wow圣骑士职业马:计算机专业不需要开设编译原理课程吗?

来源:百度文库 编辑:我爱散文网 时间:2019/10/18 18:04:35
新闻提要:本文主要讨论了编译原理课程在计算机专业课程教学中的作用,并结合新形势下编译技术的应用前景,对我国计算机专业编译原理课程设置改革提出了一些建议。(何炎祥,伍春香 武汉大学 计算机学院,武汉 430079)
发布时间:2009-6-11 13:10:49   来自: 计算机教育网
随着信息技术的迅猛发展及其应用领域的不断深化,几乎所有专业的研究与应用都离不开信息技术。信息化浪潮对高等教育也带来非常直接的变化,各专业课程设置无不将计算机知识教育作为其课程设置的组成部分。几乎所有专业的大学毕业生,都要求掌握基本的计算机操作技能,非计算机专业学生需要通过计算机等级考试,而一些和信息技术密切相关的专业,如电子信息、信息管理、电子商务等,课程设置上与计算机专业更是大量重叠,计算机知识教育在各专业中的渗透程度日渐加剧。
1 计算机专业面临的新挑战
在计算机知识正在成为各专业基本教育内容的背景下,计算机专业学生的专业优势受到很大的挑战,以往在软硬件知识和应用能力上的独特优势似乎在逐渐弱化,与具有特定专业背景的学生相比就业压力越来越大,由此也引发计算机专业到底学什么、专什么的现实思考,我们必须面临的问题是:计算机专业的学生专业优势体现在哪里?
计算机学科是一门技术性、工程性和应用性很强的学科,并有其基础理论支撑的科学体系。计算机也是一种使用工具,但那种把工具使用等同于计算机专业的狭隘认识,其思维实际上和十多年前认为“会用计算机打字就是会用计算机”如出一辙。计算机专业学生的优势应该在于:通过系统的专业原理性知识的学习与训练,熟练掌握基本的应用技能,并能够“知其然,且知其所以然”,为此专业基础课程的熏陶必不可少。而编译原理就是一门介绍这种原理性知识的综合性专业基础课程。
2 编译原理是计算机专业必不可少的基础知识
计算机专业的理论基础对培养学生的计算机专业素养具有非常重要的作用。
在众多的原理性学习课程中,编译原理主要承担了语言实现原理、方法和技术的介绍。人们借助计算机减轻自己的劳动强度,提高生产率,完成一些人类无法进行的危险、高难度工作。然而所有这些工作都必须借助程序设计语言书写的程序来指挥计算机。非机器语言程序功能的实现必须由翻译程序来完成。正是有了编译程序、解释程序、汇编程序等翻译程序,人们才可以使用自己习惯的语言将需要计算机做的事情描述成程序,并通过这些翻译程序的工作让计算机理解并执行。可以说,没有翻译程序,计算机不可能象今天这样得到如此广泛的普及,网络也不会有今天这样大的吸引力,我们的生活、学习和工作将会是另一个样子。
包括编译程序在内的翻译程序承担了实现语言的功能,它所涉及的知识包括形式语言、自动机理论等语言定义、翻译与实现的基础知识,这些知识可以让学生领悟到计算机理论的精髓,可以让学生从实现的角度重新审视软件的开发,有助于学生对软件的真正认识,对于今后从事应用软件、语言开发平台、编译系统甚至操作系统开发等都是非常有好处的。同时,编译原理是许多课程的一个综合性的实践,它进一步加深了学生对程序设计语言课程中语言基本单位的定义和作用的理解。例如,编译程序使用的一些数据结构和算法是“离散数学”、“数据结构”以及“算法设计与分析”等课程相关知识的典型应用;编译程序对目标代码的存储组织与分配功能的实现原理又与“操作系统”的相关内容相互渗透;编译程序对中间代码的优化功能的实现则是数学、逻辑学、结构程序设计和优化理论的综合应用和专门化。因此,编译的原理性研究、学习和实践,可以多角度提高学生的逻辑思维能力、实践动手能力、编程调试及综合应用能力,有助于切实有效地提高学生的专业素质。另外,编译课程中介绍的知识也是后续许多课程的基础。所以,编译原理是计算机专业学生必须掌握的基本原理,编译原理课程是计算机专业非常重要的专业课程。
尽管经过计算机专业人员的大量努力,大量的工具软件为我们提供了极大的便利,以至于人们只需要通过若干次点击鼠标左键就可以方便地完成很多工作,但这并不是说所有问题都已经解决,还有很多深层次的工作需要计算机专业人员去完成。如果我们的计算机专业毕业生也只会“点击左键”,很难想象他们会开发出更好的工具,或对计算机技术的发展作出应有的贡献。
专业理论基础的学习,可以培养学生的思维方式和洞察力。计算机技术的更新是非常快的,系统的理论基础可以让学生在将来更好地适应新技术,可以让他们在理论框架的指导下寻找解决问题的方法,朝不同的方向发展!因此,“编译原理”课程应该是计算机专业必须的重要基础课。
3 编译技术的应用及需求
