课程思政教学案例---詹丽丽：编译原理

课程名称        

编译原理        

本次课程目标：        

了解编译原理课程在计算机专业课程中的地位、编译原理课程研究的对象，掌握编译程序的基本概念，了解编译程序的作用。        

思政育人目标：        

    学科的发展是前人不断探索、共同努力的结果，引导学生正确认识科学家的贡献，以他们为榜样，感受科学家攻坚克难、持之以恒、勇于创新的职业品质。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

本节课是本课程的第一次课，课前在学习通建立班级，发布第一次课的预习内容，要求学生通过网络搜索了解和编译技术相关研究获得图灵奖的情况，让学生对编译技术在计算机专业中的地位和作用有更深的了解。        

   首先，带领学生了解图灵奖。ACM 图灵奖，授予在计算机技术领域作出突出贡献的科学家，被称为计算机领域的诺贝尔奖。        

请同学们说一说他们搜集到的编译理论和技术研究方面获得图灵奖的情况。        

思政点：让学生感受学科的发展是前人不断探索、共同努力的结果，引导学生正确认识科学家的贡献。        

     在众多图灵奖得主中，着重介绍一位法兰西斯·艾伦，第一位图灵奖女得主，是现代计算机编译器领域最杰出的女科学家。向学生简单介绍艾伦的生平。艾伦出生在美国纽约北部的一个农场，那里没有电、没有暖气 ，家里很穷。艾伦谈及自己的出身时说道：“这是我的起点，这个起点是非常低的。自加入IBM开始，Allen 50 年来一直从事一个研究领域一一并行计算编译器研究。2007年，艾伦被美国计算机协会授予图灵奖，图灵奖评委会主席Ruzena Bajcsy说：“她的研究几乎影响了计算机科学发展的整个历程，使我们今天在商业和科技领域内使用的许多计算技术成为可能。她此次获奖进一步证明成就与性别无关。”         

尽管艾伦最后成了业界的风云人物，但她早年的职业生涯并非一帆风顺。初进IBM时，艾伦参与的几个项目都因风险太大而以失败告终。后来当她研究平行编译器时，新来的经理常取笑艾伦说IBM不应该做这样的项目，但艾伦当时已在这个项目上花费了十年的时间，可以说相当专业权威。最后艾伦坚持继续研究，引入了程序依赖图的概念，这种依赖图现在被许多并行化编译器使用。        

《科学时报》问及艾伦对于有志于从事IT行业的青年们有哪些建议。        

艾伦答道：“我的第一个建议是一定要好好读书，尽量获得最多的知识，第二个建议是考虑好现在的机会到底在哪里，并敢于冒险。        

思政点：通过对艾伦的生平介绍，引发学生思考，艾伦具有的哪些优秀的品质。引导学生培养专注、持之以恒 、勇于创新的职业素养。        

     布置课外拓展学习内容，搜索了解你感兴趣的图灵奖获得者的生平事迹，感受科学家的魅力，引导学生以科学家为榜样，学习科学家身上的品质。        

二、取得成效        

    学生对编译技术在计算机专业中地位有了更深的认识和了解。通过图灵奖的获奖情况，激发学生的学习兴趣。很多同学表示课后有搜索感兴趣的图灵奖获得者的生平以及具体获奖的研究，这一方面扩展了学生的视野，另一方面潜移默化的让学生感受科学家的品质和工匠精神。        

三、教学反思        

    艾伦的生平介绍可以提前让同学们自己查找了解，然后课堂请同学进行介绍，同学们也可以根据自己查找的资料进行补充。这样学生对艾伦身上具有的 品质会有更深的体会。        

课程名称        

编译原理        

本次课程目标：        

了解编译程序的生成方法、了解编译技术的发展历史和现状，了解编译技术在软件开发中的应用。        

思政育人目标：        

    通过介绍编译技术的发展，辩证分析我国相关行业的发展水平和竞争力，对于我国暂时落后的方面，以积极的心态进行价值引领，引导学生树立正确的学习方向，增强学生的历史使命感和时代责任感，激发爱国主义热情，为实现信息产业的底层基础设施“中国创造”而努力奋斗。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

