面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養模式

摘要：以培養學生創新性思維為核心，以互動式、啟發式、案例式教學和實踐平臺為依托，研究學生創新性思維階梯式培養模式的構建，介紹基于創新的“互動式+啟發式+案例式”教學方法和基于激勵機制的“分層+分系列+分專題”的創新實踐活動，培養從事計算機研究和應用的創新型人才。關鍵詞：編譯原理與設計；創新性思維；教學方法

0.引言

編譯原理與設計課程是計算機科學與技術專業的核心課程，具有較強的抽象性、理論性和邏輯性，學生學習和理解該課程相對困難。同時，該課程與其他課程，如離散數學、數據結構、算法分析、操作系統、體系結構等課程具有交叉性，因此學生不僅要有扎實的專業基礎，還要有很好的創新意識。部分學者在編譯原理的教學教改方面已經開展了卓有成效的工作。張晶等人研究了編譯原理實踐課程“多層次-多目標-多效果”的教學方法；錢忠勝等人提出從典型案例設計、實驗實踐教學模式、與其他課程知識相融合、與各類應用相結合、復合型考核方式等方面人手展開教學改革研究；徐晶探索了研究型教學在編譯原理課程教學實踐中的應用，并提出了“驗證、應用、創新”三步掌握編譯技術的課程設計方案；柴艷妹等人從激發學生興趣、培養學生專業素質和提高學生動手能力三個方面入手，提出了一系列教學改革的具體步驟和方法；王挺等人提出編譯原理課程能夠培養學生的計算思維，提升學生的系統能力，使學生在系統的級別上重新認識算法和程序。

筆者面向編譯原理與設計課程，以互動式、啟發式、案例式教學和實踐平臺為依托，研究基于創新的“互動式+啟發式+案例式”教學方法，基于激勵機制的“分層+分系列+分專題”的創新實踐活動，構建面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式教學模式，培養從事計算機研究和應用的創新型人才。同時，研究通過此培養模式的實施，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而使學生的研究能力、實踐能力與創新能力得到鍛煉和提高的方法。

1.學生創新性思維階梯式培養模式

科學合理地配置學生的知識結構是構建學生培養模式的第一步。學生創新性思維培養模式是一個反復循環、不斷提升的動態發展過程。構建面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養模式需根據社會發展對人才的客觀需求，結合學校的培養目標和培養方案，選擇合適的培養途徑加以實施，并針對人才培養模式實施后社會對培養結果的評價做適時地調整。

1.1知識結構的構建

面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養的課程主要包括3個方面：數理基礎（離散數學、數值分析）、算法基礎（數據結構、算法分析）和核心課程（操作系統、體系結構、編譯原理與設計），如圖1所示。

在課程設置及教學內容安排上要堅持以下兩點：一是厚基礎、強能力、重創新，努力做到把編譯原理與設計課程與前沿知識以及多學科間知識交叉與滲透融入到教學內容中來；二是堅持知識、能力、素質的辯證統一，培養學生的創新性思維。階梯式培養課程的分類見表1。

1.2學生創新性思維的階梯式培養模式

學生創新性思維培養模式以課程內容學習、分析評價、創新實踐方式3種形式進行階梯式培養，每個階段進行學生的反饋，發現學生的創新性思維，激勵學生進行創新性活動。教學環節采用互動式、啟發式、案例式的教學方式，并通過課堂討論、學生演講、課外作業、各類實驗、學生科技活動、科研課題等豐富的教學活動提高學生的創新能力。學生創新性思維的階梯式培養模式，如圖2所示。

1.3學生創新性思維階梯式培養層次

面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養包括3個層次，自底向上依次是基礎形成層、思維構建層和創新體現層，如圖3所示。

基礎形成層主要進行數理基礎課程的學習，培養方式采用課堂講解、學生討論課外作業、課程實驗、學生科技活動等形式。

思維構建層主要培養學生的計算機思維和編程素質，啟發學生的創新性思維。在這一層次中主要進行數據結構、算法分析課程的學習，培養方式采用課堂講解、學生討論課外作業、課程實驗、學生科技活動、科研課題。

