教改，不能只做減法了事

周　蘇

新的教育形勢(shì)對(duì)教學(xué)改革提出了很多要求,其中一些要求集中體現(xiàn)到了教學(xué)課時(shí)的安排上:學(xué)生就業(yè)難,學(xué)校要開設(shè)職業(yè)規(guī)劃教育課程;學(xué)生就業(yè)能力差,需要增加實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課時(shí);專業(yè)技術(shù)發(fā)展迅猛,需要開設(shè)相應(yīng)的新課以使教育教學(xué)跟上時(shí)代的步伐,如此等等。于是,一些被部分人群認(rèn)為“沒用”和“用處不大”的課程或課時(shí)數(shù)被減少,或干脆被某個(gè)理由主導(dǎo)(例如:學(xué)生學(xué)不好,老師教著也困難)而取消。一些學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的傳統(tǒng)主課“匯編語言”(或“匯編語言程序設(shè)計(jì)”)就受了這樣的遭遇。

1關(guān)于匯編語言的簡(jiǎn)單回顧

匯編語言(Assembly Language,作為課程,又常稱作“匯編語言程序設(shè)計(jì)”,它是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言,也是能夠利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的一種功能很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)語言。在匯編語言中,用助記符代替操作碼,用地址符或標(biāo)號(hào)代替地址碼,這樣用符號(hào)代替機(jī)器語言的二進(jìn)制碼,就把機(jī)器語言變成了匯編語言。因此,匯編語言亦稱為符號(hào)語言。

作為一門計(jì)算機(jī)語言,使用匯編語言編寫的程序(原文件),機(jī)器不能直接識(shí)別。對(duì)應(yīng)于高級(jí)語言的編譯器,“匯編語言”也需要一個(gè)“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。這種將匯編語言翻譯成機(jī)器語言,起翻譯作用的程序又叫匯編程序。匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件。匯編語言編譯器把匯編程序翻譯成機(jī)器語言的過程稱為匯編。

高級(jí)的匯編器如MASM、TASM等,為編寫匯編程序提供了很多類似于高級(jí)語言的特征,比如結(jié)構(gòu)化、抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫的匯編程序,有很大一部分是面向匯編器的偽指令,已經(jīng)類同于高級(jí)語言。如今,匯編環(huán)境已經(jīng)如此高級(jí),即使全部用匯編語言來編寫Windows應(yīng)用程序也是可行的。但是,匯編語言的長處還在于編寫高效且需要對(duì)機(jī)器硬件精確控制的程序。

匯編語言比機(jī)器語言易于讀寫、調(diào)試和修改,同時(shí)具有機(jī)器語言的全部優(yōu)點(diǎn)。但在編寫復(fù)雜程序時(shí),相對(duì)于高級(jí)語言則代碼量較大,而且匯編語言依賴于具體的處理器體系結(jié)構(gòu),不能通用,因此不能直接在不同處理器體系結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行移植。

“匯編語言”的主要特點(diǎn)是:

(1) 面向機(jī)器的低級(jí)語言,通常是為特定的計(jì)算機(jī)或系列計(jì)算機(jī)專門設(shè)計(jì)的。

(2) 保持了機(jī)器語言的優(yōu)點(diǎn),具有直接和簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)。

(3) 可有效地訪問、控制計(jì)算機(jī)的各種硬件設(shè)備,如磁盤、存儲(chǔ)器、CPU、I/O端口等。

(4) 目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短,占用內(nèi)存少,執(zhí)行速度快,是一種高效的程序設(shè)計(jì)語言。

匯編語言經(jīng)常與高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言配合使用,其主要應(yīng)用包括:

(1) 70%以上的系統(tǒng)軟件是用匯編語言編寫的。

(2) 許多快速處理、位處理、訪問硬件設(shè)備等高效程序是用匯編語言編寫的。

(3) 一些高級(jí)繪圖程序、視頻游戲程序是用匯編語言編寫的。

但人們經(jīng)常認(rèn)為匯編語言的應(yīng)用范圍很小而忽視它的重要性。其實(shí),匯編語言是我們理解整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點(diǎn)和最有效途徑之一,對(duì)每一個(gè)希望深入學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的人來說都是非常重要的,甚至是不能不學(xué)習(xí)的語言。

