基于PBL的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)研究

趙正偉,曹敦虔,劉愛(ài)玲

(廣西民族大學(xué) 理學(xué)院,廣西 南寧 530006)

0 引言

匯編語(yǔ)言是一種最接近硬件的低級(jí)編程語(yǔ)言，它用助記符替代機(jī)器指令操作碼，用標(biāo)號(hào)或地址符號(hào)來(lái)代替機(jī)器指令中的操作數(shù)地址或指令.[1]對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，匯編語(yǔ)言指令繁多、語(yǔ)法規(guī)則復(fù)雜、抽象難懂、編程效率低下、調(diào)試?yán)щy、不易維護(hù)、學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥無(wú)味.[2-3]近年來(lái)在高等教育改革的推進(jìn)以及按畢業(yè)生就業(yè)率調(diào)整專業(yè)設(shè)置的驅(qū)使下，很多高校都在壓縮匯編語(yǔ)言課時(shí)，甚至有些高校直接取消匯編語(yǔ)言課程.

然而匯編語(yǔ)言是介于硬件與軟件之間的一門編程語(yǔ)言，對(duì)于電子類專業(yè)、計(jì)算機(jī)偏硬件專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)掌握專業(yè)技能方面存在著諸多優(yōu)點(diǎn)，[4-6]主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：(1)匯編語(yǔ)言能直接操作控制處理器的各種寄存器、外設(shè)、I/O端口、電路等硬件；(2)匯編語(yǔ)言能讓編程人員更好地去理解高級(jí)編程語(yǔ)言，比如C語(yǔ)言；(3)能夠鍛煉編程人員的編程思維邏輯，建立軟硬件兼?zhèn)涞木幊腆w系.另外，匯編語(yǔ)言的實(shí)時(shí)性強(qiáng)、代碼效率高、節(jié)省內(nèi)存、運(yùn)行速度快.因此，匯編語(yǔ)言是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，特別是對(duì)于電子類和計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，匯編語(yǔ)言與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)英語(yǔ)等公共課程一樣重要，學(xué)習(xí)和掌握匯編語(yǔ)言編程是十分必需的.

1 現(xiàn)狀分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容繁多，教學(xué)方法陳舊

匯編語(yǔ)言是一種直接面向機(jī)器結(jié)構(gòu)的低級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，因此，學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言之前，應(yīng)該首先學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)機(jī)型的硬件組成結(jié)構(gòu)，特別是該機(jī)型的CPU構(gòu)成、存儲(chǔ)器尋址方式、指令系統(tǒng)集合等，只有在些前提下，才能使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).目前，匯編語(yǔ)言課程基本上都是基于80X86系列機(jī)型的8086/8088CPU為背景進(jìn)行匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，該編程環(huán)境又需在DOS環(huán)境下編輯調(diào)試，因此，除了要講解8086/8088CPU內(nèi)部組成原理、存儲(chǔ)器尋址方式，還需補(bǔ)充DOS操作系統(tǒng)、DOS命令等知識(shí)，前期理論知識(shí)占用了大量學(xué)時(shí)，真正用于匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)很少.而教師在教學(xué)過(guò)程中，因教學(xué)學(xué)時(shí)少，教學(xué)手段太單一，教學(xué)方法落后，大多圍繞課本進(jìn)行知識(shí)講授，沒(méi)有結(jié)合實(shí)際應(yīng)用擴(kuò)展，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)也較淺顯.

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，重視程度不夠

匯編語(yǔ)言的先修課程包括《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》、《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》，后續(xù)課程有《編譯原理》、《操作系統(tǒng)》、《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》等，與該課程實(shí)際關(guān)聯(lián)度不大，專業(yè)學(xué)習(xí)中實(shí)際應(yīng)用少.因此，許多學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)匯編用處不多，而該課程又需熟悉掌握硬件構(gòu)造、理論知識(shí)較多，且抽象難懂，導(dǎo)致學(xué)生普遍學(xué)習(xí)興趣低，學(xué)習(xí)積極性差，逃避學(xué)習(xí)、厭學(xué)情緒嚴(yán)重.

1.3 匯編語(yǔ)言程序編寫煩瑣，調(diào)試?yán)щy

學(xué)生早已習(xí)慣在高級(jí)語(yǔ)言的可視化集成環(huán)境下進(jìn)行程序開發(fā)，而匯編實(shí)驗(yàn)還需采用MASM、LINK等DOS命令行編譯連接工具，這對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)存在一定的困難.匯編語(yǔ)言的指令又受限于具體機(jī)器的指令系統(tǒng)，編寫匯編程序需在程序邏輯、內(nèi)存分配、尋址訪問(wèn)等的學(xué)習(xí)投入較多精力，而且匯編語(yǔ)句書寫煩瑣，程序結(jié)構(gòu)冗長(zhǎng).在調(diào)試程序時(shí)，除了需理解當(dāng)前指令的含義，還需對(duì)指令中所用資源的狀態(tài)及執(zhí)行影響全面掌握，否則極易導(dǎo)致運(yùn)行調(diào)試錯(cuò)誤.

2 教改思路

基于問(wèn)題學(xué)習(xí)(Problem Based Learning，以下簡(jiǎn)稱PBL)是一種將教學(xué)活動(dòng)置于有意義的問(wèn)題情境中，強(qiáng)調(diào)以問(wèn)題為中心進(jìn)行各種探究學(xué)習(xí)，通過(guò)設(shè)定的問(wèn)題讓學(xué)生合作去解決真實(shí)問(wèn)題，來(lái)學(xué)習(xí)問(wèn)題背后所隱含的知識(shí)點(diǎn)，從而形成掌握解決問(wèn)題的技能，形成自主學(xué)習(xí)能力.PBL教學(xué)法起初由美國(guó)精神病學(xué)教授巴羅斯在1969年提出，主要在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)用，目前該教學(xué)模式已廣泛應(yīng)用于各個(gè)院校的各個(gè)學(xué)科，是教學(xué)效果比較突出的一種教學(xué)方法.而PBL教學(xué)法目前在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中嘗試甚少.

