姜 玥，談文蓉

(西南民族大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都，610041)

民族院校的“匯編語言”課程教學(xué)改革探究

姜 玥，談文蓉

(西南民族大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都，610041)

針對民族院校的“匯編語言”課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，提出了“匯編語言”教學(xué)改革的必要性，對改革的方向做了探討，提出適用于民族院校教學(xué)實(shí)際的教學(xué)思路和方法，取得了良好的教學(xué)效果。

匯編語言；教學(xué)改革；教學(xué)理念

“匯編語言”課程是高等院校計算機(jī)、自動化、電子、通信等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，尤其是對計算機(jī)專業(yè)來說，它是一門體現(xiàn)軟硬件結(jié)合的基礎(chǔ)課程[1]。匯編語言是學(xué)習(xí)計算機(jī)技術(shù)的重要基礎(chǔ)。不但能使學(xué)生更好地理解計算機(jī)的組成及工作原理，深刻理解計算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，而且還能為程序設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)?！皡R編語言”課程與許多課程聯(lián)系緊密，是“計算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理”和“嵌入式系統(tǒng)”等課程的先修課如圖1。匯編語言更是在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時必不可少的語言。

圖1 匯編語言與相關(guān)課程的關(guān)系

1 教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

民族院校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差別很大。很多漢族學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之前，就已經(jīng)接觸或熟悉過計算機(jī)，有些甚至已具備較高的水平。然而，從少數(shù)民族地區(qū)考入內(nèi)地高校的少數(shù)民族學(xué)生，其高考成績大大低于漢族學(xué)生的考分。由于環(huán)境因素，使得他們學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍較差，甚至很多學(xué)生的漢語基礎(chǔ)就很低，英語基礎(chǔ)就更差了，而匯編語言的諸多指令助記符是取自英語的[2]。他們在進(jìn)入大學(xué)前幾乎沒有接觸過計算機(jī)，連最基本的計算機(jī)操作知識都欠缺。這種巨大的知識構(gòu)成懸殊使得民族學(xué)生學(xué)習(xí)“匯編語言”這門涉及軟硬件知識的課程時，感到非常吃力。同時，老師在教學(xué)上的難度也倍增，既要保證基礎(chǔ)好的同學(xué)能學(xué)到足夠的專業(yè)知識，又要保證基礎(chǔ)差的同學(xué)能跟上進(jìn)度。民族院校的“匯編語言”課程教學(xué)主要存在以下幾個問題。

1.1 切入難度大

匯編語言和硬件結(jié)合緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)中感覺其抽象難懂。傳統(tǒng)的匯編教學(xué)模式通常是直接介紹存儲器，尋址方式，指令系統(tǒng)。但存儲器，寄存器等基礎(chǔ)硬件知識的理解程度極大地影響到指令系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。學(xué)生對計算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)識不夠，對計算機(jī)內(nèi)部工作過程更是理不清頭緒。相關(guān)硬件知識的不清晰導(dǎo)致指令系統(tǒng)的學(xué)習(xí)混亂。教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)過多，概念性過于抽象。學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)時，介紹大量的指令，量多而不精，同時，與硬件內(nèi)容分離脫節(jié)。匯編語言課程在前兩章會出現(xiàn)大批新名詞、新概念，如果每一個名詞、概念都要理解透徹是非常困難的，從而得不償失，引起學(xué)生的厭倦情緒。

1.2 理論和實(shí)驗(yàn)不同步

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)是孤立進(jìn)行的。理論教學(xué)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)做鋪墊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助理論教學(xué)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來“驗(yàn)證”理論教學(xué)的內(nèi)容。理論教學(xué)通常講述完所有的基本理論知識，包括所有指令和偽指令后，再開始學(xué)習(xí)編寫和調(diào)試程序。但實(shí)驗(yàn)的開展滯后，在匯編語言的理論教學(xué)后，未能及時通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化。掌握匯編語言的上機(jī)及調(diào)試過程卻是一個熟能生巧的過程，需要大量的上機(jī)操作。因此，很難在短時間內(nèi)同步完成實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳，學(xué)生產(chǎn)生“學(xué)無所用，純粹理論”的感覺；反過來影響理論教學(xué)的進(jìn)一步進(jìn)行。最終，實(shí)驗(yàn)和教學(xué)脫節(jié)，嚴(yán)重地影響了課程的教學(xué)。

