形式语言与自动机课程体系整合研究与多媒体课件的研制

作者: 时间:2021-01-18 点击数:

1、本项目及国内外同类工作的现状与存在问题分析

“形式语言与自动机”是计算机理论与软件专业的专业方向必修课。是学习研究编译原理,操作系统,模式识别和网络的基本工具之一。通过本课程的学习,使学生掌握形式语言和自动机的基本概念、理论和算法,以及形式语言与自动机的关系;培养学生的抽象思维和形式描述能力,提高学生在系统分析、结构设计、工程实现等方面的设计技巧和理论分析能力。

“形式语言与自动机”在国外大学计算机专业开设较早,近几年国内各个重点大学也相继开设。我校多年来一直开设了“有穷自动机理论”,2000版教学计划之后才改开设“形式语言与自动机”。我们暂时采用的参考教材是“有穷自动机理论”和硕士研究生的“形式语言与自动机”。课程内容涉及理论计算机科学的基础,其特点是既抽象,知识点又多,其中有些内容须要更新,须根据当前计算机科学理论与技术在这方面的发展,对本课程体系结构、内容进行研究和整合。

本课程教学过去采用的是讲义、黑板加粉笔的传统教学模式,劳民费时,效果差是这种方式的特点之一。随着计算机技术的高速发展,计算机辅助教学替代旧的教学模式已势在必行,电子教案将为僵化的教学模式注入活力,教学一定要实现现代化。

与旧的教学模式相比,计算机辅助教学可以因材施教,个别化教学,使学生有效地掌握知识,提高学习效率,更好地发挥学生的积极思维,培养学生的自学和独立解决问题的综合素质和能力,并将教师从机械、繁琐和重复的劳动中解放出来,使其能有更多的精力进行课程内容的研究、教学方法的改革等创造性的劳动。目前,国外对计算机辅助教学做的较好,国内起步较晚,市场出售的大多是高数、外语等公共课程的课件,且只涉及到其课程中的一些内容,还未见有形式语言与自动机课件出售。为了提高本课程的教学水平与教学效果,整合该课程体系结构和内容、研制符合新版教学计划和课程大纲要求的形式语言与自动机多媒体电子教案是十分必要的。

2、本项目的改革研究内容(具体内容、方式、试点等内容)、目标、主要特色和要解决的关键问题

(1) 在新版课程大纲改革的整体框架下,完成“形式语言与自动机”课程体系结构和内容的整改研究。

当前本课程没有一个符合新版教学计划和课程大纲要求的完整系统的教材,须在课程体系结构和内容的整改中,根据本科生的特点,本着除了加强基础理论的学习和掌握外,还要强调有关理论和算法的实际应用的原则,对本课程体系结构和内容进行整合,内容主要有:

形式语言、形式文法、自动机的基本概念、理论、运算;文法的化简;有限自动机的简化;有限自动机和正则表达式的关系;正则文法和有限自动机的等价性;下推自动机和上下文无关文法的等价性等。对其中的某些内容和算法进行整改,譬如,由正则表达式构造简化确定有限自动机的方法,绝大多数书或资料中介绍的方法是:首先构造与其等价的带有e的非确定有限自动机,其次构造与其等价的不带有e的非确定有限自动机,最后构造与其等价的确定有限自动机,再化简。对此可改进为:省略构造带有e的非确定有限自动机的操作,引进状态树的概念,利用状态树和有关规则构造与非确定有限自动机等价的简化确定有限自动机。这样使算法较大程度节省了时间和空间,有利于学生的学习、掌握和应用。

在本课程体系结构和内容整合的基础上,编写符合新版教学计划和课程大纲要求的“形式语言与自动机”讲义(争取出版教材)。

(2) 在(1)基础上,研制符合新版教学计划和课程大纲要求的电子教案,改革传统的教学模式,并把上述改进的算法制成可独立演示、界面良好、创意新、操作使用简便的多媒体演示课件。

关键问题:本课程体系结构、内容的整合;讲义的编写;电子教案的制作。

3、本项目改革研究的预期结果和准备提交的具体成果

完成本课程体系结构、内容的整改,编写出符合新版教学计划和课程大纲要求的“形式语言与自动机”讲义(争取出版教材),研制出本课程的电子教案,利用多媒体这一现代化教学手段使本课程的教学水平与教学效果达到校级领先位置。通过对本课程电子教案的研制,力争为其它有关课程的教学改革提供有益的经验和参考。

准备提交的具体成果如下:

(1) 适合校级教改要求的“形式语言与自动机”教学大纲。

(2) 出版“形式语言与自动机”整改后的讲义(或教材)

(3) “形式语言与自动机”电子教案,其中包括改进算法的多媒体演示课件。

4、本项目改革研究的总体安排及学期进度安排

(1)“形式语言与自动机”体系结构、内容整改方案制作 (约2个月)

(2)讲义(或教材)编写 (约12个月)

(3)电子教案和改进后的算法的多媒体演示课件的研制 (约7个月)

(4)电子教案及演示课件的测试与改进、项目总结等 (约3个月)

5、已有的工作基础及条件

本人多年来从事本课程的教学和研究,有较丰富的教学经验和多次的教材编写经历,也有电子教案的研制经验(研制完成了离散数学二的电子教案)。特别是有三位专家和教授的指导和协作。

6、经费预算

须购买资料、参考书、文具、耗材等等,经费预算总计约2万元。

 Copyright© 2015 All Rights Reserved. 北航计算机教学实验中心版权所有  京ICP备15000288 号