匯編語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

摘要：本文首先分析了當(dāng)前匯編語言的教學(xué)現(xiàn)狀及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要作用，然后闡述了匯編語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)思路，給出了較詳細(xì)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排。

關(guān)鍵詞：匯編語言；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；設(shè)計(jì)思路；實(shí)驗(yàn)安排

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 匯編語言及其教學(xué)現(xiàn)狀

匯編語言是計(jì)算機(jī)能夠提供給用戶使用的最快而又最有效的語言，也是唯一能夠利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。對(duì)程序的空間和時(shí)間要求很高的場(chǎng)合，匯編語言的應(yīng)用是必不可少的，至于很多需要直接控制硬件的操作場(chǎng)合則更是非用匯編語言不可。用匯編語言編寫的程序的執(zhí)行速度通常比高級(jí)語言(如C／C++)快很多，甚至成百上千倍。相應(yīng)的，匯編語言的缺點(diǎn)就是使用者需要對(duì)硬件有更深入的了解，編程效率不高。

“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程的任務(wù)是為“計(jì)算機(jī)組成原理”、“接口”、“操作系統(tǒng)”等后繼課程提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)，它對(duì)訓(xùn)練學(xué)生掌握與硬件相關(guān)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)、從事自主版權(quán)計(jì)算機(jī)芯片和系統(tǒng)軟件的開發(fā)、信息安全、過程控制等方面，均有十分重要的作用。無論計(jì)算機(jī)技術(shù)如何發(fā)展，機(jī)器語言、匯編語言的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言體系仍然是計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要知識(shí)體系之一。不能了解和熟悉匯編語言，不僅將導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的缺乏，也可能導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知水平的降低，開發(fā)手段的貧乏。

然而，初學(xué)者往往感到它難學(xué)、難懂、抽象，更難以掌握。教師開展教學(xué)困難，學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握困難，教學(xué)效果差，以致會(huì)影響后繼課程的學(xué)習(xí)。

2 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在匯編語言教學(xué)中的作用

在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、思考能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)和有效途徑。顯然，學(xué)生在學(xué)習(xí)匯編語言這門課程中產(chǎn)生的困難，首先來自于他們對(duì)所學(xué)知識(shí)缺乏必要的感性認(rèn)識(shí)，沒有充分的實(shí)驗(yàn)。

計(jì)算機(jī)在很多方面不同于其他學(xué)科，尤其是與硬件有密切關(guān)系的課程。由于匯編語言課程具有硬件操作的密切相關(guān)性，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中就占據(jù)了舉足輕重的地位.匯編語言的實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生閱讀、編輯和調(diào)試程序的能力，有著不可替代的重要作用。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課深入了解CPU、存儲(chǔ)器、接口及外部設(shè)備的工作特性，對(duì)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表達(dá)和傳送產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)匯編語言達(dá)到更好的理解、掌握，從感性認(rèn)識(shí)上升到理論認(rèn)識(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)思路

由于各高校辦學(xué)類型不同、培養(yǎng)目標(biāo)不同、所在地及周邊地區(qū)社會(huì)需求不同，計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)有所不同。對(duì)于非研究型院校的相關(guān)專業(yè)，對(duì)“匯編語言”的教學(xué)可以集中在適度的理論知識(shí)和充分的操作實(shí)踐上?！斑m度”體現(xiàn)在理論課的講授中內(nèi)容不必展開太寬，“充分”體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課的安排上要充分。

盡管學(xué)生學(xué)習(xí)匯編語言有著不少困難，但“興趣是最好的老師”，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。有了興趣，他就能積極地思考，大膽地探索，變被動(dòng)接受為主動(dòng)思考。因此，匯編語言的實(shí)驗(yàn)教學(xué)總的思路就是要以激發(fā)學(xué)生興趣為主線，盡量設(shè)計(jì)趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

很多學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課的主要原因之一是認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課的好壞對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響不大，目前多數(shù)院校的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定，僅以期末一張考試卷的好壞而定，這使很多學(xué)生重理論、輕實(shí)驗(yàn)。因此，應(yīng)認(rèn)真記載每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的實(shí)際操作能力和編程能力，并以優(yōu)、良、中、差進(jìn)行仔細(xì)考核，開學(xué)初就明確告訴學(xué)生這種考核制度的存在，使之開始就沒有怠慢的情緒，從思想上重視實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排按照由淺入深、循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行，合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量避免過多過雜，內(nèi)容選擇注意舉一反三，即以啟發(fā)思維為主，對(duì)設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)只要能完成預(yù)定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，不苛求實(shí)驗(yàn)過程與步驟的統(tǒng)一。實(shí)驗(yàn)所演算的匯編語言程序應(yīng)具備好的觀測(cè)效果，能直接體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的操作特點(diǎn)，教師演示和學(xué)生實(shí)踐穿插進(jìn)行，并且注意重復(fù)對(duì)比，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己操作的失誤，加深對(duì)匯編語言操作規(guī)律的理解。