2 新的教學(xué)方式和思路

針對以上問題，具體采取了以下教學(xué)改革方法，形成匯編語言課程教學(xué)的新模式，促進(jìn)教學(xué)的深入改革。一方面，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容來適應(yīng)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展；另一方面，改進(jìn)教學(xué)方式來降低課程的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高整體教學(xué)效果。

2.1 教學(xué)理念的改革

以往的匯編語言課程講授重在程序設(shè)計，針對匯編語言課程與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展嚴(yán)重脫離的事實(shí)，理清匯編語言課程與其他課程的關(guān)系，充分利用匯編語言最能發(fā)揮和利用計算機(jī)硬件特性的特征，明確課程的培養(yǎng)目標(biāo)，將匯編語言課程講授的目標(biāo)定位于借助匯編語言來體會底層編程和深刻理解機(jī)器運(yùn)行程序的機(jī)理。無論計算機(jī)硬件如何日新月異地發(fā)展，計算機(jī)最底層的硬件機(jī)制是沒有變化的。

2.2 明確學(xué)習(xí)目的

寫程序雖然不是匯編語言的強(qiáng)項(xiàng)，但卻是理解計算機(jī)硬件工作原理與計算機(jī)程序執(zhí)行的重要途徑之一。通過學(xué)習(xí)和使用匯編語言，能夠感知、體會、理解機(jī)器的邏輯功能，向上可以理解各種軟件系統(tǒng)，向下能夠感知硬件；充分獲取計算機(jī)底層的編程經(jīng)驗(yàn)，深刻理解計算機(jī)程序的運(yùn)行機(jī)制。學(xué)習(xí)匯編語言就是要緊密接觸底層，保持它的“原汁原味”。教與學(xué)是相輔相成的。因此，為了優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的認(rèn)知水平，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)新形勢下學(xué)習(xí)匯編的目的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮其主觀能動性。

匯編語言是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的工具。通過學(xué)習(xí)匯編語言，深入地理解計算機(jī)硬件，掌握計算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的交互工作。匯編語言操作直接面向硬件，指令操作更直接，通過一條一條直接控制計算機(jī)的指令，清晰地看到計算機(jī)的工作，理解計算機(jī)的內(nèi)部工作方式，清晰感性地認(rèn)識計算機(jī)軟件和硬件之間的聯(lián)系和交互，形成一個軟、硬兼?zhèn)涞木幊讨R體系。學(xué)習(xí)匯編語言幫助加深對高級語言的理解。雖然現(xiàn)在有許多的高級語言可以用來編程，但是要真地理解代碼執(zhí)行的實(shí)際過程，從本質(zhì)上理解機(jī)器的行為，需要理解匯編指令的執(zhí)行。

2.3 教學(xué)內(nèi)容改革

2.3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

匯編語言是一種硬件編程語言，是連接軟硬件的橋梁。從不同處理器架構(gòu)在體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、應(yīng)用領(lǐng)域上的不同切入，講明白系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，再選擇某種典型芯片的匯編語言為實(shí)例，來驅(qū)動匯編基礎(chǔ)知識的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會如何學(xué)習(xí)、思考和分析。以此類推，以后遇到其它的芯片，思維模式是相通的，也就可以舉一反三，觸類旁通。同時幫助學(xué)生建立對匯編語言底層屬性的感性認(rèn)識。并且，引導(dǎo)學(xué)生自行通過多種方式查閱相關(guān)資料，了解多種主流體系結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的指令系統(tǒng)，幫助學(xué)生理解硬件與指令系統(tǒng)之間的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的可遷移能力。

在以往的教學(xué)中，完全按部就班地介紹完指令系統(tǒng)，學(xué)生理解困難。授課內(nèi)容的選擇上，注重教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，并結(jié)合國內(nèi)教學(xué)的實(shí)際特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際情況，對授課內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和整合。精選深入學(xué)習(xí)的指令，而并非將指令系統(tǒng)全盤介紹。在教學(xué)中，注重軟硬結(jié)合，結(jié)合相應(yīng)的硬件知識，動態(tài)觀察指令的運(yùn)行過程，讓學(xué)生即時看到指令的具體執(zhí)行狀況，適時深入到機(jī)器內(nèi)部，觀察到CPU和存儲單元的情況，將抽象的硬件具體化。這樣降低了教學(xué)難度，而且指令學(xué)了馬上能用，即“即學(xué)即用”，學(xué)生也不容易混淆，而更加利于學(xué)生接受。

同時，為了把抽象、難懂的知識簡單、直觀地表現(xiàn)出來，使課堂教學(xué)生動、直觀、形象，通過動畫來模擬和觀察CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指令的執(zhí)行過程和匯編語言的運(yùn)行過程[3]。