在介绍编译技术在软件开发中的应用时，介绍编译技术的发展。编译技术起源于20世纪50年代的美国，经过半个多世纪的发展日趋成熟。国内非常重视编译技术的发展和编译人才的培养，龙芯、华为等企业克服重重困难，不停追赶学术前沿，信息自主可控，取得了显著进展。2019年8月31日,华为推出了首个完全自主研发的方舟编译器,可以支持多种编程语言、多种芯片平台的联合编译、运行，包含编译器、工具链、运行时环境等关键部件15, 2020年3月17日, Java14发布,龙芯中科在其中发挥了重要作用。根据OpenJDK官方发布新闻中的统计报告,龙芯中科( Loongson )的代码提交次数位列全球前第4位，尽管取得了诸多成绩，但是核心技术缺乏，创新能力不足，导致国内的编译器、操作系统等系统软件的发展与国外差距依然很大，还有一些“卡脖子”难题需要攻克。        

针对近年来发生的“中兴事件”“华为事件”，无论是华为的从容应对还是中兴的濒临破产，两家中国企业在美国的“封杀令”下有着截然不同的命运，这背后印证的除了中国整体科技创新实力不容小觑的事实外，还敲响了中国企业对于创新技术自主可控的警钟，进一步鞭策中国企业需在自主科技创新领域中不断前行。使学生认识到只有核心技术掌握在自己手中，才能够不受制于人。发展中国自主的信息基础产业成为未来计算机专业学术研究的主要动向,引导学生树立正确的学习方向，激发爱国主义热情，为实现信息产业的底层基础设施“中国创造”而努力奋斗。        

布置课外学习任务：学生进一步查找有关编译技术的最新发展，在讨论区可以共享自己查找到的资料。        

介绍编译技术在软件开发中的应用，虽然只有少数人从事编译相关工作，但是编译技术在软件开发中可以应用解决很多问题。        

激发学生的学习兴趣，引导学生用联系的观点看待问题。        

二、取得成效        

    学生了解了编译技术的发展现状，尤其是我国编译技术上取的的成就和存在的不足。通过查阅资料和分享，了解了编译技术的最新发展，开阔视野。        

三、教学反思        

    要合理设计思政在课堂中占用的时间，对于我国存在的卡脖子领域，可以让学生也课后查找了解一下，尤其是和专业相关的方面，进一步激发学生的职业使命感和爱国情怀。        

课程名称        

编译原理        

本次课程目标：        

     掌握文法的定义，能够应用文法给出语言的定义，能够根据文法判断出给定句子是否符合该文法的定义，能够根据文法描述出它所定义的语言。        

思政育人目标：        

    锻炼学生形式化的逻辑思惟能力，培养学生的规则意识，引导学生了解规则、认同规则、遵守规则、敬畏规则，养成良好的规则意识，形成用规则约束和规范自身行为的良好习惯，社会才能有序、和谐的发展。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

课程导入：通过自然语言的语法规则的定义引出文法的概念。        

内容讲解：介绍文法的形式定义，文法是一种形式化定义语言的方法。文法是规则的非空有穷集合，通常表示成四元组G=(VT，VN，P，S)，其中最重要的组成部分是产生式(Production)的集合，每个产生式一般形式为a®β， 读作a定义为β。产生式也称为规则，使用文法来描述语言，通过制定有限条规则，产生所要描述的语言的全部句子（可无限多），这些规则构成了该语言的文法。        

对给定语言写出文法没有什么特殊的算法，需要学生自己去归纳语言的特点，然后写出规则。可以很好的锻炼学生的观察、归纳、抽象等逻辑思维，以及培养学生用形式化的方法描述问题的能力。        

思政：规则对于语言的定义至关重要，在计算机中，一旦语言的规则给定了，只有符合规则的句子才能被接受。现实生活中，规则无处不在，它存在于人与人之间的交往、人与自然的相处中，有传统文化中流传下来的良好道德行为品格，有现实生活中已经成文的法治规则，用来作为社会的行为标准。        

通过让同学们举例生活中不守规则的现象，以及当你遇到时的感受，让学生换位思考，不守规则造成的影响和可能的后果，加强规则意识的养成。        

生活中我们不缺规则，缺的是遵守规则的意识。让学生们意识到我们应该了解规则、认同规则、遵守规则、敬畏规则，养成良好的规则意识，形成用规则约束和规范自身行为的良好习惯，社会才能有序、和谐的发展。        

二、取得成效        

   学生在讨论现实生活中经常遇到的违反规则的行为时，很多同学提出了插队、考试作弊、闯红灯、图书馆占座等现象，这些行为可能自身平时也会有，通过讨论使学生自省自己的行为，让学生意识到违反规则对自己对社会都是不负责任的表现。有很多同学也表示，以后要注意规范自己的行为，提高自己的规则意识。        