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實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)中主要起到引導(dǎo)的作用，實(shí)驗(yàn)前的講解以重點(diǎn)、難點(diǎn)和注意事項(xiàng)為主，不應(yīng)面面俱到，可以先給出一些問題，讓學(xué)生帶著問題去做、去觀察、去思考。實(shí)驗(yàn)中，則應(yīng)以學(xué)生為主體，讓每個(gè)同學(xué)通過操作行為感受計(jì)算機(jī)的物理過程，教師將理論揉在實(shí)例中的具體操作中，學(xué)生會(huì)感到數(shù)據(jù)是有形的，CPU的操作是物質(zhì)化的。經(jīng)過反復(fù)練習(xí)，學(xué)生不但學(xué)到了基礎(chǔ)知識(shí)，而且提高了綜合分析和理解能力。實(shí)驗(yàn)中，還要鼓勵(lì)學(xué)生自己修改實(shí)驗(yàn)，有時(shí)學(xué)生對(duì)自己編的程序沒有把握，一旦上機(jī)實(shí)驗(yàn)后就清楚了。他在計(jì)算機(jī)上修改程序，觀察修改后的結(jié)果，實(shí)際上就是了解改動(dòng)部分在整個(gè)程序中所起的作用，這種作用的認(rèn)識(shí)和理解不是通過說教得來的，而是切身經(jīng)歷的、看到的，學(xué)生對(duì)它的理解、記憶就要深刻得多。

4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的具體安排

具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)覆蓋匯編語言教學(xué)中的各重要方面，內(nèi)容涉及debug、匯編語言編程環(huán)境、匯編語言程序設(shè)計(jì)、輸入輸出與中斷、Win32匯編、匯編語言與C語言的混合編程等。類型分為選作和必做。每個(gè)實(shí)驗(yàn)分屬驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型或綜合型。

4.1 穩(wěn)扎穩(wěn)打練好基本功：debug和編程環(huán)境

“萬事開頭難”。對(duì)匯編語言的學(xué)習(xí)，能否開好頭很關(guān)鍵，很多學(xué)生就是因?yàn)殚_始沒學(xué)好，感覺跟不上，就不再認(rèn)真地學(xué)習(xí)了，有的甚至放棄了。其實(shí)匯編語言實(shí)驗(yàn)開始的基礎(chǔ)部分是比較簡(jiǎn)單的，想掌握它是沒什么大問題的。

匯編語言源程序通常以ASCII文本文件的形式保存，通過匯編鏈接形成一個(gè)EXE可執(zhí)行文件。對(duì)EXE文件的調(diào)試構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)課的主體內(nèi)容，貫穿始終，而EXE文件的調(diào)試通常是通過debug實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生通過使用debug可以觀察到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況，也可以隨時(shí)觀察到CPU中寄存器的數(shù)據(jù)變化。debug的反匯編命令是理解匯編語言的助記符形態(tài)和機(jī)器指令的01碼形態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的重要工具，學(xué)生可以通過它深入體會(huì)匯編語言中指令的構(gòu)成及各部分含義。debug提供的單步執(zhí)行命令是另一個(gè)重要工具，利用t單步執(zhí)行一條指令，及時(shí)觀察數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的變化情況，這也是進(jìn)行調(diào)試、發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤的最直接有效的方法。

debug的實(shí)驗(yàn)部分以使用a、t、r、d、u等命令為主反復(fù)進(jìn)行指令練習(xí)。學(xué)生通過使用debug觀察到指令執(zhí)行前后機(jī)器中數(shù)據(jù)的變化，對(duì)深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理、匯編指令的作用是直接的和不可替代的。學(xué)生不再感到機(jī)器是復(fù)雜的，指令是抽象的。

接下來安排的實(shí)驗(yàn)則是對(duì)匯編語言編程環(huán)境的熟悉和掌握，這也是重要的一環(huán)。對(duì)編程環(huán)境不熟悉，不僅會(huì)影響學(xué)習(xí)匯編語言的效率，還會(huì)引起一些不必要的錯(cuò)誤發(fā)生。因此可以考慮多給幾個(gè)簡(jiǎn)單完整的程序，讓學(xué)生多去使用編程環(huán)境，熟悉匯編鏈接過程。實(shí)驗(yàn)初，只給一些正確的程序，讓學(xué)生經(jīng)過匯編鏈接可以較容易地形成exe文件并成功執(zhí)行，看到了正確的結(jié)果，學(xué)生就有了方向，也就有信心去做下面的實(shí)驗(yàn)了。