2.3.2 教材建設(shè)

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要信息來源。目前的匯編語言教材主要側(cè)重程序設(shè)計，而部分民族學(xué)生匯編語言的基礎(chǔ)知識的把握都是個大問題。這也是導(dǎo)致教師難教，學(xué)生難學(xué)的兩難困境的直接原因。于是，后續(xù)的計算機(jī)組成原理等課程的學(xué)習(xí)和理解，存在著連鎖反應(yīng)，即“一門不通，門門不通”。傳統(tǒng)的匯編語言教材里在介紹知識點(diǎn)時，存在目前不用，在以后再用到，這會使得用到的時候，之前學(xué)到的知識點(diǎn)存在遺忘，并且知識點(diǎn)之間的連接度不高。盡管傳統(tǒng)的匯編語言教材在知識的系統(tǒng)性方面較好，但學(xué)生的基礎(chǔ)原因，特別是民族學(xué)生的思維方式，使得采用這類教材對于匯編語言知識的掌握效果并不好。

改革教材，針對學(xué)生基礎(chǔ)差，底子薄的現(xiàn)狀，重在抓基礎(chǔ)。目標(biāo)是通過匯編語言，軟硬兼施地接觸到硬件，將硬件感性化，為后續(xù)的硬件課程奠定良好的基礎(chǔ)。將基礎(chǔ)知識講通、做通。

因此，遵循以上思路，合理組織教學(xué)內(nèi)容，編寫相應(yīng)的教材。在教材的編撰上，打破常規(guī)，考慮匯編語言與其他課程之間的關(guān)系，考慮匯編語言知識點(diǎn)的連接，重新布局講授內(nèi)容的順序，遵循講到即用到，也就是講到的知識點(diǎn)，立刻就能上機(jī)操作。

2.4 教學(xué)方式改革

以往，對于本科院校教學(xué)方式借鑒的比較多。但是，針對具體情況，要突破常規(guī)教學(xué)的格局，選擇適合民族院校學(xué)生的教學(xué)方式。

2.4.1 理論和實(shí)驗(yàn)融合

通過對教學(xué)內(nèi)容改革，學(xué)生可以從整體上了解計算機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理，理解清楚指令、操作數(shù)的尋址方式以及指令運(yùn)行的最基本概念和理論。在講述每類最基本的指令時，就可以編寫程序段，上機(jī)調(diào)試。使學(xué)生逐步接觸指令，感性認(rèn)識計算機(jī)的硬件。傳統(tǒng)的匯編語言教學(xué)立足于用匯編指令來編寫源程序。進(jìn)行匯編指令教學(xué)時，側(cè)重于借助指令，利用變量、標(biāo)號等透視到計算機(jī)內(nèi)部的表現(xiàn)。學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程的每一步都目標(biāo)明確，主題清晰，基礎(chǔ)扎實(shí)，同步消化和演練教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到循序漸進(jìn)的效果，并且還會不斷獲得成就感。

匯編語言教學(xué)必須強(qiáng)調(diào)與實(shí)際機(jī)器結(jié)合，特別強(qiáng)調(diào)動手訓(xùn)練。將“把實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與理論教學(xué)相融合，抓實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)科理論知識學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法貫穿始終，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。枯燥的理論教學(xué)與繁雜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，同步進(jìn)行，采用邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐邊理解的方式，每部分的理論知識都對應(yīng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，所介紹的示例程序的分析都深入到機(jī)器內(nèi)部，讓學(xué)生看到機(jī)器具體的操作和運(yùn)行，使學(xué)生有樣板可學(xué)，有結(jié)果可見。在教學(xué)中，盡早實(shí)驗(yàn)，從硬件知識的學(xué)習(xí)開始，就真實(shí)地去看計算機(jī)內(nèi)部，學(xué)生有了感性認(rèn)識，學(xué)生理解起來當(dāng)然就要容易些；學(xué)習(xí)了尋址方式就可以調(diào)試程序，再經(jīng)過指令系統(tǒng)部分的調(diào)試實(shí)驗(yàn)，到完整程序的時候，對調(diào)試手段已經(jīng)非常熟悉了。同時，專門編寫的教材本身也融理論和實(shí)驗(yàn)為一體，將以往理論教材和實(shí)驗(yàn)教材合二為一。學(xué)生一書在手，掌握了基本理論知識直接上機(jī)，快速掌握技能，學(xué)習(xí)難度降低。從而，學(xué)習(xí)效率和效果大大地提高了，為下一步學(xué)習(xí)微機(jī)原理和接口技術(shù)課程、單片機(jī)原理和應(yīng)用、嵌入式課程和計算機(jī)組成原理等課程打下良好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了計算機(jī)系統(tǒng)能力。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)平臺

