建構(gòu)主義與編譯原理課程教學(xué)改革

姜卯生，羅 斌，陳 崚

(1.揚州大學(xué) 信息工程學(xué)院，江蘇 揚州225127;2.揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚州225127)

作為一線教師，應(yīng)該自覺接受學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)。只有深刻理解了學(xué)習(xí)理論的相關(guān)概念、原則，在教學(xué)實踐中才能做到因材施教、有的放矢，從而取得良好的教學(xué)效果。

編譯原理是高校計算機學(xué)科重要的專業(yè)課。編譯系統(tǒng)架起了連接計算機高級語言與低級語言的橋梁，編譯技術(shù)本身一直處于不斷發(fā)展、提升過程中。編譯課程邏輯性、實踐性很強，課程掌握難度較大，缺乏實用性。采用傳統(tǒng)的授課方法達(dá)不到良好的教學(xué)效果，會挫傷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得不到提高，制約學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。筆者多年從事編譯課程教學(xué)，經(jīng)過不斷摸索，逐步形成了較為行之有效的教學(xué)模式，該教學(xué)模式多處蘊含近來得到廣泛認(rèn)同的建構(gòu)主義思想。本文首先介紹建構(gòu)主義基本原理，然后從建構(gòu)主義知識觀、學(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀等角度，結(jié)合課程實際，進(jìn)行剖析總結(jié)，給出一點教學(xué)建議。

一 建構(gòu)主義緣起

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論由瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰(J.Piaget，1896 －1980)于20世紀(jì)60年代正式提出，80年代開始逐步興起，得到長足發(fā)展，理論內(nèi)容進(jìn)一步豐富，直至成為21世紀(jì)教育改革的主要指導(dǎo)理論［1］。建構(gòu)主義的哲學(xué)根源來自于西方近現(xiàn)代哲學(xué)，18世紀(jì)意大利著名哲學(xué)家維柯(G.Vico，1668 －1744)和德國著名哲學(xué)家康德(I.Kant，1724 －1804)，英國的經(jīng)驗主義哲學(xué)等都具有建構(gòu)主義思想。建構(gòu)主義還來自科學(xué)知識社會學(xué)，尤其是以布魯爾(David Bloor)和巴恩斯(Barry Barnes)為代表的英國愛丁堡學(xué)派提出的社會性建構(gòu)主義。建構(gòu)主義也來自認(rèn)知科學(xué)和腦科學(xué)，腦科學(xué)從自然科學(xué)角度詮釋了建構(gòu)主義。建構(gòu)主義從認(rèn)識論角度對認(rèn)知心理學(xué)的研究成果進(jìn)行深入分析，提供了關(guān)于學(xué)習(xí)活動本質(zhì)的分析結(jié)果，是當(dāng)代教育心理學(xué)研究的新進(jìn)展乃至一場領(lǐng)域革命。

二 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基本觀點

建構(gòu)主義在知識觀、學(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀方面提出了具體的觀點，其中部分觀點具有主觀經(jīng)驗主義和相對主義傾向［2］，但不少觀點在教學(xué)實踐活動中具較強的指導(dǎo)意義。筆者在編譯原理課程教學(xué)過程中體會頗深。

1.建構(gòu)主義知識觀。建構(gòu)主義知識觀是對傳統(tǒng)課程及教學(xué)理論的巨大挑戰(zhàn)。建構(gòu)主義對知識的客觀性、準(zhǔn)確性提出質(zhì)疑，認(rèn)為知識不是對客觀存在的準(zhǔn)確表征，只是對客觀存在的一種解釋、假設(shè)及假說，它不是問題的最終答案，它會隨著人類知識活動的進(jìn)步而不斷變革、升華，從而出現(xiàn)新的解釋和假設(shè);對于得到普遍認(rèn)同的知識表達(dá)，學(xué)習(xí)者之間對其理解不可能完全一致，真正的理解只能通過學(xué)習(xí)者結(jié)合其本身的先驗知識及學(xué)習(xí)背景，文化氛圍內(nèi)化建構(gòu)出來，即知識是情境化、個體化的產(chǎn)物［3］。