創新體現層重點培養和強化學生的創新性思維，進行編譯原理與設計創新思維的培養，其方式更多元化，包括課堂講解、學生討論、課外作業、學生演講、課程實驗、學生科技活動、科研課題等。

2.基于創新的“互動式+啟發式+案例式”教學方法

2.1多元化教學形式

編譯原理與設計課程采用多元化的教學形式：PPT講解、課堂討論、學生演講、學術報告、課程內容的視頻分析、學生的科技活動、各類實驗、科研課題等，激發學生的學習興趣，提高學生的知識水平，增強學生的創新思維和能力。多元化的教學形式如圖4所示。

多元化教學形式體現在：豐富的課堂教學手段、教學與研究相結合、學生參與教師的課題研究并參加課外科技活動。

2.2“互動式+啟發式+案例式”教學方法

編譯原理與設計課程采用師生互動式、啟發式課堂教學，將創新性思維訓練融于“互動式+啟發式+案例”教學方式中，激發學生的創新潛能，為進一步科學研究打下堅實的理論基礎和實踐能力，激發學生的學習興趣，使學生形成一種以創新精神吸收知識、應用知識的習慣。在課外作業、各類實驗、科技活動和科研課題方面，研討課內開展“啟發式、互動式、案例式”的教學實踐，鼓勵學生開展創新性思維活動。

3.3培養學生問題意識，提高學生創新能力

培養學生的問題意識和學生創新能力的最主要體現就是問題解決能力。培養學生問題解決能力的主要途徑就是各類實驗、科技活動和科研課題。因此，教師應不斷鼓勵學生深入專業領域和社會生活中發現問題、分析問題和解決問題，鼓勵學生共同參與課題研究，并從不同角度激發學生，有效培養學生思維的創新性。

3.基于激勵機制的“分層+分系列+分專題”的創新實踐活動

設計“分層、分系列、分專題”的、具有一定創造性的實踐活動是培養學生創新性思維的特色之一。教師應依據課程的內容，采用由淺入深、循序漸進的方式設計實踐活動，建立創新活動與研究方向的有機結合，增強教學與研究相輔相成的關聯，有效組織和管理學生的學習活動，評價學生的創新活動。

創新實踐活動培養學生科學研究的思維方法、科學研究能力和創新精神，分為課程實驗、科技活動、課題研究3個層次。在課程實驗中分為基礎實驗、綜合性設計實驗、應用提高實驗3個系列，并在每個系列實驗中設定多個專題，解決特定的問題。采用答疑式指導、項目式指導和課題式指導“三級指導”方式。

1）科學設置課程實驗。

實驗課對檢驗和鞏固學生在課堂中學到的理論知識、啟發學生的創新思維、提高實踐能力具有重大意義，因此必須有針對性地加強課程實驗，并根據培養目標和課程實驗建立3層課程設計模式：基礎實驗、綜合性設計實驗、應用提高實驗。

2）組織科技活動。

有計劃地組織學生進行學術科技活動，鼓勵學生利用課余時間開展科學研究并參加校內外不同層次的競賽。科技活動主要包括ACM程序設計競賽、機器人大賽、各類程序設計大賽等。

3）課題研究。

分專題進行有針對性的課題研究，包括文獻查閱、科研選題、實驗設計、實驗操作、數據整理、結果分析、撰寫論文、報告與答辯環節，訓練學生的科學研究思想和方法，實施實踐活動的個性化教育。

4.結語

我們在教學過程中強調面向編譯原理與設計課程開展學生創新性思維階梯式培養模式、教學方法的創新以及基于激勵機制的創新實踐活動研究，以培養學生創新性思維。同時，在編譯原理與設計課程教學的實踐中，強調創造性思維能力的培養，發揮學生在教學中的主體地位，調動學生參與教學活動的積極性、主動性和創造性，激發學生的求職欲望，對其他課程的教學實踐同樣具有借鑒意義。