目前，X86架構(gòu)的處理器占據(jù)了超過90%的個人電腦市場，以ARM架構(gòu)為代表的RISC產(chǎn)品則同樣占據(jù)了超過90%的移動計算市場，并且X86架構(gòu)的指令系統(tǒng)大都可以訪問存儲器，因而，我們選擇X86架構(gòu)的指令系統(tǒng)來觀察硬件及數(shù)據(jù)流動。

純粹的8086 PC機(jī)已經(jīng)不存在了。但是現(xiàn)在任何一臺和Intel兼容的計算機(jī)，都能以8086的方式進(jìn)行工作。所以，8086匯編語言是最佳的入門語言。8086 CPU的匯編語言，結(jié)構(gòu)簡潔，方便教與學(xué)。從8086匯編語言指令入手，通過相對簡單的8086匯編語言指令深入地切入到機(jī)器內(nèi)部，降低匯編語言入門學(xué)習(xí)的門檻難度，使觀察硬件的方式盡可能的簡單化；避免繁雜的80X86等匯編語言指令集增加學(xué)習(xí)的難度，妨礙觀察硬件的興趣。

2.5 考試方式改革

“匯編語言”課程的突出特點(diǎn)是借助匯編語言來熟悉存儲器、CPU的各個寄存器，以及計算機(jī)的工作機(jī)理?！皡R編語言”如果僅僅是通過傳統(tǒng)的閉卷筆試的方式來對學(xué)生進(jìn)行考核，容易造成學(xué)生以筆試考試為目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)，忽略了實(shí)踐環(huán)節(jié)，造成學(xué)生動手能力差，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。匯編語言是面向機(jī)器的語言，在一個半小時的考試時間內(nèi)也無法考察出實(shí)際動手能力。因此，本課程的考試改革思路是：堅(jiān)持以學(xué)生為本，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力為目標(biāo)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為動力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?？荚嚪绞礁母锖螅言瓉碓诮淌依锟荚嚫臑樵趯?shí)驗(yàn)室里考試，可以使用計算機(jī)，避免了知識的死記硬背。

3 結(jié) 語

“匯編語言”課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、需要記憶的東西多等特點(diǎn)，這無疑會給教學(xué)帶來相當(dāng)大的困難。但是，在教學(xué)改革中打破傳統(tǒng)的匯編語言教學(xué)模式，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，明確匯編語言的作用，合理安排教學(xué)內(nèi)容、把握難點(diǎn)、軟硬教學(xué)融合，注重理論教學(xué)后的即時實(shí)驗(yàn)，化繁為簡，使得理論和實(shí)驗(yàn)相得益彰，相互促進(jìn)。學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和興趣大增, 教學(xué)改革的成效顯著，給教學(xué)工作增添了活力。

教學(xué)改革不是一蹴而就的，是一個長期過程，因此加強(qiáng)“匯編語言”課程的教學(xué)研究在今后仍然是一項(xiàng)有意義的工作。

[1] 張洪業(yè)，宋人杰，周欣欣. “匯編語言”教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 計算機(jī)教育，2009(21)：60-61.

[2] 單博煒，陳曉飛，郭蘭英. 包含少數(shù)民族學(xué)生的計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)思路探討[J]. 教育教學(xué)論壇，2012(4):249.

[3] 婁國煥，吳亞峰，郝勝男. “匯編語言”雙語教學(xué)課程改革與實(shí)踐[J]. 中國電力教育，2010(22)：108.

(責(zé)任編輯 王楠楠)

Teaching Reform and Exploration of Assembly Language in Minority Universities

JIANG Yue, TAN Wen-rong

(School of Computer Science and Technology, Southwest Minzu University, Chengdu Sichuan 610041, China)

Analyzing the current situation and problems in teaching of assembly language in universities for nationalities, this paper points out the necessity of teaching reform of assembly language, discusses the direction of the reform and presents the teaching ideas and methods adapting to the reality of minority universities. The effect is good.

assembly language; teaching reform; teaching idea

2017-03-07；最后

2017-03-29

四川省計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)綜合改革項(xiàng)目。

姜玥(1978-)，女，南湖邵東人，副教授，博士，主要從事數(shù)據(jù)挖掘研究。

2096-1383(2017)03-0274-04

G642

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