編譯的目的是將高級語言代碼翻譯成計算機能夠處理的低級語言代碼。目前的編譯技術(shù)以自動機及形式語言為理論基礎(chǔ)，它們都一直處于不斷提升、發(fā)展過程中，當(dāng)下的編譯原理不會是編譯的終結(jié)解決方案。每個學(xué)習(xí)者都有自己腦海中的編譯原理，都能實現(xiàn)個性化的簡易編譯系統(tǒng)，他們內(nèi)化建構(gòu)的編譯知識因此不同，具有開放性、多樣性特點，這必然會進(jìn)一步推動編譯原理及技術(shù)進(jìn)一步向前發(fā)展。

2.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀。建構(gòu)主義觀點認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會文化環(huán)境中，借助他人(教師、學(xué)習(xí)伙伴)的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過建構(gòu)意義的方式獲得。這種意義建構(gòu)不可能由其他人代替，更不可能通過老師來完成。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)不是外部刺激的結(jié)果，是外部環(huán)境與認(rèn)知主體內(nèi)部心理相互作用的結(jié)果，包含新舊知識經(jīng)驗的沖突，以及由此而引發(fā)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的雙向重構(gòu)建;強調(diào)學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)的主動性，面對新信息、新概念和新命題，每個學(xué)習(xí)者都在主動以自己的先驗知識為基礎(chǔ)建構(gòu)自己的理解;強調(diào)學(xué)習(xí)的社會互動性，學(xué)習(xí)任務(wù)是通過各成員在學(xué)習(xí)過程中的溝通交流、共同分享學(xué)習(xí)資源完成的;強調(diào)學(xué)習(xí)的情境性，知識并不是脫離活動情境的抽象存在，知識只有通過實際情境中的應(yīng)用活動才能真正被人理解。因而，學(xué)習(xí)應(yīng)該與情境化的社會實踐活動結(jié)合起來［4］。建構(gòu)主義認(rèn)為，獲得知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗去建構(gòu)有關(guān)知識的意義的能力，而非取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。學(xué)習(xí)的質(zhì)量是學(xué)習(xí)者建構(gòu)意義能力的函數(shù)，而不是學(xué)習(xí)者重現(xiàn)教師思維過程能力的函數(shù)［5］。

編譯教學(xué)過程中適合學(xué)生自主建構(gòu)知識的地方很多。比如，詞法分析與語法分析在本質(zhì)上是同構(gòu)的。詞法分析用于識別程序代碼中的單詞，關(guān)注單詞的結(jié)構(gòu)邏輯;語法分析目的是識別程序代碼中的語句結(jié)構(gòu)，判別語句構(gòu)成是否合乎文法規(guī)范。教學(xué)過程中要有意識引導(dǎo)學(xué)生在詞法分析的基礎(chǔ)上主動建構(gòu)語法分析相關(guān)知識體系，促進(jìn)學(xué)生之間相互合作，創(chuàng)造相應(yīng)的學(xué)習(xí)意境，盡量讓學(xué)生自己給出問題解釋。再如，LR 分析是編譯中語法分析的重頭戲，難度較大，其中包含LR(0)、SLR(1)、LR(1)、LALR 等幾種LR 分析技術(shù)。事實上，不同的LR 分析法的區(qū)別僅在于分析表構(gòu)造過程，且構(gòu)造算法也是一脈相承的。只要引導(dǎo)得當(dāng)，學(xué)生完全能在LR(0)分析表構(gòu)造技術(shù)的基礎(chǔ)上自己分析出其他LR 分析表的構(gòu)造思路。

3.建構(gòu)主義教學(xué)觀。建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心的教學(xué)，強調(diào)學(xué)生的認(rèn)知主體作用，同時不忽視教師的指導(dǎo)作用。在建構(gòu)主義倡導(dǎo)的教學(xué)環(huán)境下，師生角色發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，教師由知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生知識意義建構(gòu)的合作者、組織者和推動者;學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃咏?gòu)，在此學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)習(xí)的領(lǐng)域、內(nèi)涵逐漸擴大，學(xué)生將會承擔(dān)更多的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生應(yīng)成為知識意義的積極建構(gòu)者，并能控制管理自身的學(xué)習(xí)［2］。教學(xué)過程中，教師要啟發(fā)學(xué)生主動質(zhì)疑、進(jìn)行實驗或論證，最后得出結(jié)論，勇于挑戰(zhàn)原有觀點并完成意義的建立。任何學(xué)生都不是空著腦袋進(jìn)入學(xué)習(xí)情境中的，教師不能無視學(xué)生的已有知識經(jīng)驗，簡單強硬地從外部對學(xué)生實施知識的“填灌”，而應(yīng)把學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗作為新知識的生長點，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識經(jīng)驗中，生長出新的知識經(jīng)驗。

