国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于知識(shí)圖譜的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法探索

2022-11-21 14:37張曉紅信俊昌楊曉春
高教學(xué)刊 2022年33期
關(guān)鍵詞:匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)指令

劉 瑩,張曉紅,信俊昌,楊曉春

(東北大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,沈陽(yáng) 110819)

當(dāng)前計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類教學(xué)中如何保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力已成為國(guó)內(nèi)外信息類相關(guān)專業(yè)高校教師研究的重點(diǎn)問題。Google 于2012 年提出知識(shí)圖譜[1],并利用該項(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)其搜索服務(wù)。知識(shí)圖譜給互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)義搜索帶來(lái)了活力,同時(shí)也在問答系統(tǒng)中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的能力。當(dāng)前廣泛使用的基于知識(shí)庫(kù)搜索、推薦與問答等技術(shù)均是基于知識(shí)圖譜相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)的。將知識(shí)圖譜相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)領(lǐng)域,通過(guò)反復(fù)實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)基于知識(shí)圖譜的知識(shí)點(diǎn)梳理,形成面向?qū)W生個(gè)性化需求的定制學(xué)習(xí)路徑,再配以線上線下結(jié)合教學(xué)及多維度實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)方案,提升了匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量,為學(xué)生后續(xù)硬件課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)概況

匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是高校信息類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程通過(guò)最接近于機(jī)器語(yǔ)言的匯編語(yǔ)言讓學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)器的思維,感知計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過(guò)程和基本原理,進(jìn)而對(duì)計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用程序之間的聯(lián)系與交互形成一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)[2]。但是在教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于這門課存在著不理解、抵觸的心態(tài),這樣的心態(tài)對(duì)于教學(xué)產(chǎn)生了阻礙作用,無(wú)法很好地完成教學(xué)工作,學(xué)生也就沒法很好地形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。

在信息化高度發(fā)展的今天,高級(jí)語(yǔ)言占據(jù)了主要的地位。與高級(jí)語(yǔ)言相比,匯編語(yǔ)言存在指令繁多、程序可讀性差和尋址方式多樣等問題[3]。同時(shí)匯編語(yǔ)言具有與硬件相容性較高,語(yǔ)言結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的特點(diǎn),并且在學(xué)習(xí)這門課程過(guò)程中,上機(jī)調(diào)試結(jié)果并不像其他高級(jí)語(yǔ)言那樣的明顯,這些都使得學(xué)生對(duì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程望而卻步。

通過(guò)多年的教學(xué),發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的教學(xué)中,如果將匯編語(yǔ)言作為一門語(yǔ)言,過(guò)多地關(guān)注指令及其語(yǔ)法知識(shí)的教學(xué),會(huì)導(dǎo)致課程枯燥晦澀,沒有針對(duì)性,達(dá)不到好的教學(xué)效果。因此,將知識(shí)圖譜相關(guān)內(nèi)容[4-5]應(yīng)用于匯編教學(xué),探索出新的教學(xué)方法,達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)教學(xué)效果,并通過(guò)本文分享在教學(xué)上的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