基于問(wèn)題學(xué)習(xí)的PBL教學(xué)法在匯編語(yǔ)言語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革的思路：充分考慮學(xué)生的基礎(chǔ)及認(rèn)知程度，在教學(xué)過(guò)程中，以PBL教學(xué)模式為主導(dǎo)，體現(xiàn)以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)的思想，利用多媒體技術(shù)、典型的案例來(lái)展示抽象的結(jié)構(gòu)模型、概念等，采用重難點(diǎn)精講、關(guān)聯(lián)對(duì)比、合作實(shí)訓(xùn)等方法，利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)師生互動(dòng)、生生合作，培養(yǎng)學(xué)生的交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式從理論教學(xué)為主，向理論應(yīng)用型教學(xué)轉(zhuǎn)變.匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐性較強(qiáng)，課堂教學(xué)時(shí)間短，教師應(yīng)及時(shí)跟蹤軟硬件技術(shù)發(fā)展前沿，關(guān)注國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程最新的教學(xué)及實(shí)踐成果，跟進(jìn)企業(yè)需求，設(shè)計(jì)出一系列鮮明特色、層次分明的項(xiàng)目案例以供教學(xué)使用.

3 教學(xué)方法及手段改革

3.1 構(gòu)建合適的問(wèn)題集或項(xiàng)目集

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)體系及技能要求，綜合考慮學(xué)生能力、實(shí)用性、趣味性、復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，向?qū)W生提出難度適合的問(wèn)題或項(xiàng)目.所設(shè)計(jì)的問(wèn)題或項(xiàng)目應(yīng)對(duì)班級(jí)不同程度的學(xué)生具有吸引力，并且能較大程度的發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造空間.以下是我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中所構(gòu)建的部分問(wèn)題：(1)匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言及高級(jí)語(yǔ)言之間的關(guān)系；(2)匯編語(yǔ)言程序可否在可視化環(huán)境下進(jìn)行編譯、調(diào)試；(3)如何用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)DOS命令中的COPY功能；(4)如何編寫各進(jìn)制數(shù)之間轉(zhuǎn)換的程序；(5)如何演示MOV指令在CPU內(nèi)的完整指令流程；(6)如何使用DEBUG命令實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU寄存器、內(nèi)存及指令內(nèi)容的查看改寫操作.

對(duì)于規(guī)模較大，難度復(fù)雜的問(wèn)題，可進(jìn)一步設(shè)計(jì)出該問(wèn)題的PBL各分單元方案的問(wèn)題，從而對(duì)核心問(wèn)題進(jìn)行分層分解，以降低難度，融入各具體知識(shí)技術(shù)的訓(xùn)練中，易于調(diào)試成功.然后再逐步遞增規(guī)模與難度，使其趣味性和實(shí)用性層級(jí)增強(qiáng)，最終解決此復(fù)雜問(wèn)題.

3.2 以問(wèn)題引導(dǎo)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)為主

匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性與應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，教師應(yīng)根據(jù)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)置難度適中的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練項(xiàng)目，并貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，可以讓學(xué)生按規(guī)定人數(shù)組建項(xiàng)目課題小組，利用課余時(shí)間，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，查閱資料、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案，最終提交程序代碼和項(xiàng)目方案.教師只作為組織者與引導(dǎo)者，以問(wèn)題引導(dǎo)為主，利用項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生成為解決項(xiàng)目的主體，通過(guò)組員之間積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)、討論、交流與合作，使學(xué)生加深對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、合作精神等.

3.3 搭建校企合作平臺(tái)，構(gòu)建合適項(xiàng)目案例

教師可根據(jù)教學(xué)需要，結(jié)全企業(yè)實(shí)際需求，完善教學(xué)、實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)方式.學(xué)校最為關(guān)心的是學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)情況，因此，可以讓企業(yè)與學(xué)校合作開發(fā)些項(xiàng)目案例，選取有針對(duì)性、短小精悍、趣味性強(qiáng)、難易適中的實(shí)用型小項(xiàng)目用于實(shí)際教學(xué)中.項(xiàng)目案例的選取堅(jiān)持以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：(1)案例選取是否適合本校學(xué)生的實(shí)際接受水平，難易須合適；(2)項(xiàng)目案例是否有不同種類，比如驗(yàn)證性、創(chuàng)新性、綜合性等；(3)項(xiàng)目案例是否豐富，應(yīng)在時(shí)間上、不同應(yīng)用領(lǐng)域都有所反應(yīng)；(4)項(xiàng)目案例是否具有時(shí)效性，是否夠新穎.

4 結(jié)語(yǔ)

在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持基于PBL的教學(xué)模式為導(dǎo)向，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的真實(shí)項(xiàng)目案例進(jìn)行教學(xué)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神均有較好的效果.但是，匯編語(yǔ)言教學(xué)改革不是一步到位的，需要不斷地發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，更新教學(xué)內(nèi)容、案例，只有通過(guò)不斷地教學(xué)探索與實(shí)踐，更新教學(xué)理念，豐富完善教學(xué)方法手段，才能不斷提高匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，全面提升教學(xué)水平與質(zhì)量，真正培養(yǎng)出社會(huì)所需的人才.