程序語言編譯與人類自然語言翻譯具有邏輯相似性，只是編譯比自然語言翻譯更嚴(yán)謹(jǐn)。學(xué)習(xí)編譯原理之前，大學(xué)生已經(jīng)具備一定的自然語言翻譯先驗知識，編譯思想完全可以在自然語言翻譯的基礎(chǔ)上由學(xué)生逐步建構(gòu)。作為教學(xué)組織者，在編譯教學(xué)入門階段，教師可以通過自然語言翻譯實例，讓學(xué)生翻譯一個簡單的英語句子，抽象出翻譯的過程步驟，促進(jìn)學(xué)生理解編譯的詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化以及目標(biāo)代碼生成等基本階段，這樣一來，學(xué)生對新課程的陌生抵觸情緒就基本消失了。不難看出，在這種教學(xué)過程中，學(xué)生處于完全主體地位，教師只用布置任務(wù)，必要時進(jìn)行提問引導(dǎo)即可，這種意義建構(gòu)對于學(xué)生來說幾乎是無縫遷移。

三 建構(gòu)主義的教學(xué)模式

在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論影響下，理論界與教育界提出了多種建構(gòu)主義教學(xué)模式，這些教學(xué)模式都強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性，強調(diào)教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心。影響深遠(yuǎn)的教學(xué)模式有支架式教學(xué)、隨機進(jìn)入式教學(xué)和拋錨式教學(xué)等。

1.支架式教學(xué)(Scaffolding Instruction)。根據(jù)歐共體“遠(yuǎn)距離教育與訓(xùn)練項目”(DGXⅢ)的有關(guān)文件，支架式教學(xué)被定義為:“支架式教學(xué)應(yīng)當(dāng)為學(xué)習(xí)者建構(gòu)對知識的理解提供一種概念框架(conceptualframework)。這種框架中的概念是為發(fā)展學(xué)習(xí)者對問題的進(jìn)一步理解所需要的，為此，事先要把復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)加以分解，以便于把學(xué)習(xí)者的理解逐步引向深入”。該模式強調(diào)學(xué)生在老師的指導(dǎo)下探索。隨著學(xué)習(xí)過程的深入，老師的指導(dǎo)成分漸次減少，即撤除支架。久而久之，學(xué)生獨立探索、發(fā)現(xiàn)、學(xué)習(xí)的能力得到逐步提高。

2.隨機進(jìn)入式教學(xué)(Random Access Instruction)。這種教學(xué)模式下，學(xué)生可隨意通過不同途徑、不同方式進(jìn)入同樣教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，以獲得對同一事物或問題的多方面知識。這種模式的特點是，避免抽象講解概念原理，知識運用，將其納入具體實例，促進(jìn)學(xué)生從多維度多角度理解知識要點。

3.拋錨式教學(xué)(Anchored Instruction)。拋錨式教學(xué)又稱情境性教學(xué)或基于問題的教學(xué)，這種教學(xué)模式要求以真實事例或問題為基礎(chǔ)(作為“錨”)，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中感受和體驗事物間的關(guān)聯(lián)，從而完成意義建構(gòu)。

四 建構(gòu)主義指導(dǎo)下的編譯原理教學(xué)改革

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論特點，從以下三個方面入手進(jìn)行編譯原理課程教學(xué)改革。

1.不追求一種模式覆蓋整個教學(xué)過程。正如建構(gòu)主義知識觀所強調(diào)的，知識不是一勞永逸、靜止不變的，在實際問題情境中，知識不可能一用就準(zhǔn)，一用就靈，要根據(jù)具體情況靈活運用［2］。編譯原理課程教學(xué)模式選擇亦是如此，應(yīng)根據(jù)具體知識特點選擇不同的教學(xué)模式。如前例所述編譯課程入門教學(xué)，通過自然語言翻譯讓學(xué)生掌握編譯基本過程，實際上采用的就是拋錨式教學(xué)。通過預(yù)設(shè)情境，學(xué)生很容易感受兩種翻譯的關(guān)聯(lián)。又如，在LR 分析教學(xué)過程中，由LR(0)遷移到SLR(1)及LR(1)、LALR 分析思路，可以采用支架式教學(xué)，LR(0)分析原理就是提供給學(xué)生的概念框架，老師給予適當(dāng)輔助，讓學(xué)生自己領(lǐng)悟LR(0)結(jié)合非終結(jié)符的Follow 集合得出SLR(1)，結(jié)合搜索符得到LR(1)和LALR。再比如，編譯課程的目的是掌握編譯的基本原理并能手工實現(xiàn)編譯邏輯，實驗是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)可以采用隨機進(jìn)入模式。老師提出實驗要求，不預(yù)先指定算法。所有學(xué)生提交自己的實驗結(jié)果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行比較、交流，加深對算法思想的理解。