二、基于知識(shí)圖譜的知識(shí)點(diǎn)梳理

在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中,按照程序設(shè)計(jì)的思路將匯編課程的重要知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成為一個(gè)知識(shí)體系,但是在教學(xué)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)指令系統(tǒng)的教學(xué)存在著諸多難點(diǎn),主要體現(xiàn)在其指令的數(shù)量龐大,可以劃分為14 類92種,但是可記憶性相對(duì)較差。如果只將匯編語(yǔ)言作為一門語(yǔ)言,僅僅機(jī)械地講述指令的含義及其語(yǔ)法知識(shí),學(xué)生并不能很好地掌握這些指令,就更不要說(shuō)融會(huì)貫通地運(yùn)用這些指令來(lái)設(shè)計(jì)具有指定功能的程序了。指令系統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)在于讓學(xué)生能夠熟練掌握14 類指令,尤其是其中的數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、移位、標(biāo)志位操作、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)串操作、循環(huán)控制、調(diào)用與返回、輸入輸出和中斷處理這11 類指令,這些指令關(guān)系到學(xué)生是否能夠真正設(shè)計(jì)出匯編語(yǔ)言程序的基礎(chǔ)指令。而在指令中操作數(shù)的尋址方式又有9 種之多,且不同指令的執(zhí)行會(huì)影響到標(biāo)志寄存器相應(yīng)的標(biāo)志位,這些知識(shí)點(diǎn)互相關(guān)聯(lián),組成一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。如何能夠熟練掌握,靈活而巧妙地運(yùn)用這些指令,除了要求學(xué)生在實(shí)踐中逐步積累經(jīng)驗(yàn),在教學(xué)中我們也在尋找創(chuàng)新的教學(xué)方法,以新技術(shù)推動(dòng)課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)變,最終達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。為了達(dá)成這一目標(biāo),運(yùn)用知識(shí)圖譜構(gòu)建的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),使靜態(tài)知識(shí)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)教學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián),為學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

在課程教學(xué)的過(guò)程中,利用相關(guān)工具從匯編教學(xué)大綱、教材等非結(jié)構(gòu)化文本中抽取知識(shí)點(diǎn)作為實(shí)體,對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行識(shí)別,將知識(shí)點(diǎn)的重要程度和學(xué)習(xí)難度作為屬性,構(gòu)建知識(shí)圖譜,形成可關(guān)聯(lián)性查詢的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在充分了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況之下,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況因人而異地調(diào)整教學(xué)重點(diǎn),在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上,運(yùn)用當(dāng)代多媒體、人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)形成面向?qū)W生個(gè)性化需求的定制學(xué)習(xí)路徑,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)方案。構(gòu)建的乘除法相關(guān)指令知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1 所示。

圖1 乘除法相關(guān)指令知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖

通過(guò)形成可關(guān)聯(lián)性查詢的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),對(duì)匯編語(yǔ)言相關(guān)指令進(jìn)行梳理,再結(jié)合對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況的調(diào)查,我們?cè)O(shè)計(jì)了面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)(圖2)來(lái)幫助學(xué)生掌握指令的特征與要點(diǎn)[6]。我們把面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)劃分為面向?qū)W生的推薦方案、基于知識(shí)點(diǎn)的推薦方案和基于學(xué)生描述模型的推薦方案。具體方案如下。

圖2 面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)

(1)面向?qū)W生的推薦方案會(huì)為相似偏好的學(xué)生推薦他們需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。

(2)基于知識(shí)點(diǎn)的推薦方案會(huì)幫助學(xué)生根據(jù)自己關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)來(lái)匹配和這個(gè)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),將這些相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)推薦給這名學(xué)生。

(3)基于學(xué)生描述模型的推薦方案則是通過(guò)對(duì)某學(xué)生一段時(shí)間學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合,建立一個(gè)學(xué)生描述模型來(lái)預(yù)測(cè)下一步需要推薦的知識(shí)點(diǎn)。

面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)采用了一種較為著名和常用的算法——協(xié)同過(guò)濾算法,在我們的推薦系統(tǒng)中,可以分為基于學(xué)生的協(xié)同過(guò)濾算法和基于知識(shí)點(diǎn)的協(xié)同過(guò)濾算法。利用相關(guān)工具從匯編教學(xué)大綱、教材等非結(jié)構(gòu)化文本中抽取知識(shí)點(diǎn)作為實(shí)體,對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行識(shí)別,將知識(shí)點(diǎn)的重要程度和學(xué)習(xí)難度作為屬性,構(gòu)建知識(shí)圖譜,形成可關(guān)聯(lián)性查詢的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),從而解決了處理過(guò)程中可能出現(xiàn)的稀疏性和冷啟動(dòng)問題。具體而言,知識(shí)圖譜引入豐富的語(yǔ)義關(guān)系,方便面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)深入發(fā)掘?qū)W生與知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)。此外,知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中多樣化的關(guān)系鏈接,也可以避免面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)給出過(guò)于單一的推薦結(jié)果,形成面向?qū)W生的個(gè)性化推薦方案。同時(shí),知識(shí)圖譜的三元組結(jié)構(gòu)包含的關(guān)系信息提高了面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)推薦結(jié)果的可解釋性。面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)工作流程如圖3 所示。

