“三位一體、雙專三創融合”的編譯原理課程改革

文章編號：1671-489X（2025）06-0150-03DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.06.150

0 引言

編譯原理是計算機專業的一門重要專業課程，也是最具挑戰性的課程之一。主要講解編譯器構造的一般原理和基本方法，編寫編譯器的原理和技術具有十分普遍的意義，這些原理和技術在每個計算機科學家的研究生涯中都會被反復使用[1]。2020年9月，國內幾所高等院校被美國禁止使用MATLAB[2]，中國迫切需要具有自主知識產權的專業編譯器及其專業領域人才。然而編譯器的構造涉及形式語言、自動機理論等方面的內容，具有知識點多、概念難理解等特點，很多學生對原理性內容存有畏難情緒，慢慢對此課程失去了興趣。《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》和《關于深化教育體制改革機制改革的意見》都提出將創新創業教育貫穿人才培養的全過程[3-4]。因此，如何以學生發展為中心、在課程中具體開展創新創業教育、將課程思政融入育人全過程、培養“雙專型”（專業型、專家型）“三創型”（創新型、創造型、創業型）人才[5成為亟須解決的重要課題。

1編譯原理課程現狀分析

2020年9月，華為具有自主知識產權的產品鯤鵬原生編譯器—畢昇編譯器[6正式上線激發了眾多學生研究和學習的熱情。編譯原理課程已逐漸成為各高校最受歡迎和最熱門的課程之一。然而編譯原理課程理論性強，實踐要求高，學習設計并實現編譯器的過程中，涉及形式語言與自動機理論、軟件工程、數據結構、計算機組成原理與體系結構等相關內容，課程內容難度大，學生在學習過程中易對課程失去興趣。傳統“以教為中心”的教學模式面臨的痛點問題包括以下幾點。

1）學生的學習主動性不高，學習效能低，國際化視野受到局限。

2）無法滿足個性化教學，學習中的個體性差異較大，同樣的授課內容有的學生“吸收不了”，有的學生“吃不飽”。

3）不利于復合創新型拔尖人才的培養。

4）缺乏對現實復雜性問題的認識和實踐，在課程中難以貫穿第一課堂和第二課堂。

5）學生的學習愿景與職業理想不清晰，在課程中難以打通高校與企業的界限。

針對以上問題，本文將從教學理念、教學目標、育人模式、課程思政、教學模式、產學研結合、競教結合、多維評價等方面進行課程改革探索。

2教學理念與教學目標

針對傳統教學模式面臨的痛點進行反思，以立德樹人為根本，以學生發展為中心，以產出為導向，持續教學創新為教學理念，通過線上教學與線下教學相混合、教學與科研實踐相結合、產教融合，培養適應國家發展需求、具有家國情懷和全球視野的卓越“雙專型”“三創型”人才，實現從“以教為中心”向“以學為中心”轉變，結合創新平臺和產學研育人等項目，教學貫穿第一課堂和第二課堂，打通學校與企業界限，構建“雙專三創型”人才培養模式，完善課程教學目標，重構教學內容，改革教學方法與考核評價方式，將思政教育與編譯原理教學有機融合，從而提高學生的學習質量，使學生在知識、能力和素質上獲得全面提升。

針對編譯原理課程的培養主體，完善“專業知識一創新創造能力一創業素質價值”三位一體的教學目標。

1）專業知識目標：掌握編譯程序構造的一般原理和基本方法，分析編譯器與解釋器，描述語法制導翻譯思想，了解學科理論與技術發展歷程和工程應用，提升學生的專業知識素養，為后續課程的學習奠定知識基礎。

2）創新創造能力目標：了解編譯器的科學內涵和技術前沿，具備運用所學知識解決與編譯程序相關的復雜工程問題的能力；能夠通過科技文獻或資料調研，進行探索研究并獲得有效結論；能主動閱讀國際相關規范和標準，拓寬國際視野；具有創新創造意識，培養專業興趣和探索欲望、探索能力。

3）創業素質價值目標：具有追求真理的科學精神和具有使命擔當的愛國情懷；結合華為畢昇編譯器的產學育人等項目，培養工程倫理、職業道德和工匠精神，成為“雙專三創型”科技人才。

