目標(biāo)代碼生成。任務(wù)8：PL/0編譯程序各階段整合運(yùn)行，編寫PL/0語言使用說明書。教師可展示用C語言實(shí)現(xiàn)的案例，要求學(xué)生模仿整個實(shí)現(xiàn)過程，用Java語言再次實(shí)現(xiàn)PL/0語言處理系統(tǒng)。學(xué)生則通過此案例，模擬項(xiàng)目開發(fā)全過程。（2）提升階段的主要目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)編譯器開發(fā)的流程，學(xué)會運(yùn)用編譯技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。本階段分為以下幾個步驟。步驟1：編譯器程序設(shè)計提高。定義一個待實(shí)現(xiàn)的源語言，如PL/0語言的擴(kuò)充或者C語言的一個子集，要求學(xué)生用C或者Java實(shí)現(xiàn)編譯程序。步驟2：編譯技術(shù)擴(kuò)展。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)面向?qū)ο笳Z言編譯技術(shù)，如收集整理開源編譯器GCC的資料，描述GCC的總體結(jié)構(gòu)、編譯流程、代碼組織。步驟3：編譯器實(shí)用工具。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)編譯器及其工具的應(yīng)用開發(fā)，包括C和Java編譯器開發(fā)。步驟4：項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。引導(dǎo)學(xué)生利用編譯技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，如設(shè)計開發(fā)C語言程序設(shè)計自動評分系統(tǒng)、基于語法分析技術(shù)的企業(yè)名稱識別算法、基于語義分析的數(shù)據(jù)驅(qū)動型漏洞檢測方法、編譯原理在通信協(xié)議轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用、編譯原理在反病毒技術(shù)中的研究和應(yīng)用等。3）開放資源，自主協(xié)作。CDIO注重自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，同時也重視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量，協(xié)同工作完成任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自主和協(xié)作學(xué)習(xí)要求教師提供充分的網(wǎng)絡(luò)資源。在教學(xué)中，課程組搜集整理了國內(nèi)外編譯原理課程的教學(xué)資源，整理了各種實(shí)用編程語言及其表示規(guī)則，設(shè)計了適合學(xué)生需要的“做中學(xué)”項(xiàng)目和任務(wù)，并在課程的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺共享，通過開放資源和自主協(xié)作的學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生在課外通過網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備開展學(xué)習(xí)討論，用課外學(xué)習(xí)彌補(bǔ)課程學(xué)時的不足；通過課外自學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，鍛煉學(xué)生“自主設(shè)計、自主實(shí)現(xiàn)、自由探索”，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生積極組織并參與項(xiàng)目組的學(xué)習(xí)和研討活動，讓個人融入項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，提升整個團(tuán)隊(duì)的工程實(shí)踐能力。4）考核評價，多點(diǎn)多面。CDIO注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，工程實(shí)踐能力是各種能力的綜合體現(xiàn)，因此考核評價要兼顧這種特性。所謂多點(diǎn)主要是指編譯原理具有紛繁復(fù)雜的知識點(diǎn)，因此對知識點(diǎn)的考核應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)為目的，注重對學(xué)習(xí)過程的考查。教師可通過查看學(xué)習(xí)記錄、平時作業(yè)和練習(xí)情況，考核學(xué)生對基本知識點(diǎn)的掌握情況；通過小組活動記錄，查看學(xué)生在項(xiàng)目組討論中的活躍度，了解學(xué)生提出問題的數(shù)量和質(zhì)量以及解決問題的思路，考核學(xué)生的知識整合和應(yīng)用能力。所謂多面主要是指編譯原理課程在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力方面具有多面性，因此考核評價方式要有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實(shí)踐技能、解決實(shí)際問題能力，從多個層面開展。教師可通過對項(xiàng)目構(gòu)思與設(shè)計展示、子項(xiàng)目實(shí)施情況、項(xiàng)目匯報與答辯、學(xué)生的自評與互評、教師與企業(yè)工程師的評價等多種方式考核學(xué)生的專業(yè)知識、個人自身能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、設(shè)計項(xiàng)目和開發(fā)系統(tǒng)能力。
3CDIO模式編譯原理教學(xué)實(shí)施過程中存在的問題與對策
1）“雙師型”教師隊(duì)伍的建設(shè)問題目前，從事編譯理論研究和技術(shù)開發(fā)的教師不多，有編譯器開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師比較缺乏。編譯原理課程“雙師型”教師隊(duì)伍奇缺。湖北省教育廳和湖北工程學(xué)院制定政策，資助并鼓勵青年教師進(jìn)入相關(guān)企業(yè)與工程師合作解決實(shí)踐中的技術(shù)難題。同時，湖北工程學(xué)院每年派出專業(yè)課青年教師到武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校進(jìn)修深造。通過這兩個途徑，學(xué)校可以解決“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)的問題。2）學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)問題。畢業(yè)生就業(yè)難和符合市場需求的應(yīng)用性人才短缺問題一直是高校、用人單位和畢業(yè)生共同的困擾。學(xué)生綜合能力是就業(yè)成敗的關(guān)鍵因素，CDIO工程教育模式強(qiáng)化工程應(yīng)用實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)，希望為解決這種困擾提供幫助。湖北工程學(xué)院與中國航天三江集團(tuán)公司合作共建的工程實(shí)踐教育中心和湖北工程學(xué)院國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目已獲得教育部批準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，計算機(jī)學(xué)院已經(jīng)與國內(nèi)10余家IT企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)合作共建實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，校企合作層面深化，操作方案細(xì)化，實(shí)現(xiàn)與行業(yè)需求的無縫對接。
4結(jié)語
基于CDIO工程教育理念的編譯原理課程教學(xué)方案的改革，推動了算法與程序設(shè)計課程群、操作系統(tǒng)、計算機(jī)組成原理、軟件工程實(shí)踐等計算機(jī)類專業(yè)核心課程的建設(shè)，大幅度提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。2014年，湖北工程學(xué)院畢業(yè)生就業(yè)率超過95%，考研錄取率超過20%；非畢業(yè)班學(xué)生在各類軟件設(shè)計大賽中獲得湖北賽區(qū)一等獎10項(xiàng)，全國總決賽獎項(xiàng)10項(xiàng)。
作者：李志敏黃蘭英熊曾剛單位：湖北工程學(xué)院計算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院