面向编译原理与设计课程的学生创新性思维阶梯式培养模式

摘要：以培养学生创新性思维为核心，以互动式、启发式、案例式教学和实践平台为依托，研究学生创新性思维阶梯式培养模式的构建，介绍基于创新的“互动式+启发式+案例式”教学方法和基于激励机制的“分层+分系列+分专题”的创新实践活动，培养从事计算机研究和应用的创新型人才。关键词：编译原理与设计；创新性思维；教学方法

0.引言

编译原理与设计课程是计算机科学与技术专业的核心课程，具有较强的抽象性、理论性和逻辑性，学生学习和理解该课程相对困难。同时，该课程与其他课程，如离散数学、数据结构、算法分析、操作系统、体系结构等课程具有交叉性，因此学生不仅要有扎实的专业基础，还要有很好的创新意识。部分学者在编译原理的教学教改方面已经开展了卓有成效的工作。张晶等人研究了编译原理实践课程“多层次-多目标-多效果”的教学方法；钱忠胜等人提出从典型案例设计、实验实践教学模式、与其他课程知识相融合、与各类应用相结合、复合型考核方式等方面人手展开教学改革研究；徐晶探索了研究型教学在编译原理课程教学实践中的应用，并提出了“验证、应用、创新”三步掌握编译技术的课程设计方案；柴艳妹等人从激发学生兴趣、培养学生专业素质和提高学生动手能力三个方面入手，提出了一系列教学改革的具体步骤和方法；王挺等人提出编译原理课程能够培养学生的计算思维，提升学生的系统能力，使学生在系统的级别上重新认识算法和程序。

笔者面向编译原理与设计课程，以互动式、启发式、案例式教学和实践平台为依托，研究基于创新的“互动式+启发式+案例式”教学方法，基于激励机制的“分层+分系列+分专题”的创新实践活动，构建面向编译原理与设计课程的学生创新性思维阶梯式教学模式，培养从事计算机研究和应用的创新型人才。同时，研究通过此培养模式的实施，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而使学生的研究能力、实践能力与创新能力得到锻炼和提高的方法。

1.学生创新性思维阶梯式培养模式

科学合理地配置学生的知识结构是构建学生培养模式的第一步。学生创新性思维培养模式是一个反复循环、不断提升的动态发展过程。构建面向编译原理与设计课程的学生创新性思维阶梯式培养模式需根据社会发展对人才的客观需求，结合学校的培养目标和培养方案，选择合适的培养途径加以实施，并针对人才培养模式实施后社会对培养结果的评价做适时地调整。

1.1知识结构的构建

面向编译原理与设计课程的学生创新性思维阶梯式培养的课程主要包括3个方面：数理基础（离散数学、数值分析）、算法基础（数据结构、算法分析）和核心课程（操作系统、体系结构、编译原理与设计），如图1所示。

在课程设置及教学内容安排上要坚持以下两点：一是厚基础、强能力、重创新，努力做到把编译原理与设计课程与前沿知识以及多学科间知识交叉与渗透融入到教学内容中来；二是坚持知识、能力、素质的辩证统一，培养学生的创新性思维。阶梯式培养课程的分类见表1。

1.2学生创新性思维的阶梯式培养模式

学生创新性思维培养模式以课程内容学习、分析评价、创新实践方式3种形式进行阶梯式培养，每个阶段进行学生的反馈，发现学生的创新性思维，激励学生进行创新性活动。教学环节采用互动式、启发式、案例式的教学方式，并通过课堂讨论、学生演讲、课外作业、各类实验、学生科技活动、科研课题等丰富的教学活动提高学生的创新能力。学生创新性思维的阶梯式培养模式，如图2所示。

1.3学生创新性思维阶梯式培养层次

面向编译原理与设计课程的学生创新性思维阶梯式培养包括3个层次，自底向上依次是基础形成层、思维构建层和创新体现层，如图3所示。

基础形成层主要进行数理基础课程的学习，培养方式采用课堂讲解、学生讨论课外作业、课程实验、学生科技活动等形式。

思维构建层主要培养学生的计算机思维和编程素质，启发学生的创新性思维。在这一层次中主要进行数据结构、算法分析课程的学习，培养方式采用课堂讲解、学生讨论课外作业、课程实验、学生科技活动、科研课题。