3編譯原理課程教學設計

長期以來，編譯原理教學體系設計中，以原理性課堂教學為主導，教師和學生的互動性不足，學校與企業、教學與科研實踐之間的交互相對比較薄弱，因此，本文重新進行課程教學設計，如圖1所示，將課程思政融入育人全過程，將華為編譯器引入教學，采用線上線下混合的教學模式，不僅有利于完善計算機人才培養目標體系，而且有利于加強業界人才資源儲備和幫助學生形成正確的價值觀。

3.1線上教學與線下教學相混合

本課程采用線上線下混合式教學模式和翻轉課堂，利用華南理工大學課程中心平臺，建立知識點視頻、討論區、試題庫等線上教學資源，課堂使用長江雨課堂等微信小程序，實現線上與線下的數據流動、鏈式管理、即時反饋、深度互動、融合對話，在翻轉課堂中實現以學生為主體，改變傳統課堂中教師一言堂的局面，引導學生進行協作交流、問題解決和知識建構，實現知識、能力和素養的深度融合。課前和課后利用線上學習資源補充、拓展和深化，彌補傳統課堂教學的不足和短板，重點培養學生主動學習的能力。采用小組討論、翻轉課堂等混合式教學模式，實時和同學進行交互。學生可以通過雨課堂提交試題答案或對某一頁授課PPT標注“不懂”，教師可以及時掌握課堂教學情況。

3.2教學與科研實踐相結合

編譯原理是一門理論與實踐相結合的課程，其理論和技術可用于一般軟件的設計。例如：有窮自動機理論可用于文本編輯程序、情報檢索、模式識別；上下文無關文法及語法制導翻譯可用于建立多種文本處理程序；代碼優化技術可用于程序校驗或由非結構化到結構化的程序轉換等。

本課程將結合學生的興趣，引導學生選擇一個科研實踐方向，通過學生研究項目（SRP）、大學生國家創新項目等學生科研項目或案例實踐、項目實踐等方式，層層推進、逐點深入，由易到難，由淺入深，從現象到本質，由外表到原理，貫穿第一課堂與第二課堂，提高求知欲和學習效果，培養自主創新創造能力。

學生通過將課程中的某些原理和技術與自己感興趣的科研方向結合，實現了“手勢控制\"等多項科研實踐建立了多個學生研究項目，如“智慧燈桿智能管理系統設計與實現”“基于機器學習的人體動作識別研究及實現”等，這不僅激發了學生的學習興趣，滿足了個性化教學，而且有利于復合創新型拔尖人才的培養。

3.3產教融合

長期以來，本課程教學團隊與華為公司緊密合作。依托華為公司教育部產學合作協同育人項目（結合鯤鵬畢昇編譯器的編譯原理課程建設），雙向選擇一些對編譯器開發感興趣的本科生進入創新實驗室，參與企業實際科研和工程活動，在實戰中增強學生的科研和工程能力。同時，組織學生參加每年的“全國大學生計算機系統能力大賽編譯系統設計賽”（華為畢昇杯），實現“競教結合、以賽促創、以賽促學”，不僅解決了課堂教學與實際應用脫節等問題，為計算機人才培養確立了更為完整的目標體系，而且對加強業界人才資源儲備發揮了積極作用。此外，組織學生參加華為開發者大會、華為主題開放日等活動，讓學生通過與企業的積極溝通與交流，清晰自己的學習愿景與職業理想，了解各個領域的前沿知識，不斷求知創新，實現自我突破和探索。

3.4思政教育的主要切入點

通過對編譯原理教學內容、教學方法和計算思維培養等方面進行研究，本課程深入挖掘課程的思政元素，提煉出愛國情懷、歷史文化、專業理想、工程倫理、職業道德、工匠精神等六個思政元素，并總結梳理出可以從編譯器與解釋器、編譯器的發展、文法與語言、有窮自動機、兩類語法分析、語義分析、中間代碼優化、時政科技熱點等出發尋找合適的切入點，將思政元素適時融入教學，實現思

