“匯編語言程序設(shè)計”課程教學(xué)改革探索

摘要：“匯編語言程序設(shè)計”是計算機及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。分析了目前課程教學(xué)中存在的問題，根據(jù)課程的目的和任務(wù)，結(jié)合教學(xué)實踐，從教學(xué)進程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與實踐教學(xué)改革等方面探討了“匯編語言程序設(shè)計”課程教學(xué)改革的基本思路與策略。

關(guān)鍵詞：匯編語言；教學(xué)改革；實踐

作者簡介：陳燕俐（1969-），女，江蘇常熟人，南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院，副教授；許建（1980-），男，江蘇徐州人，南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院，講師。（江蘇南京210003）

基金項目：本文系2011年南京郵電大學(xué)教改項目“以人為本，因材施教，構(gòu)建多層次立體化教學(xué)模式的研究”（項目編號：JG00411JX13）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標(biāo)識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）11-0055-02

“匯編語言程序設(shè)計”是計算機及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。[1]學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可掌握匯編語言程序設(shè)計的基本理論和方法，培養(yǎng)匯編語言程序開發(fā)能力，而且還會對計算機系統(tǒng)有更深刻地認識。學(xué)生學(xué)好該課程對于了解計算機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與原理，更深入地學(xué)習(xí)程序設(shè)計方法很有意義，[2]也為將來學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)、微機原理及接口技術(shù)、計算機組成原理、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和高級語言等課程打好堅實的基礎(chǔ)。

“匯編語言程序設(shè)計”是一門軟硬件結(jié)合的課程，和處理器及操作系統(tǒng)都是緊密相關(guān)的。近年來，由于教學(xué)內(nèi)容滯后于當(dāng)前計算機技術(shù)的發(fā)展，并且這門課程的內(nèi)容較抽象、不易理解，容易導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降，因此“匯編語言程序設(shè)計”逐漸在計算機專業(yè)教學(xué)體系中被忽視，課程改革成為各高校計算機等專業(yè)緊迫的問題之一。本文根據(jù)匯編語言的特點，結(jié)合課程組老師的多年的研究和探索，探討了從教學(xué)進程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及實踐教學(xué)等多個方面對該課程進行改革的基本思路和策略。

一、教學(xué)進程的改革

目前大部分學(xué)校都是在大二或大三開設(shè)“匯編語言程序設(shè)計”課程。筆者認為應(yīng)將該課程安排在第一學(xué)期，在學(xué)生學(xué)習(xí)了課程“計算機科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論”之后。原因主要有以下兩點：

1.匯編語言是計算機學(xué)習(xí)最佳起點的編程語言，是人和計算機溝通的最直接的方式

匯編語言是最接近于機器語言的編程語言。如果說機器語言是計算機操作的本質(zhì)，那么匯編語言就是最接近本質(zhì)的語言。匯編語言描述了機器最終所要執(zhí)行的指令序列?？梢哉f匯編語言是聯(lián)系硬件與軟件的紐帶，學(xué)習(xí)它既可以理解軟件，又能夠感知硬件，所以學(xué)習(xí)匯編語言無疑是學(xué)生學(xué)習(xí)和理解計算機體系最佳的切入點。通過該門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠深刻理解機器運行程序的機理，使得他們在以后接觸復(fù)雜變化的計算機知識時變得清晰和順暢。

2.匯編語言是很多相關(guān)課程，如高級語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、微機原理等的重要基礎(chǔ)