圖3 面向匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的推薦系統(tǒng)工作流程

三、線上線下結(jié)合的教學(xué)

匯編語(yǔ)言是一種強(qiáng)有力的語(yǔ)言,其能透徹地反映、巧妙而充分地運(yùn)用計(jì)算機(jī)的硬件功能及特點(diǎn),并且匯編語(yǔ)言與硬件聯(lián)系緊密,但是需要學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的底層有較為深刻地了解。教學(xué)中,教師需要在有限的課時(shí)講述大量的指令,這無(wú)論是對(duì)于教師,還是對(duì)于學(xué)生,都是極大的考驗(yàn)[7]。對(duì)于習(xí)慣高級(jí)語(yǔ)言的學(xué)生來(lái)說(shuō),匯編的指令與之前學(xué)過(guò)的高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)句大相徑庭,毫無(wú)頭緒,容易喪失學(xué)習(xí)興趣。因此,我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中結(jié)合前述的推薦系統(tǒng)給出有針對(duì)性的知識(shí)點(diǎn),突出重點(diǎn),有目標(biāo)地展開課程,充分發(fā)揮視聽多媒體的優(yōu)勢(shì),對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、進(jìn)棧和出棧等過(guò)程,跟蹤程序運(yùn)行,給出存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容以及堆棧內(nèi)容的變化,使學(xué)生能對(duì)程序執(zhí)行過(guò)程有一個(gè)直觀的印象。對(duì)于一些程序的代碼,教師會(huì)結(jié)合課程中上機(jī)調(diào)試的相關(guān)知識(shí),用DEBUG 來(lái)跟蹤檢查程序,讓枯燥的內(nèi)容與實(shí)際操作相結(jié)合,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生也在手邊的電腦上面操作,增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì),讓學(xué)生樂于自己去實(shí)踐,同時(shí)也增加了師生的互動(dòng)環(huán)節(jié)。

在豐富教學(xué)手段的基礎(chǔ)上,受2020 年新冠肺炎疫情期間線上教學(xué)的啟發(fā),在匯編教學(xué)中應(yīng)用MOOC(大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程)平臺(tái),突破了傳統(tǒng)課程時(shí)間、空間的限制,突破了傳統(tǒng)教學(xué)中固定化、統(tǒng)一化的教學(xué)進(jìn)度,學(xué)生在一定程度上掌握了自己學(xué)習(xí)的進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)了面向?qū)W生個(gè)性化需求的定制學(xué)習(xí)路徑。學(xué)生可以根據(jù)前述推薦系統(tǒng)給出的方案有針對(duì)性地學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容,在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程,學(xué)生充分發(fā)揮了主觀能動(dòng)性,提高了學(xué)習(xí)效率。

另外,除了通過(guò)課上程序調(diào)試的環(huán)節(jié)增加師生互動(dòng)外,我們也將答疑這個(gè)環(huán)節(jié)充分利用了起來(lái)。在傳統(tǒng)教學(xué)中,學(xué)生的答疑一般在每次課講述之后,時(shí)間較短,且僅有很少部分同學(xué)參與。通過(guò)啟用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中使用的平臺(tái)進(jìn)行答疑,將答疑貫穿到課程教學(xué)的全過(guò)程,平臺(tái)特有的匿名提問也讓部分膽小與害羞的學(xué)生能夠大膽提問。由于大部分提問是為大家所見的,在方便大家討論的同時(shí),也給有相同問題的同學(xué)以啟迪,同學(xué)們?cè)诨ハ嘤懻摰倪^(guò)程中加深了理解,增加了互動(dòng)性。

