匯編語言教學改革探討

王志崗 黃瑋 王春東

摘 ?要： 結合實際教學經歷探索了匯編語言課程教學的若干改革方法，目的是使得學生通過匯編語言的學習提高系統能力和實踐能力。主要包括：開課前詳細介紹匯編語言課程的意義和價值，重點講授匯編語言與其他專業課程的聯系，對比其他語言進行講授并增強課堂的實踐環節。這些方法和措施明顯地提高了學生學習匯編語言的興趣，證明了教學改革的有效性。

關鍵詞： 匯編語言; 系統; 實踐; 教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-8228（2020）03-70-03

Discussion on teaching reform on assembly language

Wang Zhigang， Huang Wei， Wang Chundong

（Tianjin University of Technology School of Computer Science and Engineering， Tianjin 300384， China）

Abstract： Combined with the actual teaching experience， this paper explores some reform methods of assembly language teaching， aiming to improve the system ability and practical ability of students through the learning of assembly language. It mainly includes： introducing the significance and value of assembly language course in detail before the beginning of the course， focusing on the connection between assembly language and other professional courses， teaching with the comparison to other languages and enhancing the practice in classroom. These methods and measures obviously improve students' interest in learning assembly language， which proves the effectiveness of the teaching reform.

Key words： assembly language; system; practice; teaching reform

0 引言

匯編語言是大學計算機專業以及自動化和機電相關專業一門重要的專業基礎課程。匯編語言表面看與C++和Java語言一樣都涉及到程序設計方法和技巧，但是從計算機系統的整體觀點出發，匯編語言與其他高級編程語言有很大的不同，能夠讓學生靈活掌握其中的核心知識有不小的難度和挑戰。首先，匯編語言與計算機的硬件緊密相關，必須掌握足夠的硬件知識和系統結構才能用匯編語言編寫程序。其次，匯編語言程序的表達方式也完全與機器行為對應，這不同于高級程序設計語言的程序結構中普遍存在的基于數學形式的表達方式。最后，匯編語言在信息技術高速發展的今天應用范圍日漸縮小，尤其距離一些高大上的計算機技術看似比較遙遠，由此造成很多學生對匯編語言很陌生，甚至有些學生在學習該門課程之前沒有聽說過匯編語言。因此，作為教師在課時有限且教學內容繁雜的背景下讓學生理解匯編語言核心思想，掌握匯編語言的基本程序設計技巧是比較困難的。

目前在我國的大部分計算機相關專業設置的匯編語言課程中，基本上都是講授以8086系列兼容機的匯編指令，主要內容包括介紹8086系列機器的基本結構和硬件元素，基本的匯編程序結構和指令使用方法以及實現一些基本算法的編程技巧。由于8086和80386等系列計算機距離我們日常生活日趨遙遠，學生普遍不能理解學習這樣的課程有何實際應用環境和價值。因此我們嘗試做一些匯編語言課程的教學改革，根據教育部提出的計算機專業教學要求，重點改善當前教學中普遍存在的1～2個突出問題。教育部計算機專業教學指導分委員會對計算機專業學生的能力培養和實踐教學體系開展了研究，提出：①在教學中必須樹立學生的系統觀，培養學生的系統能力，使學生學會站在不同層面把握不同層次的系統，并全面考慮系統各部分及其與外界的邏輯與聯系，完成一定規模的系統設計;②計算機專業基本能力包括計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力以及系統能力，其中系統能力占總能力的 75%，包括系統認知、系統設計、系統開發和系統應用能力[1-3]。由此可知，教育部對計算機相關專業的教學要求非常明確地突出培養學生的系統能力。之前我們的教學重點主要放在了匯編語言指令的使用和程序設計技巧，而忽視了系統能力的培養，沒有將匯編語言放在一個大計算機系統里講授[4]。尤其是匯編語言與計算機系統中的底層硬件和包括高級編程語言的系統和應用軟件到底有何種關系是我們教學的一大盲區。基于以上分析，我們在課堂上對教授內容重點做了一些調整和補充。

1 教學問題和改革措施

在實際的匯編語言教學中，我們根據學生的教學反映和教育部對計算機專業的要求，對教學方法作了如下調整和改進。

1.1 明確匯編語言課程的意義

我們在該課程的第一節課就花了一定的時間向學生詳細講述匯編語言的意義和重要性。首先，計算機系統主要包括底層的硬件、操作系統為代表的系統軟件和應用軟件。匯編語言不同于其他C++等高級編程語言，它的操作對象是計算機系統的各種硬件完全不同于其他高級語言對數據結構進行操作，因此掌握好匯編語言對理解計算機基于硬件的底層工作原理有很大幫助[5]。匯編語言的幾乎每一條指令都與能夠在裸機直接運行的機器指令一一對應，所以如果讀懂匯編程序就能很好地理解機器工作的流程和體會計算機不同與人類的思維方式。其次，各種高級編程語言（包括C以及Java語言）最終都要編譯為與匯編指令一一對應的機器指令來執行，有些高級語言程序調試過程中難以解決的錯誤和問題需要將程序代碼反匯編才更容易發現問題，這對提高學生調試高級語言程序的能力大有裨益。此外，由高級語言編寫的很多大型程序經常會遇到效率瓶頸，如果將程序中頻繁運行的核心部分直接寫為匯編語言并執行，就能大大提高運行效率。最后，學好匯編語言有助于理解操作系統的一些設計思想和理念。總而言之，在課程的開始我們盡力讓學生充分理解匯編語言在計算機系統中的承上啟下作用，在學生的心目中為該課程樹立一個重要的形象。