目前在大學(xué)計算機課程體系中，“高級語言程序設(shè)計”通常被安排在第一學(xué)期。大一新生主要是通過C語言的學(xué)習(xí)達到利用計算機分析問題和解決問題的目的。C語言被認為是學(xué)習(xí)其他計算機課程的基礎(chǔ)。這門課程的掌握程度將對其他課程的學(xué)習(xí)積極性產(chǎn)生影響。但學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)該門課程有較大的困難，對許多概念（如指針、形參實參、函數(shù)調(diào)用、全局變量、局部變量等）難以理解，他們認為許多概念抽象、空洞，往往在學(xué)習(xí)的初始階段感到茫然、乏味，甚至產(chǎn)生恐難情緒，直接影響到整個學(xué)習(xí)和教學(xué)效果。學(xué)生經(jīng)常學(xué)習(xí)結(jié)束后，連簡單的程序都不能編寫，其原因就是大一新生普遍缺乏計算機知識背景和算法思想，匯編語言才是計算機技術(shù)的基礎(chǔ)，而不是C語言。匯編語言能夠讓學(xué)生更好地理解高級語言，高級語言大都編譯為匯編指令，最終轉(zhuǎn)化為機器指令得以執(zhí)行。所以說學(xué)習(xí)匯編語言既有助于透徹地理解高級語言的核心原理，又能明晰程序內(nèi)部的執(zhí)行過程。

匯編語言作為一種與硬件緊密聯(lián)系的低級語言，相對于其他計算機語言比較難于掌握，再加上隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，毋庸置疑匯編語言的應(yīng)用領(lǐng)域越來越小，不少學(xué)生認為學(xué)習(xí)匯編語言在以后工作中用處不大，純粹只是為了考試過關(guān)而應(yīng)付學(xué)習(xí)。因此在教學(xué)過程中，教師首先必須向?qū)W生詳細闡述匯編語言在計算機學(xué)科知識體系中的重要作用，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望，強調(diào)學(xué)好匯編語言，并不僅僅是掌握一門編程語言，更重要的是能夠獲得直接從底層分析問題解決問題的能力，為學(xué)習(xí)高層的知識奠定基石；更要向?qū)W生說明匯編語言具有與高級語言不同的特點，正是這些特點使得匯編語言具有高級語言不可替代的作用，匯編語言也具有其他高級語言所無法企及的優(yōu)勢。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

“匯編語言程序設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容包括以下幾個主要部分。微型計算機概述：微型計算機的發(fā)展過程、特點，微型計算機及微機系統(tǒng)的組成，微型計算機的三總線結(jié)構(gòu)，數(shù)制和碼制等基礎(chǔ)知識；80x86微處理器：80x86微處理器的發(fā)展、特點和結(jié)構(gòu)，微處理器的寄存器，微機系統(tǒng)的存儲器組織，微處理器的工作模式，微處理器的引腳信號及其功能；80x86的指令系統(tǒng)：尋址方式，數(shù)據(jù)傳送類，算術(shù)運算類等指令的功能和使用，常用偽指令和運算符的使用；匯編語言程序設(shè)計：匯編語言編程格式，匯編語言程序設(shè)計的基本方法（包括分支、循環(huán)、子程序調(diào)用等）。

匯編語言是和處理器以及操作系統(tǒng)緊密相關(guān)的，隨著16位處理器和DOS操作系統(tǒng)退出歷史舞臺，32位、64位CPU以及Windows、Linux等多任務(wù)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，[3]課程的基礎(chǔ)知識和實踐環(huán)節(jié)必須與時俱進，需要從DOS下的16位實模式編程過渡到Windows下的保護模式編程。[4]但由于多任務(wù)操作系統(tǒng)工作在保護模式，使用匯編語言直接開發(fā)的應(yīng)用程序，不能直接對硬件進行操作。應(yīng)用程序通過操作系統(tǒng)來實現(xiàn)對硬件的控制，[4]且Windows下的保護模式編程較為復(fù)雜，因此目前在大部分學(xué)校，該門課程內(nèi)容的核心仍然是DOS下的16位實模式編程，但為了教學(xué)內(nèi)容的先進性，增加了32位指令和保護模式的介紹，CPU的結(jié)構(gòu)是以386體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的Pentium 處理器為主，摒棄了8086結(jié)構(gòu)的介紹。這種矛盾就造成了學(xué)生對許多概念不能理解，如操作數(shù)的存儲器尋址方式等，這樣直接影響學(xué)生下一步學(xué)習(xí)指令和匯編語言程序設(shè)計的積極性。

