《匯編語言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)分享

摘要：《匯編語言程序設(shè)計(jì)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門必修課，對(duì)硬件知識(shí)要求高且編程規(guī)則繁雜是其主要特征。經(jīng)多年教學(xué)實(shí)踐，積累了一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法兩方面入手，提出了教學(xué)改革措施，并在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：《匯編語言程序設(shè)計(jì)》；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）39-0041-03

一、引言

20世紀(jì)80年代，匯編語言是非常流行的程序設(shè)計(jì)語言之一，隨著一些開發(fā)效率更高的高級(jí)語言的出現(xiàn)，匯編語言就逐漸退出了流行語言的行列。但在大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)中，作為計(jì)算機(jī)原理、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、操作系統(tǒng)主干等課程的先修課，《匯編語言程序設(shè)計(jì)》依然作為一門專業(yè)必修課保留著。由于匯編語言并不直接面向當(dāng)前廣泛應(yīng)用的信息處理軟件開發(fā)[1]，出于就業(yè)等方面的考慮，很多學(xué)生把精力放到Java、C#等他們認(rèn)為用途更大的高級(jí)語言學(xué)習(xí)中。加之匯編語言中有眾多繁雜的規(guī)則和枯燥的指令需要記憶，很多學(xué)生有意無意就怠慢了這門“古老”的語言。實(shí)際上，匯編語言在幫助理解計(jì)算機(jī)工作原理和程序運(yùn)行過程方面起著非常重要的作用[2]。為了改變匯編語言這種尷尬的處境，讓其在計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)體系中發(fā)揮應(yīng)有作用，任課教師有必要在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改革。

二、講好第一堂課

在人們之間的交往中，第一印象非常重要。學(xué)習(xí)也一樣，要想讓學(xué)生學(xué)好這門課，第一堂課一定要講好。第一堂課應(yīng)該講些什么呢？根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下三點(diǎn)：首先，把匯編語言在計(jì)算機(jī)知識(shí)體系中的位置及該門課程的主要內(nèi)容用簡短的幾句話向?qū)W生做一個(gè)介紹，讓學(xué)生了解本學(xué)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)即可。其次，通過舉例，介紹一下匯編語言在當(dāng)前計(jì)算機(jī)中的一些獨(dú)特應(yīng)用，例如：匯編語言可以應(yīng)用到殺毒軟件的病毒掃描和UNIX操作系統(tǒng)的啟動(dòng)；在一些實(shí)時(shí)性要求比較高的場合，匯編語言比高級(jí)語言更有優(yōu)勢，曾經(jīng)有人做過實(shí)驗(yàn)，匯編語言編寫的程序比其他高級(jí)語言編寫的程序在速度上大約快10倍[3]。通過這些實(shí)例可以讓學(xué)生感覺到匯編語言并沒有過時(shí)，在當(dāng)前的軟件開發(fā)中仍有它的一席之地。最后，從往屆學(xué)生的大作業(yè)中選擇幾個(gè)有代表性的進(jìn)行展示，鼓勵(lì)學(xué)生：到本門課程結(jié)束時(shí)，你也可以用匯編語言寫出這樣的程序，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過第一堂課的“動(dòng)員”，讓學(xué)生對(duì)匯編語言有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)最大限度地激發(fā)他們學(xué)習(xí)匯編語言的興趣。現(xiàn)在的大學(xué)生能量很大，只要感興趣了，學(xué)好一門課對(duì)他們來說并不是什么難事。

三、教學(xué)內(nèi)容的改革

匯編語言是一門低級(jí)語言，其指令與機(jī)器指令基本上一一對(duì)應(yīng)。每條指令的功能很“低”，同樣功能的程序，用匯編語言寫要比用高級(jí)語言寫長得多。同時(shí)，匯編語言的指令多，相關(guān)規(guī)則也多。這些劣勢足以讓初學(xué)者討厭它。為了讓學(xué)生能夠迅速接受它而不產(chǎn)生抵觸情緒，需要任課教師在教學(xué)內(nèi)容的處理上采取一些措施。