2 學(xué)習(xí)匯編語言的專業(yè)意義

長期以來,“匯編語言”課程一直是培養(yǎng)學(xué)生了解和直接使用計(jì)算機(jī)硬件資源的語言,一直是學(xué)習(xí)和理解其他高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ),在專業(yè)建設(shè)中也是“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“操作系統(tǒng)”、“接口與通信技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”等許多課程的前導(dǎo)課程,準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)知識(shí)?！皡R編語言”在計(jì)算機(jī)與相關(guān)學(xué)科的課程設(shè)置中起著承上啟下的作用,它對(duì)訓(xùn)練學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)技術(shù),熟悉上機(jī)操作和程序調(diào)試技術(shù)都有重要作用。與其他大多數(shù)的計(jì)算機(jī)語言一般被用于應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)不同,在實(shí)際應(yīng)用中,匯編語言通常被用在底層硬件操作和高要求的程序優(yōu)化的場(chǎng)合。對(duì)匯編語言知識(shí)的應(yīng)用需求主要體現(xiàn)在:與硬件有關(guān)的嵌入式系統(tǒng)的底層設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)的核心部分設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、接口電路的初始化程序、外部設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng)程序以及復(fù)雜算法的優(yōu)化等。

隨著現(xiàn)代軟件系統(tǒng)越來越龐大復(fù)雜,大量經(jīng)過封裝的高級(jí)語言如C/C++,Pascal/Object Pascal也應(yīng)運(yùn)而生。這些新的語言使得程序員在開發(fā)過程中能夠更簡(jiǎn)單、更有效率,使軟件人員得以應(yīng)付快速的軟件開發(fā)要求。而匯編語言由于其復(fù)雜性使得適用領(lǐng)域逐步減小,但這并不意味著匯編已無用武之地。由于匯編語言更接近于機(jī)器語言,能夠直接對(duì)硬件進(jìn)行操作,生成的程序與其他語言相比具有更高的運(yùn)行速度,占用更小的內(nèi)存,因此,在一些對(duì)時(shí)效性要求很高的程序、許多大型程序的內(nèi)核模塊以及工業(yè)控制方面得到大量應(yīng)用。

通過學(xué)習(xí)和使用匯編語言,能夠感知、體會(huì)、理解機(jī)器的邏輯功能,向上為理解各種軟件系統(tǒng)的原理打下技術(shù)理論基礎(chǔ);向下為掌握硬件系統(tǒng)的原理打下實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)。即:向上理解軟件,向下感知硬件?，F(xiàn)實(shí)生活中雖然有眾多編程語言可供選擇,但學(xué)習(xí)匯編,學(xué)生才能更好地深入了解計(jì)算機(jī)運(yùn)行原理,為今后的計(jì)算機(jī)研究與應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)?！皡R編語言”課程,依然應(yīng)該是高校計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課。

說匯編語言是“低級(jí)”語言,并不意味著匯編語言會(huì)被更高級(jí)語言所淘汰,相反,這里的“低級(jí)”應(yīng)該當(dāng)“基礎(chǔ)”講,匯編語言仍然是程序員必須了解的語言,在某些計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的行業(yè)與領(lǐng)域,匯編語言是必不可少的。

由熟練的程序員使用匯編語言編寫的程序,其運(yùn)行效率與性能比其他語言寫的程序會(huì)是成倍的優(yōu)秀,但代價(jià)是需要更長的時(shí)間來優(yōu)化。因此,對(duì)比現(xiàn)在已經(jīng)市場(chǎng)化的軟件行業(yè),加上高級(jí)語言的優(yōu)秀與跨平臺(tái),軟件企業(yè)不可能讓一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用匯編語言來編寫所有的東西,多花上幾倍甚至幾十倍的時(shí)間,這還不如使用其他語言來完成,只要求最終結(jié)果不比匯編語言編寫的差太多,這是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的必然結(jié)果。

但是,至今為止,還沒有哪個(gè)程序員敢斷定匯編語言是不需要學(xué)的,一個(gè)不懂匯編語言的程序員,通常被認(rèn)為只是三流的程序員。同時(shí),技術(shù)精湛的匯編程序員,已經(jīng)脫離軟件開發(fā)而擠身于工業(yè)電子編程中。電子工程師的主要開發(fā)語言就是匯編,使用C語言的只占極少部分。在一些工業(yè)公司,一個(gè)核心的電子工程師比其他任何職員待遇都高,一般電子工程師待遇則可能是程序員的十倍以上。這種情況是因?yàn)楝F(xiàn)在學(xué)習(xí)匯編的人雖然也不少,但是真正能學(xué)到精通的卻不多。匯編語言難學(xué)、難用、適用范圍小,雖然簡(jiǎn)單,但過于靈活。學(xué)過高級(jí)語言后再去學(xué)習(xí)匯編,比一開始學(xué)匯編要難得多,但學(xué)過匯編之后再去學(xué)習(xí)高級(jí)語言卻很容易,正所謂簡(jiǎn)從繁易,繁從簡(jiǎn)難。