1.2 突出體現匯編語言與其他課程的聯系以及對比

目前國內大多數院校的計算機專業都將匯編語言與微機原理類似課程編排成一門課進行講授，這樣做的好處是將匯編語言與硬件緊密結合在一起，使得學生明確匯編語言的運行平臺，同時避免單純地學習匯編語言編程技巧脫離語言的產生基礎。

作者所在專業將匯編語言作為單獨一門課，我們在講授匯編語言指令規則以外，重點講授了匯編語言與高級程序設計語言（以C語言為主要對比）的聯系和對比，以及與系統軟件操作系統的部分聯系。在講授很多匯編語言指令的時候，我們都詳細的講所講授的匯編指令與實現同樣或類似功能的C語言指令做對比，比較它們在書寫方式、完成功能和使用方法上相同和不同以及聯系，如果在時間允許的情況下在前面的基礎上進一步分析它們各自的優缺點。比如在講授匯編語言的循環指令loop時，考慮到學生已經在C語言中系統學習過循環for語句的原理和運行機制，而匯編語言的循環語句與C語言相比原理相同，不同之處主要在于如何直接使用寄存器完成循環和循環變量使用方式，因此我們講授的重點放在與C語言不同的地方，并將匯編語言循環語句與C語言的for語句進行詳細對比，從而避免了不必要的重復性教學。①C語言中循環變量可以是任何變量名不需要關心它存在哪里，而匯編語言中循環變量必須存放于CX寄存器中;②C語言循環變量可以最初設置為循環次數然后遞減或者初始設為0然后遞加，循環變量的加法或減法都由程序員編寫，而匯編語言循環變量CX的初始值必須是循環次數，機器規定loop語句的循環方式必須為循環變量CX逐次遞減不需要程序員來編寫;③C語言的for語句通常需要程序員指定循環結束的標準，而loop指令是程序自動根據CX值是否為0來判斷循環繼續運行或終止完全不需要程序指定。④for語句循環變量初始值設置通常位于for語句內部，而loop指令的循環變量CX初始值設置，必須在循環體開始前完成。

為了讓學生更清晰地建立起loop指令與C語言循環語句的關系，我們在課堂上隨機用一段學生較為熟悉的C語言循環代碼，將其改寫為匯編語言代碼，通過這些示例使得學生在大腦里清晰地建立了已經熟悉的C語言與匯編語言的對應關系，逐步改變了一些學生對匯編語言陌生而認為難學的固有觀念。

我們在講授包括尋址方式等其他匯編指令時也大量采用了重點強調匯編語言與C語言關聯和區別的教學方法，通過將一些C語言教材上簡單的代碼改寫為匯編代碼讓學生熟悉匯編語言的編寫技巧和規范。

1.3 增強課堂的實踐環節

以往的教學中都會安排一定學時的實驗課，學生通過上機練習來鞏固知識。但因為實驗課教師一人面對很多學生，沒有足夠的時間指導和解答每個學生在上機過程出現的問題和產生的疑惑，尤其針對一個上機作業，通常學生會遇到很多共同或類似的問題，這會導致教師要為同樣的一個問題給很多學生分別解答，效率較低。

我們充分利用每一堂講授課程來讓學生有更多機會了解實踐中的共性問題。每次在上機課前，我們都會在課堂上提前提示學生需要注意的重點問題，并且用書上的類似習題程序由教師在課堂上使用筆記本編譯運行，演示實驗中每一個步驟，然后請其中一位或多位同學上臺面對所有其他同學練習操作，如果出現操作錯誤或其他問題，教師會當場指導解答，同時提示注意此問題。在課堂上教師和學生共同參與的實際操作演示過程中，我們發現了很多問題，例如匯編語言需要在命令行里輸入命令來進行編譯連接運行，這對于當今只熟悉圖形界面操作的學生需要一定時間的適應。通過這個過程，我們的實驗課的效率明顯提高，教師也有更多的時間來幫助每位學生解答更加個性化的問題。

2 結束語

通過上述教學改革措施，我們發現學生對于匯編語言的基本概念、基本編程技巧有更充分的理解和掌握，并且我們將此課程和其他專業課程更加清晰地聯系起來，這有助于讓學生理解計算機硬件的結構和工作原理，也幫助學生有效復習和加深理解已學過程序設計很多知識。學生通過這門課的學習，理解了匯編語言與計算機系統中硬件和高層軟件的關系，從而擁有了一個更加全面完善的計算機系統概念，顯著提高了教育部要求培養的系統能力。實踐證明，我們的教學改革措施對提高匯編語言課程的教學水平有一定的實際應用價值。我們將在今后的教學活動中嘗試將這些教學改革方法應用到更多的計算機專業課程教學中。

參考文獻（References）：

[1] 教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告及規范[M].清華大學出版社，2006.

[2] 教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業人才專業能力構成與培養[M].機械工業出版社，2010.

[3] 王志英，周興社，袁春風等.計算機專業學生系統能力培養和系統課程體系設置研究[J].計算機教育，2013.9：1-6

[4] 何健，蘇守寶，莫曉暉.計算機專業基于系統觀的匯編語言課程教學探討[J].計算機教育，2017.9：98-101

[5] 張曉亞，唐東成，黎鈺珍等.匯編語言程序設計的重要性[J].電子技術，2017.6.