針對上述問題，筆者認為應(yīng)將16位匯編和Win32位匯編有機融合起來。16位匯編語言和Win32匯編有其相似之處，例如有著相同的寄存器、相同的指令系統(tǒng)、相同的尋址方式，只不過操作數(shù)和地址的長度不同而已，因此應(yīng)以16位匯編入手，以8086寄存器結(jié)構(gòu)、尋址方式、指令集為基礎(chǔ)逐步過渡到32位匯編，這樣內(nèi)容相對簡單，學(xué)生容易理解。重點要闡述清楚實模式下的存貯器編址和保護模式下存貯器編址，在講述處理器的工作模式時就應(yīng)該讓學(xué)生明確16位段和32位段的概念以及差別；在此基礎(chǔ)上進一步讓學(xué)生明確16位匯編和32位匯編的概念。

三、教學(xué)方法的改革

目前的匯編語言授課計劃都是在講述完所有的理論知識，包括所有的指令（傳送類指令、算術(shù)運算類指令、轉(zhuǎn)移和調(diào)用類指令、邏輯運算和移位指令、串操作指令、處理機控制指令）和偽指令后，再開始學(xué)習(xí)編寫程序。由于匯編語言指令、偽指令較多，有大量的指令和語法規(guī)則需要記憶，學(xué)生要在短時間內(nèi)掌握每條指令的功能、指令的尋址方式、指令對標(biāo)志位的影響以及指令執(zhí)行時的約定設(shè)置、需要預(yù)置的參數(shù)、隱含使用的寄存器等內(nèi)容，這將導(dǎo)致學(xué)生對課程中所講授的內(nèi)容無法消化，容易感到枯燥、厭煩，從而產(chǎn)生倦怠心理，失去了學(xué)習(xí)興趣。

筆者認為首先應(yīng)從整體上讓學(xué)生了解微機結(jié)構(gòu)及其工作原理，對學(xué)生闡述清楚指令的組成、操作數(shù)的尋址方式以及指令的運行這些最基本的概念和理論?，F(xiàn)如今的教學(xué)環(huán)境有了不同程度的提高，多媒體教學(xué)已經(jīng)普及，各種匯編語言教學(xué)軟件和課件層出不窮，把難以想象的部分以動態(tài)、直觀的圖形圖像演繹出來，讓學(xué)生易于接受和理解。比如CPU編程結(jié)構(gòu)、存儲器分段、尋址方式等可以用PPT來演示；指令的運行可以用flash等軟件形成動態(tài)圖像演繹全過程，達到了事半功倍的效果。

在講述最基本的傳送類指令、算術(shù)運算類指令和基本的偽指令后，就可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)編寫完整的匯編語言程序，并且上機調(diào)試、運行，使學(xué)生能在實踐中掌握匯編語言程序設(shè)計，并使其熟悉指令系統(tǒng)。其余的各種指令和偽指令等內(nèi)容分解到下面的學(xué)習(xí)進程中，讓學(xué)生逐步接觸并使用這些指令，如可將轉(zhuǎn)移和調(diào)用指令分解到分支、循環(huán)程序設(shè)計的學(xué)習(xí)中；在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計時可以先向?qū)W生介紹串指令。這樣將編程環(huán)節(jié)提前，以一個完整的程序?qū)嵗龑?dǎo)，通過編程與動手，學(xué)生對程序設(shè)計及一些基本概念、基本方法建立感性認識，在此基礎(chǔ)上以程序為線索再逐一展開，將使學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的每一步都目標(biāo)明確，主題清晰，基礎(chǔ)扎實，可達到循序漸進的效果。學(xué)生在此過程中還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)求知欲望，進行自主探索和互動協(xié)作的學(xué)習(xí)。