1.列出教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)。目前，大多數(shù)學(xué)校的匯編語言教學(xué)還是以8088/8086匯編語言為主，歸納起來，有兩個(gè)難點(diǎn)和一個(gè)重點(diǎn)。一個(gè)難點(diǎn)是內(nèi)存的分段管理。邏輯地址（段地址：偏移地址）到物理地址的轉(zhuǎn)換是這個(gè)問題的核心，其公式為：物理地址=段地址×10H+偏移地址。通過課上的講解和做習(xí)題，要讓學(xué)生真正地明白該公式的含義，這對(duì)后繼的匯編語言編程和調(diào)試至關(guān)重要。與內(nèi)存的分段管理有關(guān)的其他知識(shí)，如：段的最大長度、段之間的重疊、物理地址的唯一性、邏輯地址的不唯一性等知識(shí)，在其他高級(jí)語言中是不會(huì)學(xué)到的，也要給學(xué)生逐一講解清楚。另一個(gè)難點(diǎn)是與數(shù)據(jù)相關(guān)的七種尋址方式[4]。在學(xué)習(xí)C語言時(shí)，指針[5]的概念讓很多學(xué)生頭疼不已，現(xiàn)在尋址方式增加到了七種，部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生畏難情緒。在講授這部分內(nèi)容時(shí)，任課教師可以通過一些具體的應(yīng)用來幫助學(xué)生理解和記憶這些尋址方式。以寄存器相對(duì)尋址方式為例，這種尋址方式與高級(jí)語言中大家熟悉的一維數(shù)組無論是形式還是內(nèi)涵都很相似，通過一維數(shù)組的遍歷過程可以很生動(dòng)地介紹這種尋址方式，學(xué)生掌握起來也會(huì)很容易。一個(gè)重點(diǎn)是指令的記憶。對(duì)于習(xí)慣用高級(jí)語言編程的學(xué)生來說，匯編語言幾十條指令以及相應(yīng)的規(guī)則記憶量有點(diǎn)兒大。而指令是編程的基礎(chǔ)，學(xué)生要想編出程序，這些指令是必須要記熟的，這一點(diǎn)沒有任何商量的余地。在講課過程中，尤其是學(xué)習(xí)匯編語言的前幾周，這兩個(gè)難點(diǎn)和一個(gè)重點(diǎn)要不斷地重復(fù)講授和應(yīng)用，讓學(xué)生真正弄懂、記熟，為后繼的程序設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

2.調(diào)整教學(xué)順序。大多數(shù)匯編語言教材中，通常是先把相應(yīng)的原理和全部指令介紹完，然后再介紹編程。很顯然，這種方法使教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)比較清楚，但是對(duì)于學(xué)生來講，大半個(gè)學(xué)期都在記憶指令，看不到成果（自己編寫的程序），就會(huì)覺得既枯燥又沒有成就感，學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)隨之減弱。在近幾年的匯編語言教學(xué)中，我們調(diào)整了教學(xué)順序，把指令分散到各個(gè)章節(jié)中進(jìn)行講授。例如，把算術(shù)運(yùn)算指令和邏輯運(yùn)算指令與順序程序設(shè)計(jì)放在一章中，把控制轉(zhuǎn)移指令與分支循環(huán)程序設(shè)計(jì)放在一章中，經(jīng)諸如此類的順序調(diào)整，每一章都是先介紹一些指令，緊接著就用這些指令進(jìn)行編程訓(xùn)練，指令記憶和編程訓(xùn)練同步進(jìn)行，學(xué)生也很喜歡這種安排。

四、教學(xué)方法的改革

1.采用多媒體課件與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方法。多媒體教學(xué)具有信息量大、圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用到課堂上。在匯編語言的教學(xué)中，大量采用了多媒體課件，對(duì)于一些抽象、難懂的知識(shí)，借助于圖表、動(dòng)畫等進(jìn)行講解，可大大提高學(xué)生的接受度。比如在講解exe文件裝入內(nèi)存的過程時(shí)，涉及的知識(shí)較多，有內(nèi)存的分配、多個(gè)寄存器值的變化、exe文件結(jié)構(gòu)等，通過動(dòng)畫演示，繁雜零亂的知識(shí)一目了然，充分體現(xiàn)了多媒體課件的優(yōu)勢。動(dòng)畫截圖如圖1所示。