3從內(nèi)容到方法的教學(xué)改革

雖然優(yōu)點(diǎn)多多,但匯編語言確實(shí)是一種層次非常低的語言,說它簡(jiǎn)單方便,都是相對(duì)于機(jī)器語言而言的。匯編語言的缺點(diǎn)也很明顯:

(1) 編寫的代碼難懂,不好維護(hù)。

(2) 很容易產(chǎn)生Bug,難于調(diào)試。

(3) 只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化。

(4) 開發(fā)效率很低,時(shí)間長且單調(diào)。

在如今的教學(xué)實(shí)踐中,“匯編語言”課程確實(shí)存在著學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣,老師開展教學(xué)困難的普遍問題,原因是多方面的。其中既有技術(shù)進(jìn)步使我們有了更多更好的選擇,但也有學(xué)生群體的變化、人們的志向與追求、教育教學(xué)方法的發(fā)展等積極和消極的因素。

盡管如此,專業(yè)建設(shè)、教學(xué)改革中也需要尊重和堅(jiān)持其中的基本原則。一個(gè)學(xué)科的知識(shí)的基本組成也是學(xué)科發(fā)展中人類智慧的結(jié)晶,隨意的加減是不負(fù)責(zé)任的,也是不符合專業(yè)精神的。

盡管與發(fā)展初期相比,計(jì)算機(jī)開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)有了根本性的變化,我們有了各種高級(jí)語言,有了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)的許多編程工具,很多程序甚至可以自動(dòng)生成,但機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言的程序設(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。對(duì)于計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生以及喜歡計(jì)算機(jī)的一般學(xué)生和讀者來說,匯編語言程序設(shè)計(jì)肯定是需要掌握的重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)之一。不能了解和熟悉匯編語言知識(shí)不僅將導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的缺憾,也可能導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知水平的降低、開發(fā)手段的缺乏。在一些應(yīng)用中,匯編語言甚至是其開發(fā)工具的唯一選擇。

通過學(xué)習(xí)匯編語言,學(xué)生可以了解到如何有效地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),讓計(jì)算機(jī)處理得更快并使用更少的存儲(chǔ)空間;同時(shí),學(xué)習(xí)匯編語言可以讓學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,并有效地提高調(diào)試能力。經(jīng)驗(yàn)表明,調(diào)試一個(gè)非結(jié)構(gòu)化程序的困難程度,要比調(diào)試一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序的難度高很多,因?yàn)椤敖Y(jié)構(gòu)化”是以犧牲運(yùn)行效率來提高可讀性與可調(diào)試性的,這對(duì)于完成一般軟件工程的編碼階段是非常必要的。然而,在一些地方,比如,硬件驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)底層,或者程序中經(jīng)常需要執(zhí)行的代碼,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的這些優(yōu)點(diǎn)有時(shí)就會(huì)被它的低效率所抹煞。另外,如果想真正地控制自己的程序,只知道源代碼級(jí)的調(diào)試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

那么,一方面是確實(shí)存在著弱點(diǎn)和困難,另一方面又是不可或缺的知識(shí)體系的重要成分,解決問題的方法是什么呢?

首先,不能砍!我認(rèn)為,“匯編語言”作為一門計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要基礎(chǔ)知識(shí)和開發(fā)工作,簡(jiǎn)單地一砍了之是不能容忍的;但可以根據(jù)專業(yè)的需求,根據(jù)學(xué)校的不同培養(yǎng)目標(biāo),在教學(xué)內(nèi)容的組織上有針對(duì)性地進(jìn)行組合,有針對(duì)性的提出考核要求,例如淺的可以是“了解”、“熟悉”,深的可以是“掌握”,甚至,還可以在高年級(jí)開設(shè)要求“熟練掌握”的專業(yè)選修課程——畢竟,今天計(jì)算機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)中以硬件或軟硬件兼施為主要特色的崗位也為學(xué)生就業(yè)提供了豐富的機(jī)會(huì)。

其次,深入開展匯編語言課程的教學(xué)改革,在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上做深入研究與實(shí)踐,是解決問題的有效途徑。“匯編語言”課程本身具有的理論抽象性和鮮明的應(yīng)用性,決定了我們必須充分重視這門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