立德樹人為根本以學生發展為中心以產出為導向 持續教學創新專業知識目標 創新創造能力目標 →創業素質價值目標線上教學與線下教學相混合 線上教學： 教學與科研實踐相融合 學生研究項目 全國大學生計算機系統能力大賽知識點視頻 編譯系統設計賽（華為畢昇杯）華工課程中心大學生國家創新 產教融合 華為公司教育部產學作協的編譯原理課程建設線下教學： 華為開發者大會大三本科進科研翻轉課堂團隊 華為主題開放日第一課堂 第二課堂 學校 →企業政教育與課程知識體系教育的有機統一。

例如，通過引入“華為技術被西方國家限制”等新聞，激發學生的愛國情懷；通過介紹2019年華為方舟編譯器和2020年華為畢昇編譯器的發布，培養學生的民族自豪感與愛國情懷。

4多維考核體系

課程采用多維度考核體系，將期末考試的“一考定終身”轉變為過程式激勵性考核。之前的考核方式為：平時成績 30%+ 期末考試 70% ；現優化為多維考核方案：線上部分總計 15% （含作業 5%+線上測試 5%+討論 5% ）+線下部分總計 85% （含小組作業 10%+ 實踐實驗 15%+ 課堂展示或討論 10%+ 期末考試 50% ）。在過程考核中，對形成性證據進行監控。針對實踐教學環節，設置獨立實踐單元，全面考核學生的實踐動手能力。

5 課程改革成效

本課程教學團隊面向2018級、2019級學生采用線上線下混合教學模式，學生在知識體系的掌握和知識應用方面有顯著的提升。其中，2018級四位學生在2020年全國大學生計算機系統能力大賽編譯系統設計賽（華為畢昇杯）中獲得三等獎；2019級四位學生參加2021年全國大學生計算機系統能力大賽編譯系統設計賽（華為畢昇杯）獲得全國第四名及全國二等獎。“以賽促創、以賽促學”有效提升了學生的創新能力，激發了他們的學習興趣，為培養創新型人才奠定了良好基礎。同時，本文第一作者主持的教育部產學合作協同育人項目“結合鯤鵬畢昇編譯器的編譯原理課程建設”于2022年順利結題并獲評優秀，第一作者被評為全國大學生計算機系統能力大賽編譯系統設計賽（華為畢昇杯）“優秀指導教師”。此外第一作者還多次獲得校級“本科生科技創新優秀指導教師”稱號，并在學校2022—2023學年度本科課堂教學競賽中榮獲一等獎。

6 結束語

本文從教學理念、教學目標、教學設計等方面進行編譯原理課程改革。摒棄了傳統的“課堂灌輸式”教育理念，聚焦面向“雙專三創型”人才培養的課程教學設計，通過校企共建創新實驗室等多種模式，實現培養主體的多元化，通過“認知、能力、素質”三位一體的多元融合促進知識內化，全面提升學生的解決復雜工程問題能力、自主創新能力、團隊合作能力和社會認知與責任感。編譯原理課程改革是一項長期系統的工程，通過持續的教學創新，收到了比較好的教學效果，受到了學生的歡迎。

7參考文獻

[1]AHO A V，LAM MS，SETHI R，et al.Compilers：Principles，Techniques，amp;Tools[M].趙建華，鄭滔，戴新宇，譯．北京：機械工業出版社，2009.

[2]哈工大、哈工程被禁用工科神器MATLAB，美國實體名單影響深入校園[EB/0L].（2020-06-11）[2024-11-26].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1669190855272062599amp;wfr = spideramp;for=pc.

[3］國務院辦公廳印發《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》[EB/0L].（2015-05-13）[2024-10-14].www.gov.cn/xinwen/2015-05/13/content_2861327.htm.

[4]中共中央辦公廳國務院辦公廳印發《關于深化教育體制機制改革的意見》[EB/0L].（2017-09-24）[2024-10-12].www.gov.cn/xinwen/2017-09/24/content_5227267.htm.

[5]毛愛華，張星明，詹志輝．“知識一能力一素質”三位一體的計算機專業雙創育人體系［J].計算機教育，2022（1）：2-5.

[6]畢昇（華為公司推出的編譯器）[EB/OL].（2020-09-30）[2024-11-21].https：//baike.baidu.com/item/%E6%AF%95%E6%98%87/53936900.