當(dāng)然，多媒體課件在程序講解方面也存在一些劣勢。如果把所講的程序直接做到課件中，教師在講解程序時(shí)就會(huì)出現(xiàn)朗讀程序的現(xiàn)象，與學(xué)生交互不足，造成學(xué)生跟不上節(jié)奏，影響授課效果。這時(shí)，最好的辦法就是多媒體課件與板書相結(jié)合。在多媒體課件中給出程序的流程圖，然后把程序以板書的形式展示給學(xué)生，寫板書時(shí)與學(xué)生進(jìn)行充分地交流，讓他們有足夠的時(shí)間來了解編程的思路和編程的過程，同時(shí)也大大活躍了課堂氣氛。

2.采用對(duì)比的教學(xué)方法。在學(xué)習(xí)匯編語言之前，學(xué)生已經(jīng)有了C語言的基礎(chǔ)。在講解匯編語言的一些知識(shí)時(shí)，可以與C語言中相應(yīng)的知識(shí)進(jìn)行比較，以此來加深學(xué)生對(duì)匯編語言的理解。例如，匯編語言中沒有專門的分支指令，只能通過一些影響標(biāo)志位的指令結(jié)合條件轉(zhuǎn)移指令來實(shí)現(xiàn)。圖2是一個(gè)典型的分支結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，sign=0和sign=1是互斥的，不會(huì)同時(shí)執(zhí)行。用于實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的C語言程序段如下所示：

if（x>=0）

？搖sign=0；

else

？搖sign=1；

對(duì)于匯編語言的初學(xué)者來說，沿用C語言的習(xí)慣，很可能就寫出下面的程序段：

CMP x，0

JGE L1

MOV sign，1

L1：MOV sign，0

L2：……

想當(dāng)然地認(rèn)為“MOV sign，1”和“MOV sign，0”這兩句是互斥執(zhí)行的，而實(shí)際則不然，上述指令在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行時(shí)，不論x是何值，sign的值最后都是0，不能實(shí)現(xiàn)圖2所示的功能。正確的匯編語言程序段應(yīng)為：

CMP x，0

JGE L1

MOV sign，1

JMP L2

L1：MOV sign，0

L2：……

正是這句“JMP L2”讓學(xué)生理解了匯編語言中該如何編寫分支程序。通過與C語言的對(duì)比，加深了學(xué)生的印象。

3.通過小測驗(yàn)及時(shí)監(jiān)測學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。《匯編語言程序設(shè)計(jì)》中的內(nèi)容前后連貫性強(qiáng)，如果有一部分內(nèi)容掌握不好，就會(huì)造成知識(shí)的脫節(jié)，嚴(yán)重影響后繼內(nèi)容的學(xué)習(xí)。教師在課堂上所講的內(nèi)容學(xué)生即使聽懂了，也需要通過課后作業(yè)加以鞏固。為了驗(yàn)證學(xué)生課后作業(yè)的完成情況，每次課抽出5分鐘左右的時(shí)間搞小測驗(yàn)，考核學(xué)生對(duì)上次課所講內(nèi)容的掌握情況。“你不能總是交白卷吧”，這句話對(duì)學(xué)生本身既是一個(gè)警示，也是一個(gè)激勵(lì)。教師也可以在測驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，通過有針對(duì)性的講解，及時(shí)解決學(xué)生的疑惑，最大限度地避免平時(shí)學(xué)習(xí)不踏實(shí)，考前突擊的現(xiàn)象，讓盡可能多的學(xué)生真正掌握匯編語言的精髓。

