1、面向軟件工程專業(yè)工程化改造“編譯原理課程面向軟件工程專業(yè)工程化改造編譯原理課程摘要:本文闡述了計(jì)算機(jī)學(xué)科編譯原理課程在軟件工程專業(yè)進(jìn)展工程化改造的方法和必要性,創(chuàng)立了編譯原理課程工程化理論教學(xué)體系,提出了知識(shí)的先期注入、工程化編譯理論以及階梯狀迭代工程理論工程的教學(xué)方法,從根本上解決了該課程教、學(xué)、理論中存在的難講授、難理解和難開發(fā)的三難問(wèn)題,為其他計(jì)算機(jī)學(xué)科核心課程面向軟件工程專業(yè)的工程化改造提供了一定的理論根據(jù)。關(guān)鍵詞:編譯原理;軟件工程;工程化;知識(shí)先期注入;工程化編譯理論;階梯狀迭代教學(xué)法中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B作為信息產(chǎn)業(yè)的核心和國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的根底,軟件產(chǎn)業(yè)日益受到國(guó)家的

2、高度重視。權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)每年人才需求量近一百萬(wàn),然而令人為難的是,許多軟件企業(yè)卻招聘不到真正適宜的軟件人才。信息社會(huì)不斷增長(zhǎng)的軟件人才需求與優(yōu)質(zhì)軟件專業(yè)教育供應(yīng)缺乏的矛盾已成為計(jì)算機(jī)高等教育開展面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。2001年12月,經(jīng)國(guó)家教育部和國(guó)家計(jì)委結(jié)合發(fā)文批準(zhǔn),全國(guó)首批35所示范軟件學(xué)院正式成立,目的是批量培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)才能的高層次、應(yīng)用型、復(fù)合型軟件工程人才。自示范軟件學(xué)院成立以來(lái),我國(guó)軟件工程教育事業(yè)得到了很大開展,學(xué)科建立逐步走向成熟,初步實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際學(xué)科開展的接軌,軟件工程教育實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。然而,軟件工程是一個(gè)迅速開展的穿插性學(xué)科,相關(guān)的新概念、新技術(shù)、新方法不

3、斷涌現(xiàn),這就要請(qǐng)教育機(jī)構(gòu)要不斷調(diào)整策略,以應(yīng)對(duì)專業(yè)的快速變化。尤為突出的是,無(wú)論是全國(guó)首批35所示范軟件學(xué)院還是非示范軟件學(xué)院,大局部都根植于計(jì)算機(jī)學(xué)院,因此很多軟件工程專業(yè)學(xué)科課程體系與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)根本相似,而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)軟件工程學(xué)科的開展要求的。從根本上解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵是,結(jié)合中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)和軟件學(xué)院已有的硬、軟件根底設(shè)施及辦學(xué)的詳細(xì)情況,研究和定制合適本學(xué)院特色的軟件工程學(xué)科的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法,形成一個(gè)良好的軟件工程學(xué)科課程體系,使軟件工程教學(xué)更具先進(jìn)性、目的性和系統(tǒng)性,其中對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)核心課程的工程化改造勢(shì)在必行。本文將研究計(jì)算機(jī)學(xué)科

4、的編譯原理課程在軟件工程專業(yè)如何進(jìn)展工程化改造,怎樣創(chuàng)立合適軟件工程專業(yè)知識(shí)體系要求的編譯原理理論教學(xué),從而在科學(xué)的軟件工程學(xué)科課程體系的保證下,形成一個(gè)融根底理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程理論為一體的整體化培養(yǎng)機(jī)制,以適應(yīng)軟件工程學(xué)科教學(xué)要求,使軟件工程學(xué)科教學(xué)質(zhì)量得到不斷開展,使軟件工程專業(yè)教育得到安康穩(wěn)步開展,培養(yǎng)社會(huì)需要的軟件人才。1編譯原理的工程化理論教學(xué)體系1.1教育教學(xué)理念工程化理論教學(xué)就是樹立工程化才能培養(yǎng)與根底理論教學(xué)、專業(yè)才能培養(yǎng)并重的教學(xué)理念,把工程化教學(xué)作為人才培養(yǎng)的核心任務(wù)之一,通過(guò)全面改革軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)形式、調(diào)整課程體系、充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、改良教學(xué)方法,在教學(xué)過(guò)程中全面表