编译原理课程的重要性,不仅仅是因为它所介绍的知识是计算机专业理论知识的重要组成,也在于编译程序所使用的一些原理、方法和技术在非编译系统的实际应用中也发挥了很大作用。
例如我们常用的文本编辑工具的实现,涉及到的字词、语法正确性等内容就是编译里介绍的词法分析、语法分析技术的具体应用;又如现在大家上网必不可少的搜索引擎,在处理用户输入的查询要求、对文档资源的特征分析、提取与描述等工作中都用到编译的相关知识;一些特定的应用也可以用到编译中的方法来解决问题,比如用正规表达式描述网络上某种信息的特征等。
随着消费类电子产品的大量开发,嵌入式系统的应用需求也不断增加。在这种情况下,搭建适合的交叉编译环境的工作日益重要,急需掌握编译器构造相关原理、方法和技术的从业人员。这不仅说明了编译知识的生命力,同时也给高等学校计算机专业的编译课程设置带来了新的要求。
现实告诉我们,目前的问题不是计算机专业要不要开设编译原理课程,而是该如何改进编译原理的内容与教学方式,以更好地适应社会的需求。
4  国内外编译相关课程的设置情况
我们查阅了国外一些著名的大学计算机专业的课程设置情况,研究了其中与编译相关的课程安排,发现他们对与编译相关知识的介绍是非常重视的。
美国麻省理工学院的计算机专业课程设置中,与编译相关的课程就有Structure and Interpretation of Computer Programs, Computer Language Engineering (包括基本概念、编译器的功能和结构、基本程序优化技术、理论和实践的交互作用以及使用工具编制软件),Multithreaded Parallelism: Languages and Compilers;加州大学伯克利分校工学院的计算机课程设置中,涉及编译的课程有Implementation of Programming Languages, Programming Languages and Compilers, Structure and Interpretation of Computer Programs等;英国剑桥大学的计算机科学课程与编译相关的有Compiler construction 和Advanced compiler design等。
可以看到,这些学校的计算机专业课程有的设置了专门的编译课程,有的虽然没有设置专门的课程,但在不同的课程中都安排了专门的内容和相关的知识,不管课程设置的方式如何,编译在其中都占有很重要的分量。这足以说明国外在培养计算机专业的人材时,是非常看中其对编译相关知识的掌握的。
在国内,多年来编译原理一直是各校特别是教育部所属高校计算机专业的必修课,曾经也是计算机专业硕士入学考试的必考科目,现在某些学校的计算机专业硕士生入学面试和博士入学考试还必考编译原理。编译原理课程在我国计算机专业人材培养中起了很重要的作用,新形势下开发具有自主知识产权的计算机系统软、硬件,更需要编译原理课程继续发挥作用。
5 关于我国计算机专业编译原理课程设置的建议
一般认为,编译原理课程是计算机专业最难的课程之一,它是数据结构、语言、算法和软件设计等知识的综合体现,学生对这门课程的理解确实会有一定难度,但这正是教师工作需要解决的问题。实践证明,如果让学生认识到了课程内容的重要性,并辅之以合适的教学方法和教学手段,取得良好的教学效果是不难的。
为此,我们思考了新形势下编译原理课程所涉及内容的教学及课程设置的改革问题,如果必须改变现有的课程设置模式,我们建议在编译原理课程的设置上,可以考虑采取以下两种模式:
(1) 课程分解式
将编译原理课程根据内容分成两门课:一门为必修,可命名为“编译技术”,主要介绍一些为满足基本应用而需要学生掌握的基础知识、方法、技术,以达到语言实现理论基础介绍的目的;另一门为选修,可命名为“编译理论”,主要介绍偏重原理性的、更深层次的内容,方便有进一步深造需要的学生学习。
(2) 内容分解式
可以不单独设置一门编译课程,可将课程的内容根据其深浅,涉及到的具体问题,及与其他课程内容的相关性等分解到不同的课程中去,使学生在不同课程的学习中逐步掌握相关知识。
比较两种模式,后者在目前阶段来说还存在一定的难度:一是编译课程内容的分解不是孤立的,需要与其他课程的内容进行重新整合,因而涉及面太大,短时期内难以做到科学分解与组织;二是增加了其他课程授课教师的工作量与难度,因为他们需要重新考虑、设计新增加的编译部分内容的教学方法、教学形式等问题,有可能需要在教学实践中磨合一段时间才能取得好的教学效果。
因此,在现有形势下,比较可行的还是第一种模式。当然,在经过学科知识点合理的分解与组织之后,可以逐步过渡到第二种模式。