在熟悉了簡(jiǎn)單的編譯過程之后，接下來可以在原有程序中適當(dāng)安排一兩個(gè)錯(cuò)誤，讓學(xué)生觀察匯編鏈接中出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息，理解這些錯(cuò)誤發(fā)生的原因，這一點(diǎn)對(duì)程序調(diào)試是至關(guān)重要的，如果看不懂錯(cuò)誤信息，就沒有辦法正確定位錯(cuò)誤，也談不上修正錯(cuò)誤了。

以上分析，學(xué)習(xí)匯編語言伊始，一定要練好基本功，包括對(duì)debug的熟練使用，對(duì)編程環(huán)境的熟悉。這部分實(shí)驗(yàn)一定要安排得充分，力求使學(xué)生不再對(duì)機(jī)器望而生畏，不再對(duì)匯編指令有抽象難懂的感覺，如果能開好這個(gè)頭，后繼的學(xué)習(xí)就順利得多了。

4.2 輕輕松松做改變：匯編語言程序設(shè)計(jì)

由于學(xué)習(xí)匯編語言之前，學(xué)生通常已經(jīng)學(xué)習(xí)過一門程序設(shè)計(jì)語言，因此這部分實(shí)驗(yàn)可安排簡(jiǎn)單、典型的驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，以編寫程序?yàn)橹?。先要求學(xué)生用之前學(xué)過的程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)，然后再給出匯編語言的實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)比；學(xué)生自然可以發(fā)現(xiàn)匯編語言與其他程序設(shè)計(jì)語言的異同。當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，則必須要求學(xué)生使用debug進(jìn)行調(diào)試，觀察變化，排除錯(cuò)誤，加強(qiáng)程序調(diào)試能力。

4.3 細(xì)心耐心學(xué)核心：輸入輸出與中斷

中斷是學(xué)習(xí)匯編語言的重點(diǎn)加難點(diǎn)部分，能否真正掌握匯編語言也在于此，中斷也是匯編語言的魅力所在。這部分實(shí)驗(yàn)一定要找一些學(xué)生感興趣的、具有明顯觀測(cè)效果的例子，至少安排兩個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)。第一階段以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，先使學(xué)生熟悉中斷過程、中斷處理程序的框架；第二階段以設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主，讓學(xué)生自己去思考中斷過程中發(fā)生的事情，中斷程序設(shè)計(jì)的方法。對(duì)這部分知識(shí)的傳授一定要有耐心，對(duì)每個(gè)程序的講解要透徹、概念清晰。中斷是真正要用的東西，之前學(xué)習(xí)的內(nèi)容只是為它做鋪墊，不能學(xué)好中斷，匯編語言這門課的真諦就沒有學(xué)到。

4.4 興趣延伸：WIn32匯編、匯編語言與C語言混合編程

很多學(xué)生學(xué)習(xí)匯編語言之初就會(huì)問匯編語言用在哪里，很少接觸到匯編語言等問題，其實(shí)現(xiàn)在匯編語言很少單獨(dú)使用，而Win32匯編、匯編語言與C語言的混合編程用的比較多，這兩部分內(nèi)容學(xué)起來并不難，可當(dāng)作拓展知識(shí)部分，作為自學(xué)內(nèi)容。教師可以找一些實(shí)際使用這部分內(nèi)容的例子，讓學(xué)生知道匯編語言的用途，使學(xué)生不再“學(xué)而不用”，“學(xué)而不知用”。

5 結(jié)束語

由于計(jì)算機(jī)學(xué)科是一個(gè)重實(shí)踐的學(xué)科，沒有充分的實(shí)踐行為，很難真正理解、掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)匯編語言中感到困難，原因不在于匯編語言本身難，而在于學(xué)生沒有能充分接觸它、使用它。沒見過的東西、沒做過的事，我們只能想象，就像學(xué)習(xí)游泳，看到別人游，就是簡(jiǎn)單的幾個(gè)動(dòng)作，但自己下水就游不了，原因就是缺少實(shí)踐。因此，在學(xué)習(xí)匯編語言過程中，一定要讓學(xué)生多“下水”，“下水”多了，就自然可以在匯編語言中“游”起來了。