學習遷移理論在《編譯原理》教學中的應用

學習遷移理論在《編譯原理》教學中的應用

                                    作者：李希 戴航 萬佩真 葉浩 

摘要：本文簡要介紹了學習遷移理論，研究了學習遷移理論在《編譯原理》課程教學過程中的應用，分析了在教學過程中影響學習遷移的主要因素，提出了三類在《編譯原理》教學中運用學習遷移方法。
關鍵詞：學習遷移；編譯原理；教學
        一、學習遷移理論概述
        在教育心理學中，學習遷移(transferoflearning)是指在一種情境中獲得的技能、知識或形成的態度對另一種情境中技能、知識的獲得或態度形成的影響。任何一種學習都要受到學習者已有知識經驗、技能、態度等的影響，只要有學習就有遷移。遷移是學習的繼續和鞏固，又是提高和深化學習的條件，對學習遷移的研究是對所有綜合性認知理論的一個嚴格的，也是必要的經驗。
        早期的美國心理學家E.L.桑代克在1903年通過訓練大學生對平行四邊形的面積進行估計的實驗提出了共同要素學說，他認為只有當兩種學習內容上有共同的元素存在遷移才會發生，反之則無論所涉及的官能如何相同，遷移也是不可能發生的。該學說只能解釋機械的具體的特殊遷移。賈德在1908年設計了水下擊靶實驗研究遷移，提出了經典類化學說。他把學習者對于前后不同學習情境的共同原理原則的根據作為遷移的基本條件，指明在教學過程中重要的是要導向學習者對基本的核心概念進行抽像和概括整理,使之為后繼的學習遷移做充分且必要的準備�，F代認知心理學家辛格萊與安德森根據其知識分類的觀點，將遷移分為四種類型：程序性知識向程序性知識的遷移，程序性知識向陳述性知識的遷移，陳述性知識向程序性知識的遷移，陳述性知識向陳述性知識的遷移。這種方法基本上代表了人類知識學習中的遷移類型，是當今影響較大的一種遷移分類方法。我國關于遷移研究的實質性進展,見于馮忠良“結構化與定向化教學心理學原理”理論框架下的代數解題遷移的實驗研究。該研究創立了結構化教學的理論基礎、定向化教學的規律依據，以及據此進行教學設計和教學改革的執行原則。
        編譯原理是計算機專業的專業基礎課程，也是從事計算機研究和應用人員必須掌握的重要知識。在該課程的教學過程中，師生往往感覺該課知識點瑣碎、抽象、深度不易把握，實用性不強，可操作性不大。為了提高該課程的教學效果，我們在教學時應注重應用學習遷移理論，對教學方法和內容進行一些改革，取得了一定的效果。（《編譯原理》課程的大致介紹）
        二、《編譯原理》教學過程中影響學習遷移的主要因素
        《編譯原理》的教學活動影響學習遷移的主要因素主要包括教學指導過程因素和實訓學生原有認知結構因素兩方面。
        （一）學生原有認知結構因素
        所謂認知結構，就是學生頭腦內的知識結構，主要是指學習者在某一知識領域的全部觀念和組織，包括學習者已有知識的數量、清晰度和組織方式。認知結構是產生學習遷移的重要基礎，其對遷移的影響主要表現在以下三方面：
        第一，學生原有的背景知識。這是遷移產生的基本前提條件，原有背景知識具有可利用性、可辨別性、穩定性，學生學習過程并非簡單地對所學材料的識別、加工和理解過程，而是學生原有認知結構中有關知識和新學習內容相互作用，形成新的認知結構的過程。
        第二，學生原有的認知結構的概括水平。遷移發生的關鍵在于對學習課題里共同因素的概括化，對原理了解概括得越好，對新情境中學習的遷移越好。概括化不是一個自動的過程，它與教學方法密不可分，在教學方法上注意如何概括，如何思維，有利于增加正遷移出現的可能性。
        第三，學生擁有的認知技能。認知技能是個體在認知領域解決問題的一種能力，與一般解決問題的能力相比，這種能力是問題解決者通過對問題情境的認知并運用概念、規則解決認知領域問題的能力。認知技能既包括利用習得概念、規則解決問題的能力，也包含對相關概念、規則情境適用性的認知監控能力。對認知技能獲得過程的研究有利于深刻理解認知技能的實質，有利于認知技能獲得的教學設計。
        （二）教學指導過程影響因素
        教學指導過程影響因素主要包括一下兩方面：
        第一、依據遷移要求，精選教材。
精選教材應與時俱進，特別是計算機學科的教材，由于該學科知識更新換代非常快，所以教師應把握住該學科的前沿領域，把最新的知識傳授給學生；精選的教材應具有廣泛的遷移價值材料，即學科的基本概念、原理、方法等；要突出學習材料的共同因素；根據教學對象的實際情況精選教材。