四、實踐教學(xué)的改革

實驗教學(xué)是檢驗和鞏固已學(xué)知識的一個必要手段，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是教學(xué)改革的一個重要方面。[5，6]匯編語言是一門實踐性很強的語言，實驗環(huán)節(jié)在整個教學(xué)活動中占據(jù)了舉足輕重的地位，是提高學(xué)生動手能力的重要環(huán)節(jié)。[7]

在“匯編語言程序設(shè)計”實驗中，目前主要還是要求學(xué)生編寫實模式DOS程序。但學(xué)校實驗室計算機通常不會安裝DOS操作系統(tǒng)，而是安裝多任務(wù)如Windows操作系統(tǒng)，因此匯編實驗程序運行在Windows下的虛擬86模式，工作在虛擬DOS環(huán)境，匯編工具為Borland公司的Tasm或Microsoft公司的Masm。匯編程序的匯編、鏈接均要輸入DOS命令，但由于學(xué)生對DOS操作環(huán)境不熟悉，在上機時不能夠熟練地在DOS環(huán)境下進行操作，使得學(xué)生對上機實驗產(chǎn)生畏懼心里。

針對上面的問題，教師一方面應(yīng)耐心講解，讓學(xué)生充分認識到實驗的重要性，熟悉匯編語言源程序從匯編、鏈接到調(diào)試運行的整個開發(fā)過程；鼓勵學(xué)生只要反復(fù)實踐，一定能夠掌握匯編語言的開發(fā)過程。實驗室提供使用更加方便的匯編語言集成開發(fā)工具，如未來匯編等。與匯編語言程序在傳統(tǒng)的DOS界面下的上機環(huán)境不同，未來匯編是在Windows界面下的集編輯、匯編、鏈接、調(diào)試為一體的16位TASM集成環(huán)境，其窗口化、菜單式及漢化的操作，使得匯編語言程序設(shè)計實驗大為方便。開發(fā)人員可以在該集成環(huán)境下編寫源程序，然后只要直接用鼠標(biāo)點擊菜單上的相應(yīng)命令，就可以完成程序的匯編和鏈接工作，直接生成可執(zhí)行文件，所有工作一次性完成；并且同時把匯編和連接時產(chǎn)生的輸出信息輸出到輸出窗口中，供用戶參考，而不會輸出到DOS的命令界面上去，省去了不同操作環(huán)境之間的頻繁切換。這一平臺可以很好地將學(xué)生的注意力集中于匯編語言程序的編寫與設(shè)計中，解決了實模式DOS程序的開發(fā)與Windows操作系統(tǒng)之間的矛盾，大大提高了學(xué)生做實驗的積極性。這對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容起到了關(guān)鍵作用。

五、總結(jié)

“匯編語言程序設(shè)計”作為計算機及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性顯而易見，但是目前面臨著很大的挑戰(zhàn)。這其中的原因是多方面的，包括計算機技術(shù)發(fā)展的日新月異造成的教學(xué)內(nèi)容的滯后。面對當(dāng)前的形勢，找到合理的解決方案是當(dāng)務(wù)之急。本文主要分析了目前課程教學(xué)中存在的問題，結(jié)合教學(xué)實踐，從教學(xué)進程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與實踐教學(xué)改革等方面給出了課程教學(xué)改革的基本思路與策略。讓學(xué)生充分了解學(xué)習(xí)匯編語言的重要性，合理安排教學(xué)內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和實踐手段，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻：

[1]鄭曉薇.匯編語言[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009.

[2]程學(xué)先，林姍，程傳慧.匯編語言程序設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009.

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[4]譚毓安，張雪蘭.Windows匯編語言程序設(shè)計教程[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005.

[5]宋人杰，周欣欣，李紅彪.《匯編語言程序設(shè)計》教學(xué)改革的探索與實踐[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2008，28(5):38-40.

[6]楊建軍，陳星.匯編語言程序設(shè)計實驗教學(xué)的研究與探索[J].實驗實科學(xué)，2008，(4):34-35.

[7]王曉曄，溫顯斌.匯編語言課程教學(xué)探討[J].計算機教育，2010，(20):122-125.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）