4.通過屏幕錄像幫助學(xué)生盡快熟悉操作環(huán)境。相對(duì)于高級(jí)語言，匯編語言對(duì)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的要求較多，但其在本質(zhì)上終究還是一門語言，上機(jī)操作依然是學(xué)習(xí)這門課程必不可少的環(huán)節(jié)。利用匯編語言編寫的程序在上機(jī)時(shí)要用到宏匯編系統(tǒng)MASM和調(diào)試程序DEBUG，沒有集成環(huán)境，學(xué)生上機(jī)練習(xí)時(shí)難度較大。一些學(xué)生會(huì)因?yàn)榈貌坏郊皶r(shí)的幫助知難而退，嚴(yán)重影響了整個(gè)課程的學(xué)習(xí)。為了讓學(xué)生快速地熟悉匯編語言的編程、調(diào)試過程，我們利用屏幕錄像工具制作了上機(jī)操作的錄像，包括編輯、匯編、連接、調(diào)試、運(yùn)行等過程，課后學(xué)生自己做上機(jī)時(shí)，遇到操作問題可隨時(shí)觀看錄相，這對(duì)初學(xué)者來說非常有幫助，解決了以前學(xué)生在操作方面入門難的問題。

5.通過大作業(yè)進(jìn)一步提高學(xué)生的編程能力。編寫簡短的程序可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本指令、語法的掌握，編寫大作業(yè)則可以進(jìn)一步提高學(xué)生的編程能力。大作業(yè)通常在課程學(xué)習(xí)過半之后布置，分兩種形式完成：第一種形式的大作業(yè)由十幾個(gè)小程序組成，涉及到累加求和、分支、循環(huán)、數(shù)據(jù)的輸入/輸出、字符統(tǒng)計(jì)方面的知識(shí)，每個(gè)程序的長度在十幾行到三四十行不等，這種大作業(yè)針對(duì)的是編程能力稍弱的學(xué)生，側(cè)重點(diǎn)是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，最后通過上機(jī)限時(shí)測試完成考核。第二種形式的大作業(yè)是一個(gè)規(guī)模較大的綜合題，所涉及的知識(shí)有些在課堂上可能并未講過，需要學(xué)生通過查閱參考資料來獲得。程序的規(guī)模大約在二百行左右。例如有如下大作業(yè)題：從鍵盤輸入一個(gè)不超過80個(gè)字符的字符串，編成實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）對(duì)字符串中的數(shù)字做求和運(yùn)算，并以十進(jìn)制形式輸出結(jié)果；（2）將字符串中除字母、數(shù)字之外的其他字符用紅色顯示出來；（3）將字符串中的所有小寫字母用綠色顯示并閃爍。學(xué)生在完成基本要求的前提下，可加入輸出定位、動(dòng)畫等技術(shù)。從歷屆學(xué)生大作業(yè)的完成情況來看，很多學(xué)生都有豐富的想象力，所編寫的程序無論是結(jié)構(gòu)還是功能，都有很多可圈可點(diǎn)的地方，學(xué)生的編程能力在完成大作業(yè)的過程中得到了很好的鍛煉，更重要的是他們還收獲了信心。最后的考核以答辯的方式進(jìn)行。對(duì)于這兩種形式的大作業(yè)，學(xué)生可以根據(jù)自己的條件進(jìn)行選擇，做到了因材施教。

《匯編語言程序設(shè)計(jì)》是大多數(shù)高校中計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的必修課，要求學(xué)生既要掌握相關(guān)的硬件知識(shí)，又要具有良好的軟件編程能力，為了讓學(xué)生學(xué)好這門課程，任課教師要在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改革上多下功夫，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了做到與時(shí)俱進(jìn)，任課教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)也需要不斷地更新，在講授8088/8086匯編語言的同時(shí)，適當(dāng)?shù)匾雡in32匯編的內(nèi)容，讓這門課程的內(nèi)容常講常新，讓這個(gè)“古老”的語言重新散發(fā)出“青春”的活力。

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基金項(xiàng)目：中國石油大學(xué)（北京）2010年青年骨干教師基金

作者簡介：吳衛(wèi)江（1971-），男，副教授，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。