4 教學(xué)內(nèi)容的分層次設(shè)計(jì)

教育部計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在其發(fā)布的“中國計(jì)算機(jī)本科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告”中指出:大多數(shù)院校都有比較完善的教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)度表、教學(xué)檔案等,實(shí)踐著一套有效的管理規(guī)范,但同時(shí)教學(xué)內(nèi)容的研究則需要加強(qiáng)。報(bào)告進(jìn)一步指出:

(1) 有些學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)存在明顯的盲目性,還有些學(xué)校在培養(yǎng)人才定位上有明顯偏差。盡管CC1991開創(chuàng)了一種對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的創(chuàng)造性的、理性的思考,但它并不應(yīng)該成為我國所有大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)實(shí)踐的共同追求的目標(biāo)。

(2) 作為一種比較普遍的規(guī)律或者現(xiàn)象,學(xué)生就業(yè)通常會(huì)有較強(qiáng)的地域性:一個(gè)企業(yè)通常在周邊地區(qū)招收較多員工,一個(gè)學(xué)校的畢業(yè)生大都就業(yè)在學(xué)校周邊地區(qū)的單位。因此,學(xué)校周邊地區(qū)社會(huì)發(fā)展的情況對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)該是很有參考意義的。

……

由于大多數(shù)大專院校一般都設(shè)置有計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及其相關(guān)專業(yè),我們至少可以認(rèn)為:根據(jù)所在院校的辦學(xué)類型不同、培養(yǎng)目標(biāo)不同、所在地及其周邊地區(qū)社會(huì)需求的不同,這些計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有所不同,這些計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)于“匯編語言”這門課程的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該是有所不同的。對(duì)于那些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,通過實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐,了解匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本概念和知識(shí),激發(fā)對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣,理解和掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法。

匯編語言涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)挿?要讓學(xué)生真正理解匯編語言的基礎(chǔ)理論知識(shí),具備將匯編語言技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐的能力,積極加強(qiáng)匯編語言程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是至關(guān)重要的。

5把實(shí)驗(yàn)作為課程的主要教學(xué)手段

“匯編語言”課程一向都有上機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求,但教學(xué)主體是課堂教學(xué),無論是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還是實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,帶有強(qiáng)烈的“驗(yàn)證性”色彩。然而,單憑課堂教學(xué)和一般作業(yè),要真正領(lǐng)會(huì)匯編語言課程所介紹的概念、原理、方法和技巧等,是很困難的。經(jīng)驗(yàn)表明,學(xué)習(xí)尤其是真正體會(huì)和掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的最好方式是對(duì)它進(jìn)行充分的實(shí)踐。把實(shí)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)匯編語言的主導(dǎo)方法,為學(xué)生提供一個(gè)掌握匯編語言全新的學(xué)習(xí)方法,可以由此來體驗(yàn)匯編語言的知識(shí)及其應(yīng)用技巧。當(dāng)然,通過實(shí)驗(yàn),也一定能夠很好地提高學(xué)生的匯編語言程序設(shè)計(jì)能力。

根據(jù)以上思考,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)文檔的組織等諸方面都做了精心的考慮和安排,嘗試為“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程編寫了《匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程》教材。該實(shí)驗(yàn)教材依據(jù)課程教學(xué)大綱,充分理解課程的大多數(shù)主教材,遵循課程教學(xué)的規(guī)律和節(jié)奏,體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的可操作性,幫助學(xué)生切實(shí)把握本課程的知識(shí)內(nèi)涵和理論與實(shí)踐的水平。

顯然,學(xué)生在“匯編語言”等課程中產(chǎn)生的學(xué)習(xí)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),而我們?cè)诮虒W(xué)中把根據(jù)學(xué)科理論知識(shí)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)與學(xué)科理論教學(xué)相融合,抓實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)、促進(jìn)學(xué)科理論知識(shí)學(xué)習(xí),較好地解決了學(xué)生的認(rèn)知困難,符合特定的學(xué)生對(duì)象,取得了很好的教學(xué)效果。

6后記

其實(shí),“匯編語言”課程所存在的問題在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程中有一定的代表性,例如計(jì)算機(jī)原理、操作系統(tǒng)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。但專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)不能單純?yōu)閷W(xué)生興趣和教師水平所左右,應(yīng)該堅(jiān)持以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和提高學(xué)生就業(yè)能力為原則。

本文關(guān)于“匯編語言”課程的建設(shè)思路和教改實(shí)踐,對(duì)許多其他專業(yè)課程的教學(xué)改革具有積極的借鑒意義。

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