        第二、合理編排教材內容和教學程序。教材的呈現應該遵循由整體到細節逐步展開。作為教師，在教學中首先應考慮如何使那些具有較高概括性、包攝性和強有力的解釋效應的基本概念和原理處于教材的中心位置。教材的呈現還要從橫的方面加強概念、原理、課題和章節之間的聯系，促進知識的融匯貫通。       三、學習遷移理論在《編譯原理》教學中的應用
        （一）與其它課程之間的遷移
        編譯原理屬于專業必修課，與操作系統原理、數據庫系統原理、計算機系統結構原理關系密切，是計算機專業的重要專業課之一，主要介紹程序設計語言編譯構造的基本原理和基本實現方法。它的先修課程是《高級語言程序設計》，《數據結構》�！陡呒壵Z言程序設計》為本課程提供編程實踐所需的學習經驗，《數據結構》解決了在編程時大量數據的存儲結構問題。這兩門先修課程的已有學習經驗，促進了本課程的知識正向遷移。編譯技術所涉及的建模技術同樣適合其他軟件的建模，也幫助學生提高運用所學知識進行獨立分析問題和解決問題的能力，同時為后繼課程如操作系統原理、數據庫系統原理、計算機系統結構的學習提供同化性遷移。
        （二）本課程前后內容的遷移
        概括是遷移的核心，學習者對原有知識經驗的概括水平是影響遷移發生的重要條件。計算機專業課程的特點是教材第一章都是“緒論”，也就是對整個課程的科學概括。課程第一章“緒論”整體地、系統地概述了課程的所有章節的知識點，使學生了解各個要素之間上下左右，橫縱交叉的關系，避免了在以后的學習中孤立地對待各章節的知識，為重組性遷移提供直接的支持。在《編譯原理》課程的“緒論”中全面詳細地介紹了編譯的六個階段工作：詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優化、目標代碼生成。而全課程的幾大章節可以說就是分別以這六個階段的工作展開詳細介紹的。如果分別死記硬背這六個階段的輸入對象、工作原理、輸出對象，就會造成知識點的斷裂帶及斷裂點，導致知識錯亂、思維混亂。只有將這六個階段的學習聯系在一起：源程序在詞法分析階段被分解成一個個單詞，而單詞容易犯拼寫或語法等錯誤，所以要進行語法分析，沒有語法錯誤就要進一步判斷是否有語義錯誤，進行語義分析，沒有語義錯誤之后再翻譯成中間代碼進行適當優化，從而簡化編譯的復雜度，最后生成計算機能夠識別的機器代碼。學習這種理論性較強的課程更要學會概括歸納知識點，這樣才能保持條理清晰。按照課程中章節前后內容的遷移研究，遵從個案到一般，抽象到具體的組織原則，安排好學習程序。
        （三）生活經驗的遷移
        生活經驗的遷移簡單、直觀、有趣，是學生最容易接受也是效果最好的學習遷移方式，這些知識的遷移增加了學生學好這門課程的信心，也促使學生更多地關心生活中的各種現象、原理。例如講到文法二義性有害時可以聯系到生活中有歧義的病句；在講到算符優先算法時可以聯系到小學數學的四則運算法則；在講LL(1)文法的判別條件時可以聯系到無交點的兩條平行路徑；在講語法制導翻譯的時候可以聯系到自然語言規則；四種LR自底向上語法分析方法的算法思想可以聯系到對于不同程度矛盾的解決。教師在聯系實際的過程中應該注意引用的新材料與所要闡述的知識點之間的共同性。因為只有當兩種學習內容上有共同的元素時遷移才會發生。教學過程中有目的地在這兩者間設立科學的通路——相同要素，才能有效建立學習遷移，更有效提高教與學雙邊效果。
        四、結論
        美國著名心理學家比格（M.L.Bigge）指出：“學校的效率大半要根據學生所學材料遷移的數量和質量而定。因此，學習遷移是教育最后必須寄托的柱石�！边@充分說明，學習的遷移對培養學生的創新意識、創造能力和終身學習能力具有重要意義。遷移是在一定條件下發生的，它往往是新舊知識或相關知識連接的紐帶。教師應針對不同的知識教學而有所側重地采取相應的教學方法。在教學中，凡能遷移的地方，教師要盡量設法引導學生，使他們產生積極的遷移動力，改善學習過程，提高學習效果�！毒幾g原理》作為一門專業性課程，由于該課程知識的理論性、抽象性很強，使其學習遷移有一定的特殊性，應用學習遷移理論的方法和效果還有待全面深入的分析研究。教師必須在掌握有關學習遷移的理論及其影響因素的基礎上，充分應用遷移規律，積極促進學生的學習遷移。學生不僅是學習基本理論原理，還要能夠在新的情境中應用已有經驗去解決問題、獲取新知識。 
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