2.創(chuàng)設(shè)社會化學(xué)習(xí)情境。學(xué)習(xí)是在一定的情境即社會環(huán)境背景下，借助其他人的幫助實現(xiàn)的意義建構(gòu)過程，因此在教學(xué)中著力加強合作與交流，加強老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動。在社會化學(xué)習(xí)環(huán)境中，轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的師生角色，教師在教學(xué)過程中充分尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，給學(xué)生發(fā)言和表達(dá)自己思想的機會，鼓勵學(xué)生反向思維、質(zhì)疑思維［5］。互動形式靈活多樣，可以是課堂互動，也可以借助于網(wǎng)絡(luò)手段。目前許多高校都搭建了互動教學(xué)平臺，通過此平臺，可以成立討論小組，設(shè)定小組學(xué)習(xí)專題，從而創(chuàng)設(shè)理想的合作學(xué)習(xí)環(huán)境，建構(gòu)主義所推崇的強烈的社會學(xué)習(xí)得到加強意識。

3.增強課程評價的靈活性。首先，提升實驗課程的評價比重。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀主張學(xué)習(xí)要與情境化的實踐活動結(jié)合起來，對于編譯原理等實踐性強的計算機類課程，課程實驗就是這樣的情境化實踐活動。為了突出實驗的重要性，將實驗作為一門課程單獨開設(shè)，不用單一尺度評價實驗成績，這也是建構(gòu)主義隨機進(jìn)入教學(xué)模式的內(nèi)在要求。其次，意義建構(gòu)過程比建構(gòu)結(jié)果更重要，故將課堂表現(xiàn)作為課程評價的重要維度指標(biāo)，這樣能極大提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)，內(nèi)化提升的熱情。

五 教學(xué)實踐成果

2008年以來，我們先后擔(dān)任五個本科教學(xué)班的編譯原理課程，每個教學(xué)班平均不少于70 人。在教學(xué)過程中，我們逐步實施建構(gòu)主義教學(xué)模式，在教學(xué)中強調(diào)學(xué)生的認(rèn)知主體作用，采用支架式教學(xué)和課堂或網(wǎng)絡(luò)上的互動式教學(xué)，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激勵了學(xué)生的反向思維和質(zhì)疑思維，取得了很好的教學(xué)效果。學(xué)生對該課程的教學(xué)反映很好。每學(xué)期，學(xué)校組織學(xué)生在線評教，匿名評價教師教學(xué)。盡管評教手段的科學(xué)性一直存在爭議，但評教成績還是在一定程度上反應(yīng)了教學(xué)效果，直接代表學(xué)生對課程教學(xué)的滿意程度。評教總分為100，共分20 項指標(biāo)，囊括了教學(xué)活動的各個方面。我們所授教學(xué)班評教結(jié)果如表1 所示。

表1 歷年學(xué)生的評教結(jié)果

從表1 中的數(shù)據(jù)可以看出，評教成績?nèi)?0 分以上，隨著對教學(xué)改革的逐步深入，成績總體成上升趨勢。學(xué)生反映較多的是，課程學(xué)習(xí)不拘泥于教材，學(xué)習(xí)就是探索的過程。除了學(xué)生評教，督導(dǎo)聽課過程中對授課手段也給予了較高的評價。這些都反應(yīng)出，教學(xué)效果良好，師生認(rèn)可度較高。

六 結(jié) 論

綜上所述，建構(gòu)主義對知識、學(xué)習(xí)和教學(xué)做了新的解釋，盡管建構(gòu)主義某些觀點過于激進(jìn)，它也不能解決所有的教學(xué)問題，但是它所闡釋的知識建構(gòu)性原則對課程教學(xué)具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義，所衍生的教學(xué)模式可操作性強。本文僅從編譯原理課程角度進(jìn)行了分析總結(jié)。事實上，建構(gòu)主義教學(xué)模式對其他課程教學(xué)同樣具有參考價值。

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［2］吳國來，張麗華.學(xué)習(xí)理論的進(jìn)展［M］.天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社，2008..

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