创新体现层重点培养和强化学生的创新性思维，进行编译原理与设计创新思维的培养，其方式更多元化，包括课堂讲解、学生讨论、课外作业、学生演讲、课程实验、学生科技活动、科研课题等。

2.基于创新的“互动式+启发式+案例式”教学方法

2.1多元化教学形式

编译原理与设计课程采用多元化的教学形式：PPT讲解、课堂讨论、学生演讲、学术报告、课程内容的视频分析、学生的科技活动、各类实验、科研课题等，激发学生的学习兴趣，提高学生的知识水平，增强学生的创新思维和能力。多元化的教学形式如图4所示。

多元化教学形式体现在：丰富的课堂教学手段、教学与研究相结合、学生参与教师的课题研究并参加课外科技活动。

2.2“互动式+启发式+案例式”教学方法

编译原理与设计课程采用师生互动式、启发式课堂教学，将创新性思维训练融于“互动式+启发式+案例”教学方式中，激发学生的创新潜能，为进一步科学研究打下坚实的理论基础和实践能力，激发学生的学习兴趣，使学生形成一种以创新精神吸收知识、应用知识的习惯。在课外作业、各类实验、科技活动和科研课题方面，研讨课内开展“启发式、互动式、案例式”的教学实践，鼓励学生开展创新性思维活动。

3.3培养学生问题意识，提高学生创新能力

培养学生的问题意识和学生创新能力的最主要体现就是问题解决能力。培养学生问题解决能力的主要途径就是各类实验、科技活动和科研课题。因此，教师应不断鼓励学生深入专业领域和社会生活中发现问题、分析问题和解决问题，鼓励学生共同参与课题研究，并从不同角度激发学生，有效培养学生思维的创新性。

3.基于激励机制的“分层+分系列+分专题”的创新实践活动

设计“分层、分系列、分专题”的、具有一定创造性的实践活动是培养学生创新性思维的特色之一。教师应依据课程的内容，采用由浅入深、循序渐进的方式设计实践活动，建立创新活动与研究方向的有机结合，增强教学与研究相辅相成的关联，有效组织和管理学生的学习活动，评价学生的创新活动。

创新实践活动培养学生科学研究的思维方法、科学研究能力和创新精神，分为课程实验、科技活动、课题研究3个层次。在课程实验中分为基础实验、综合性设计实验、应用提高实验3个系列，并在每个系列实验中设定多个专题，解决特定的问题。采用答疑式指导、项目式指导和课题式指导“三级指导”方式。

1）科学设置课程实验。

实验课对检验和巩固学生在课堂中学到的理论知识、启发学生的创新思维、提高实践能力具有重大意义，因此必须有针对性地加强课程实验，并根据培养目标和课程实验建立3层课程设计模式：基础实验、综合性设计实验、应用提高实验。

2）组织科技活动。

有计划地组织学生进行学术科技活动，鼓励学生利用课余时间开展科学研究并参加校内外不同层次的竞赛。科技活动主要包括ACM程序设计竞赛、机器人大赛、各类程序设计大赛等。

3）课题研究。

分专题进行有针对性的课题研究，包括文献查阅、科研选题、实验设计、实验操作、数据整理、结果分析、撰写论文、报告与答辩环节，训练学生的科学研究思想和方法，实施实践活动的个性化教育。

4.结语

我们在教学过程中强调面向编译原理与设计课程开展学生创新性思维阶梯式培养模式、教学方法的创新以及基于激励机制的创新实践活动研究，以培养学生创新性思维。同时，在编译原理与设计课程教学的实践中，强调创造性思维能力的培养，发挥学生在教学中的主体地位，调动学生参与教学活动的积极性、主动性和创造性，激发学生的求职欲望，对其他课程的教学实践同样具有借鉴意义。