“汇编语言”课程教学改革与实践

“汇编语言”课程教学改革与实践

　　“汇编语言”课程是计算机科学、自动化及电子信息类专业的一门核心专业课程。[1-2]对于计算机及其相关专业的学生来说，汇编语言程序设计是需要掌握的重要专业基础知识之一。了解和熟悉汇编语言可以优化学生的知识结构，提高学生的认知水平，增加学生的程序开发手段。相较于快速发展的可视化高级语言，作为低级语言的汇编语言，可读性较差，比较繁琐，不符合自然语言表述，学生普遍感到难学。因此，“汇编语言”课程如何优化教学质量、提高教学效果，是任课教师面临的一个重要问题。[3]本文结合实际教学体会，就如何提高“汇编语言”课程教学效果进行了分析与探讨。
　　一、汇编语言程序的特点
　　计算机是一个编码的世界，只能识别和处理由“0”和“1”组成的二进制代码的机器语言，这种指令代码编写易出错且不易修改。于是，人们发明了“指令的助记符”，用助记符（mnemonic）代替操作码，用标号（label）和地址符号（symbol）代替地址码，用这种符号系统形成汇编语言。[4]因此，汇编语言本质上就是机器语言，只不过更容易被人读懂且更容易记忆。使用汇编语言编程，可以对计算机内部硬件进行直接控制，合理地安排机器内部的各种资源。归纳起来，汇编语言程序有以下几个主要特点：
　　一是与硬件的相关性。汇编语言与机器指令一一对应，不同类型的cpu内部硬件结构不同，因而有不同的指令系统，相应的汇编语言程序也就不同，其通用性、可移植性比较差。二是执行效率高。由于汇编语言与硬件相关，它可以有论文联盟http://效、直接地控制机器，程序的执行代码短、速度快，是其他高级语言难以企及的。三是编程、调试相对困难。为了有效地控制机器，汇编语言指令涉及到硬件资源的各种细节，如标志、堆栈、寄存器、存储单元等。相对高级语言，其编程及调试比较繁琐、复杂。[5-6]
　　二、明确教学目的，优化教学内容
　　1.激发学生的学习热情
　　“汇编语言”与许多课程联系紧密，如图1所示，它是“操作系统”、“计算机接口技术”、“计算机组成原理”、“嵌入式系统”等课程的基础，在开发嵌入式系统时更是必不可少的语言。“汇编语言”课程学习起来比较枯燥、学习周期较长，不像高级语言那样上手比较容易且能很快见到效果。因此，应教育学生少一些急功近利的思想，应着眼于长远的、全面的技术成长。有条件的教师可以将自己相关的科研成果带入课堂，说明汇编语言有着广泛的应用领域。在授课过程中，注意拓宽学生的知识面，结合具体的应用，激发学生的学习热情。
　　2.优化教学内容
　　不同于高级语言的教学模式，汇编语言是一种硬件编程语言，是连接软硬件的桥梁。一方面，汇编语言与芯片密切相关，学习汇编语言时应具备一定的硬件基础知识，需要时穿插相关知识点，回顾前导课程的相关内容，如计算机结构等；另一方面，又不需要紧跟着产品来讲授，只要选择一种典型的汇编语言指令集讲清楚、讲透彻，使学生掌握学习与思考的方法，今后遇到其他的芯片，也就可以举一反三，触类旁通。
　　具体到一种汇编语言指令集，应突出其重点、难点，如分段管理技术、寻址方式、堆栈管理、中断技术等。为了便于后续程序结构的学习，在学习寻址方式和指令集时就教会学生使用debug，讲解了常用的调试命令，使学生能尽快上机实践，验证指令，编写短小程序，看到运行结果，从而加深影响，巩固所学的内容。由于汇编语言的指令很多，涉及的知识点抽象，刚开始接触这门课程时，学生往往不太适应，前后的知识点容易混淆，教师应及时对讲授过的内容进行比较与小结。课堂上，应适当增加讲授例题的数量，不同的教学阶段，例题的侧重点不一样。开始阶段，例题主要涉及汇编语言格式与汇编语言指令；中间阶段，例题讲授的是如何用汇编语言指令实现汇编语言流程；后续阶段，例题重点讲解汇编语言程序设计算法的确定，分析、解决问题的思路与方法。而在学生掌握了基本内容及重点内容的基础后，教师应提纲挈领，从系统的整体角度分析“汇编语言”课程在整个硬件知识体系中的作用，让学生从更高层次理解、使用汇编语言。
　　3.多种教育手段相结合
　　随着现代教育技术快速发展，多媒体技术在教学中有着广泛的应用。在“汇编语言”课程中，可以利用多媒体课件图文并茂的特点吸引学生的注意力，活跃课堂气氛。例如，可以通过动画形式将寻址过程、堆栈变化、循环移位、子程序调用、中断调用过程等表示出来，将复杂的、抽象的问题简单化、形象化，提高教学效率。而在确定汇编语言程序设计的算法，用汇编语言实现编程，培养学生的推理、思维能力时，采用传统教学方法。对不同的知识点，结合不同的教学方法，有利于学生对不同教学内容的理解与掌握。
　　三、注重实验环节，提高教学效果
　　1.实验平台及实验内容
　　汇编语言程序设计要经过编辑、汇编、连接和调试等过程，如图2所示，传统的上机实验一般是在dos操作系统环境下进行的。目前流行的是windows操作系统平台，学生对dos操作环境相对陌生。为了提高上机的效率，应摒弃dos环境，采用基于windows操作系统的汇编语言集成实验环境。在该环境下，可以方便编辑汇编语言程序，使用下拉式菜单或快捷按钮进行汇编、连接及调试等工作，并可以预先设定段定义、过程定义等。
　　在实验内容安排上，应根据授课的进度及学生的掌握程度，并与教学目标相匹配，精心选择一些有代表性的、有实用价值的内容，尽量避免实验内容过长、过杂等问题。实验的内容应包括：指令系统及调试工具debug使用；汇编语言程序设计上机环境及过程；顺序、分支、循环基本结构程序设计；子程序设计和宏汇编程序设计；中断调用程序设计；综合性实验。