5、達(dá)才能和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的思路,并將軟件工程知識(shí)內(nèi)容由淺入深、階梯狀、循序漸進(jìn)地貫穿在工程化理論教學(xué)的各個(gè)開發(fā)工程中?；谏鲜鲕浖こ虒I(yè)的知識(shí)體系、本科課程設(shè)置的指導(dǎo)原那么以及工程化理論教學(xué)教育教學(xué)理念,下面將給出編譯原理課程的工程化理論教學(xué)體系。1.2編譯原理的工程化理論教學(xué)體系如圖1所示,編譯原理課程的工程化理論教學(xué)體系由六個(gè)局部組成:編譯原理課程工程化理論教學(xué)環(huán)境、編譯原理理論教學(xué)、軟件工程才能培養(yǎng)、階梯狀迭代工程理論工程、配套教材和評(píng)價(jià)體系。構(gòu)建理念為以計(jì)算機(jī)科學(xué)為根底,以軟件工程為核心,以目的應(yīng)用為導(dǎo)向。論文聯(lián)盟.Ll.1.2.1編譯原理課程工程化理論教學(xué)環(huán)境編譯原理課程工程化理論教學(xué)

6、環(huán)境由實(shí)驗(yàn)室、工程團(tuán)隊(duì)、老師講座以及團(tuán)隊(duì)匯報(bào)組成。(1)實(shí)驗(yàn)室。以工程化培養(yǎng)理念指導(dǎo)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立,為編譯原理課程工程化理論教學(xué)提供強(qiáng)有力的根底設(shè)施支持。提供全天開放機(jī)房,機(jī)房實(shí)行開放型管理。工程開發(fā)時(shí)間規(guī)定為開時(shí)間和閉時(shí)間,閉時(shí)間為固定時(shí)間,要求授課老師到機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),開時(shí)間內(nèi),學(xué)生可以自由選擇時(shí)間,以小組為單位進(jìn)展自行討論、設(shè)計(jì),要?jiǎng)?wù)實(shí)驗(yàn)室人員在現(xiàn)場(chǎng),以便解決設(shè)備問(wèn)題。機(jī)房的使用和維護(hù)要有嚴(yán)格的管理制度,保證工程的順利完成。(2)工程團(tuán)隊(duì)。將45個(gè)學(xué)生分為一個(gè)工程小組,一名組長(zhǎng)作為負(fù)責(zé)人;每名學(xué)生分配一臺(tái)微型計(jì)算機(jī),在開發(fā)小組中以分工協(xié)作的方式完成指定的軟件開發(fā)任務(wù),完成工程設(shè)計(jì)報(bào)告,并提

7、交完好的軟件開發(fā)文檔和源代碼。學(xué)生在團(tuán)隊(duì)環(huán)境下使用最新的軟件開發(fā)工具,獲得較真實(shí)的軟件開發(fā)經(jīng)歷,進(jìn)步學(xué)生在工程規(guī)劃、隊(duì)伍組織、工作分配、成員交流等多方面的才能,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作及工程工程研發(fā)才能。(4)團(tuán)隊(duì)匯報(bào)。理論教學(xué)中老師唱主角,而工程化理論教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生唱主角,讓開發(fā)小組自己擬定演講方案、內(nèi)容,由老師審核修改后進(jìn)展匯報(bào)演講。這樣可以有效地進(jìn)步學(xué)生總結(jié)概括、研究立項(xiàng)、口頭表達(dá)、演講和交流溝通的才能,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立考慮、分析問(wèn)題的才能和創(chuàng)新才能。1.2.2編譯原理理論教學(xué)由知識(shí)的先期注入和工程化理論教學(xué)組成。(1)知識(shí)的先期注入。編譯原理課程的理論性較強(qiáng),整個(gè)課程內(nèi)容由幾個(gè)功能模塊組成,學(xué)生對(duì)課