四、多維度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

上機(jī)實(shí)驗(yàn)是匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的基本教學(xué)組成部分,教學(xué)團(tuán)隊(duì)非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),幫助學(xué)生把所學(xué)的理論知識(shí)充分運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中,從中體會(huì)到匯編程序?qū)嶋H運(yùn)行的原理。學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn),鞏固課堂上學(xué)到的理論知識(shí),做到理論與實(shí)踐相結(jié)合,增長(zhǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件類課程和相關(guān)研究方向的興趣,提高自身的工程實(shí)踐能力[8]。

從以下多個(gè)維度對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了探索,這些維度包括實(shí)驗(yàn)工具的優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)考核方式的優(yōu)化。

在實(shí)驗(yàn)工具的優(yōu)化中,依托學(xué)校的國(guó)家級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心開展實(shí)驗(yàn),針對(duì)當(dāng)前學(xué)生普遍使用的電腦都安裝64 位操作系統(tǒng)Windows 10 乃至Windows 11 這一現(xiàn)狀,選取了DosBox+MASM for Windows 作為匯編開發(fā)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到個(gè)人電腦的無(wú)縫對(duì)接,學(xué)生可以隨時(shí)隨地編寫程序,將原本只能在機(jī)房里做的實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到有電腦的地方隨時(shí)可以編程調(diào)試。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法優(yōu)化中,教師在課內(nèi)講重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)和要點(diǎn),掌握好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的方向,在實(shí)驗(yàn)中注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師只給出實(shí)驗(yàn)題目,學(xué)生獨(dú)自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)作用,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生自己動(dòng)手的積極性和主動(dòng)性。

在實(shí)驗(yàn)考核方式的優(yōu)化中,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核通常以紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)?yōu)橹?,這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)抄襲、作業(yè)雷同的現(xiàn)象,不能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際操作能力。因此我們對(duì)于實(shí)驗(yàn)考核方式進(jìn)行了優(yōu)化,一是在電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告中必須給出相應(yīng)程序算法的描述和流程圖;二是在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收中增加上機(jī)調(diào)試的環(huán)節(jié),根據(jù)要求在限定的時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)程序的修改,并提交程序源代碼、運(yùn)行過(guò)程和結(jié)果的截圖,進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)考核的真實(shí)性和合理性。

五、結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó),必須堅(jiān)持“以本為本”,我們從現(xiàn)階段高校匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的難題入手進(jìn)行分析,基于知識(shí)圖譜進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)梳理,形成可關(guān)聯(lián)性查詢的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),并運(yùn)用當(dāng)代多媒體、人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)形成面向?qū)W生個(gè)性化需求的定制學(xué)習(xí)路徑,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)方案;利用線上線下結(jié)合的課程教學(xué)方法,豐富課程內(nèi)容,提升學(xué)生的自學(xué)能力;探索多維度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力,從而整體提升課程的教學(xué)效果,為學(xué)生后續(xù)硬件課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

猜你喜歡
匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)指令
醫(yī)學(xué)專業(yè)“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革總結(jié)與思考
基于 Verilog HDL 的多周期 CPU 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
基于Visual Studio Code的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)探索
高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)改革實(shí)踐——以匯編語(yǔ)言與接口技術(shù)課程為例
《單一形狀固定循環(huán)指令G90車外圓仿真》教案設(shè)計(jì)
匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的混合程序設(shè)計(jì)技術(shù)研究
從細(xì)節(jié)入手,談PLC程序設(shè)計(jì)技巧
關(guān)于ARM+FPGA組建PLC高速指令控制器的研究
提高《匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)效率的思考與實(shí)踐
高職高專院校C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索