三、教学反思        

    思政元素还没有形成一条主线，思政点还是有点散。        

课程名称        

编译原理        

本次课程目标：        

理解多余状态和等价状态的概念，掌握DFA化简方法。        

思政育人目标：        

    通过合作和探究式学习，培养学生自主学习和终生学习的意识及不断学习和适应发展的能力，锻炼学生比较、分析和评价的能力。引导学生坚持公平公正的意识，培养学生的协作意识和团队精神。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

课前布置小组学习任务：通过学习通发放小组线上学习任务。        

任务内容：小组成员一起自学3.4.5 DFA化简 知识，并完成知识讲解的视频录制。        

任务目的：掌握多余状态、等价状态等基本概念，掌握DFA化简得方法，能够对给定的DFA进行化简。锻炼同学的沟通、表达和协作能力。        

任务要求：        

1、制作知识讲解需要的PPT，PPT首页需要包括章节标题，组名（体现同学们的小组特点或创意），组长，组员分工。        

2、录制讲解视频，视频中首先根据PPT首页要说明成员分工。        

3、小组成员共同学习，能够全员掌握本节知识点，达成任务目的中的要求。        

4、PPT文字尽量少一些。        

学习通发布小组任务如下图所示。        

学生通过学习通课程中的教学视频、教材和查找资料完成小组合作任务，录制视频上传。在学生完成小组任务的过程中，锻炼了学生的信息检索能力、自主学习能力，小组成员之间需要合理分工，相互答疑，取长补短，合作完成知识点的学习和视频的录制。        

    小组任务评价由教师和学生共同进行。        

小组任务成绩构成：教师20%+组间互评40%+组内成员互评20%+个人自评20%。学生通过进行自评、组内互评和组间互评的形式，锻炼自己的对比、分析评价能力，引导学生进行公平公正的评价，培养公平公正意识。        

自评图如下：        

组间互评如下图：        

课中翻转：课中请一组同学进行课上讲解，教师组织学生进行讨论，其他同学可以提出问题，由小组成员回答，回答不上的问题其他小组可以补充回答。最后由教师讲学生提出的问题进行汇总，针对学生掌握的知识盲区或薄弱点进一步进行讲解。        

通过课堂习题，检验学生的掌握情况，查缺补漏。           

二、取得成效        

    通过小组翻转课堂任务，学生自主学习能力、团队意识都有所提高。课程的参与度、积极性也有所提高。        

三、教学反思        

    小组任务还是存在个别学生偷懒的情况，而且有个别学生不太融入集体，参与感不强。如何使学生更好地接受以小组为学习单位，建立学习共同体，积极参与，还需要进一步实践和研究。        

课程名称        

编译原理        

本次课程目标：        

     了解代码优化的原则、种类和常用的优化方法。        

思政育人目标：        

     引导学生传承和弘扬勤俭节约的中华传统美德，杜绝浪费。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

某些编译程序在中间代码或目标代码生成之后要对生成的代码进行优化。代码优化是指对源程序或中间代码进行等价变换，使得变换后的程序能生成更有效的目标代码。        

代码优化的目标是获得高效率的代码，高效率主要体现在两个方面：        

目标代码运行时占用的存储空间少，目标代码运行时间短。        

思政引入：同学们电脑和手机都会装一些软件，我们都希望这些软件运行速度快、占用存储空间少，从而节约时间和空间，这是因为我们都知道时间是宝贵的，存储空间是有限的。那么在平时日常生活中，同学们是否有珍惜时间呢。时间对每个人都是公平的，我们是不是应该思考一下怎么用相同的时间去做更多有意义的事，现在很多同学都用很多时间去刷短视频，适当的娱乐放松是可以的，但是过多的把时间花费在这件事上，大家觉得付出的时间和你的收获是成正比的么。希望同学们能用有限的时间去做更有意义的事。资源也是一样，现在同学们处在一个和平幸福的时代，物质资源看似非常丰富，但是很多资源都是有限的，而且世界上还有很多资源很贫乏的地方。勤俭节约是我们中华民族的传统美德，小时候我们都学习过“锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。”平时生活中我们在食堂吃饭倡导光盘行动，出门我们倡导绿色出行，平时用水用电我们倡导节能等等。希望同学们能够继承和发扬勤俭节约的美德。        

代码优化通常需要遵循以下三个原则：等价原则、有效原则和合算原则。        

通过介绍常用的优化技术，让学生进一步体会计算机代码是如何节约资源的。        

二、取得成效        

   结合日常生活中的节约例子学生对代码优化的目标以及常用的优化技术理解的更好。        

三、教学反思        

    对于思政元素的引入如何做到更加的润物无声需要进一步研究和实践，持续改进。