8、程的完全理解應(yīng)在最后一個(gè)模塊,即課程完畢時(shí)。鑒于教學(xué)內(nèi)容的特殊性,應(yīng)在一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之后安排釋程序的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工程,作為前導(dǎo)理論環(huán)節(jié),配套教材為?+實(shí)戰(zhàn):解釋程序的面向?qū)ο蟪绦蚺c設(shè)計(jì)?。這可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論之前對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的解釋執(zhí)行有較深的理解,由傳統(tǒng)的填鴨式被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主式學(xué)習(xí)。學(xué)生對(duì)編譯原理課程的學(xué)習(xí)由問(wèn)這是什么變成這是我需要的什么,從根本上解決了編譯原理課程的教學(xué)困難。理論說(shuō)明,這種方法在鍛煉學(xué)生理論才能的同時(shí)先期注入了理論教學(xué)需要的解釋程序的知識(shí)和概念,有很好的教學(xué)效果。(2)工程化理論教學(xué)。編譯程序是龐大而復(fù)雜的,這使得如何介紹編譯原理本身就是一個(gè)難題。中外編譯

9、原理教材很多,假如從工程化的角度去詮釋編譯程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其原理,即對(duì)一個(gè)完好的源程序到目的程序的轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)展詳細(xì)講解,不失為一個(gè)新的途徑。我們的配套教材?編譯程序的實(shí)現(xiàn)原理?的編寫形式如下:先給出編譯器的輸入一個(gè)語(yǔ)言小程序;再給出編譯器的輸出目的機(jī)上的目的語(yǔ)言,完成這樣的轉(zhuǎn)換需要進(jìn)展的工作包括詞法分析、語(yǔ)法分析等幾個(gè)功能模塊;再針對(duì)每個(gè)功能模塊給出本模塊的輸入和輸出,如詞法分析為一個(gè)語(yǔ)言小程序,模塊的輸出形式為TKEN鏈表,完成這樣的轉(zhuǎn)換需要進(jìn)展的工作由理論和實(shí)現(xiàn)兩局部組成。這種講述方法實(shí)現(xiàn)了五化:工程化:以對(duì)一個(gè)完好的源程序到目的程序的轉(zhuǎn)換作為教學(xué)載體介紹編譯程序的實(shí)現(xiàn)及其原理,以反映編譯

10、的工程性。模塊化:將一個(gè)完好的源程序到目的程序的轉(zhuǎn)換作為總目的,將不同的子轉(zhuǎn)換作為各個(gè)子模塊的目的,以反映編譯的模塊性。鏈接化:將一個(gè)完好的源程序到目的程序的轉(zhuǎn)換所需的知識(shí)處理成總目的與子模塊、子模塊內(nèi)所需知識(shí)點(diǎn)之間的鏈接,以反映編譯的整體性。需求化:將編譯原理內(nèi)容的平鋪直敘轉(zhuǎn)換為實(shí)現(xiàn)一個(gè)完好的源程序到目的程序的轉(zhuǎn)換的所需知識(shí),解決了編譯內(nèi)容的龐雜、不分主次、表達(dá)冗長(zhǎng)的問(wèn)題。形式化:將形式語(yǔ)言的內(nèi)容介紹放置在為完成目的所需知識(shí)的位置,突出形式語(yǔ)言的地位、內(nèi)容及其應(yīng)用。1.2.3軟件工程才能培養(yǎng)在工程化理論教學(xué)體系中,軟件工程才能的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。軟件工程才能包括軟件需求、軟件設(shè)計(jì)、軟件構(gòu)造、

11、軟件工程根底構(gòu)造、軟件配置管理、軟件維護(hù)等知識(shí)單元。有些知識(shí)單元在早期學(xué)習(xí),以促進(jìn)學(xué)習(xí)條件的成熟;而有些知識(shí)單元的學(xué)習(xí)需要一定的成熟條件,應(yīng)該放在后期講授,如階梯狀迭代工程理論工程是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手才能、觀察才能、分析和解決問(wèn)題才能、團(tuán)隊(duì)合作以及創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)。把軟件工程知識(shí)單元分期、分階段引入階梯狀不同開發(fā)工程的全過(guò)程,形成了特色鮮明的工程化理論教育體系,使學(xué)生的軟件工程才能在實(shí)際工程開發(fā)中得到鍛煉和提升。編譯原理課程工程化理論工程內(nèi)容安排如表1所示。理論性、個(gè)性化、逐步工程化是工程化人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),也是學(xué)生成為合格軟件工程化人才的理論過(guò)程。以上教學(xué)組織方法既

12、保證了教學(xué)的系統(tǒng)性、知識(shí)性,又保證了教學(xué)案例的先進(jìn)性和理論性。1.2.4階梯狀迭代工程理論工程編譯器代碼的長(zhǎng)度可從10000行到1000000行不等,編寫甚至讀懂這樣一個(gè)程序都非易事,更何況是開發(fā),因此編譯器的實(shí)現(xiàn)比以前任何課程中學(xué)生承當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)要大得多、難得多。縱觀國(guó)內(nèi)外大學(xué)研究現(xiàn)狀,一般都是先設(shè)計(jì)一個(gè)語(yǔ)言,面向過(guò)程式或面向?qū)ο笫?然后對(duì)設(shè)計(jì)的語(yǔ)言進(jìn)展面向過(guò)程或面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的開發(fā),早期采用面向過(guò)程語(yǔ)言編譯器的面向過(guò)程開發(fā),如吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的編譯原理理論課程編譯程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),近期采用面向過(guò)程語(yǔ)言編譯器的面向?qū)ο箝_發(fā),或是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言編譯器的面向?qū)ο箝_發(fā),如dernpil

13、erIpleentatininJava。無(wú)論哪一種,學(xué)生都是一次性為具有上百條產(chǎn)生式語(yǔ)法的語(yǔ)言開發(fā)編譯器,難度極大,這使理論課程的收效甚校采用階梯狀迭代教學(xué)法創(chuàng)立的編譯原理課程工程化理論工程從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題,配套教材為?編譯程序的面向?qū)ο蟪绦蚺c實(shí)現(xiàn)?。如圖1和圖2所示,編譯原理課程工程化理論工程內(nèi)容包括0解譯程序的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),1編譯程序的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),2編譯程序的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),3編譯程序的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。整體工程的源語(yǔ)言定義為語(yǔ)言的子集,采用階梯狀迭代教學(xué)法后,將源語(yǔ)言定義為0、1、2、3,n是n-1的擴(kuò)展。論文聯(lián)盟.Ll.編譯原理課程工程化理論工程的優(yōu)點(diǎn)有:(1

14、)起點(diǎn)低:降低了開發(fā)難度。學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際程度選擇源語(yǔ)言級(jí)別,有不同收效。從根本上解決了軟件開發(fā)程度低的學(xué)生對(duì)編譯程序開發(fā)望而生畏甚至放棄的問(wèn)題。(2)階梯上升:工程內(nèi)容的選擇不是零散的、隨機(jī)的、重疊的,而是互相關(guān)聯(lián)的?？v向?yàn)榫幾g理論,是主要內(nèi)容;橫向?yàn)檐浖こ?是輔助內(nèi)容。主要內(nèi)容將難點(diǎn)分散,處理成階梯狀;輔助內(nèi)容也將難點(diǎn)分散,同樣處理成階梯狀。(3)迭代開展:每一個(gè)工程需求是前一個(gè)工程的擴(kuò)展,因此,每一次的軟件開發(fā)可以看作是前一次開發(fā)的迭代,使學(xué)生面對(duì)大型軟件開發(fā)工程中最難處理的用戶需求不斷變更的問(wèn)題,最大程度地使用重用技術(shù)。所有工程的開發(fā)承上啟下、循序漸進(jìn)、階梯狀迭代開展,為研究和學(xué)習(xí)

15、軟件消費(fèi)線新技術(shù)埋下伏筆。(4)知識(shí)浸透:將軟件工程核心內(nèi)容及工程化軟件開發(fā)思想由淺入深逐步浸透到各個(gè)工程中,每個(gè)工程具有不同級(jí)別的培養(yǎng)目的,學(xué)生從不同工程循序漸進(jìn)地掌握工程化軟件開發(fā)理念,降低了工程化軟件開發(fā)的難度。階梯狀迭代工程理論工程發(fā)揮了學(xué)生的主體意識(shí),給學(xué)生足夠的空間,激發(fā)了學(xué)生的活力與創(chuàng)新思維,并培養(yǎng)了學(xué)生的三個(gè)才能(自我管理才能、組織籌劃才能、社會(huì)理論才能)和五種意識(shí)(責(zé)任意識(shí)、效勞意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí))。1.2.5配套教材編譯原理課程工程化理論教學(xué)配套教材共有3部,前導(dǎo)教材?+實(shí)戰(zhàn):解釋程序的面向?qū)ο蟪绦蚺c設(shè)計(jì)?與編譯原理理論教學(xué)知識(shí)的先期注入配套;?編譯程序的實(shí)

16、現(xiàn)原理?與編譯原理工程化理論教學(xué)配套;?編譯程序的面向?qū)ο蟪绦蚺c實(shí)現(xiàn)?與階梯狀迭代工程理論工程配套,3部教材前后關(guān)聯(lián)且各呈完好體系。本套教材為清華大學(xué)出版社編譯原理及其理論課程的工程化教學(xué)課群研究立項(xiàng)工程,已出版1部,另2部明年中旬出版。1.2.6評(píng)價(jià)體系編譯原理課程的工程化理論教學(xué)評(píng)價(jià)體系包括對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)和對(duì)教學(xué)體系的評(píng)價(jià)。學(xué)生工程素質(zhì)的評(píng)價(jià)采用過(guò)程化考核管理標(biāo)準(zhǔn),即把工程化才能和職業(yè)素質(zhì)引入學(xué)生工程素質(zhì)的評(píng)價(jià)體系,加大工程化理論環(huán)節(jié)的比重,形成專業(yè)理論知識(shí)和理論才能并重的考核體制,將期末一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的考評(píng)機(jī)制改為由工程化理論工程、隨堂測(cè)驗(yàn)、論文、面試、考試、團(tuán)隊(duì)等多種形式相結(jié)合的評(píng)價(jià)機(jī)

17、制,防止實(shí)驗(yàn)抄襲現(xiàn)象。編譯原理課程考核采取理論知識(shí)和工程化理論工程完成情況的綜合考核方式,工程化理論工程根據(jù)工程設(shè)計(jì)報(bào)告、軟件開發(fā)文檔、源代碼和運(yùn)行系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)展考核,學(xué)生成績(jī)以登記評(píng)定方式給出。教學(xué)體系的評(píng)價(jià)采用回饋化考核管理標(biāo)準(zhǔn),即把企業(yè)回饋和畢業(yè)生回饋引入教學(xué)體系的評(píng)價(jià)。對(duì)企業(yè)和畢業(yè)生進(jìn)展跟蹤調(diào)查,通過(guò)搜集企業(yè)和學(xué)生的反應(yīng)指導(dǎo)教學(xué)和理論工程的設(shè)置和修訂,形成良性循環(huán),為進(jìn)一步進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基矗2結(jié)論軟件工程是集計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)、經(jīng)管等多學(xué)科的穿插性學(xué)科。作為一名軟件工程教育者,我們必須建立一套具有自身特色的工程化人才培養(yǎng)體系,培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的一流軟件產(chǎn)業(yè)高級(jí)/高端人才,結(jié)合軟件工程人才的學(xué)科穿插性、側(cè)重實(shí)用、職業(yè)定位等特點(diǎn),系統(tǒng)深化地研究軟件產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)型、管理型的人才需求,注重學(xué)生綜合才能和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),才能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件工具、