《数字信号处理》电子习题库的设计与开发

1 引言

《数字信号处理》是一门实用性强、理论内容丰富且涉及知识面广的课程。它的理论涉及到很多学科知识,同时它又广泛应用于许多科学领域。要求的数学知识多,如微积分、概率统计、随机过程、高等代数、数值分析、泛函理论等都是《数字信号处理》的分析工具;而要求掌握的基础知识强,网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等都与之密切相关,都是本课程的理论基础;近来新兴的一些学科,如人工智能、模式识别、神经网络等,也与《数字信号处理》密不可分。可以说,《数字信号处理》是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时使自己成为一系列新兴学科的理论基础。

正因如此,对通信、电子信息及控制工程等专业来讲,《数字信号处理》课程是一门极为重要的技术基础课,研究生后续的毕业课题相当多地都将应用DSP芯片,无疑学好《数字信号处理》能为学生们打下一个良好的理论基础。然而,这门课程又是一门较难的课程,教师讲授困难,学生学习也困难。究其原因,是因为教材中有众多的数学符号的推导,众多的概念、原理和方法都埋藏在数学符号的堆积中,既使学生感到枯燥,又觉得生涩难懂,以至望而生畏,知难而退。因此,有必要采取有效的教学手段和方法改善这种状况,很多教育工作者都作了有益的尝试,并取得了一些成效。如程佩青教授主持开发了一个数字信号处理多媒体教程[4],借助声音、图像来形象地解释概念、原理,取得了一些效果。但是,光有讲解是不够的,还必须通过一定量的习题练习来加深和掌握这些原理和方法。而师生又苦于寻找合适习题的繁琐,因此,建立一个内容丰富、涵盖面广且使用方便的电子习题库是十分必要的。

2 电子习题库的设计方案

2.1 开发工具

编程语言选用功能强大的V C++,数据库采用Access2000格式。

2.2 数据库涵盖的内容

数据库不仅包含了(经典)数字信号处理的内容,而且包含了(现代)随机信号处理的内容,详见图1。对于每个习题,分别包含题目、答案、评价三部分。

2.3 数据库的表现形式

数据库将以树形结构呈献给用户,树根节点(第一级节点)为习题库,第二级节点为子课程,第三级节点为章节,第四级节点为习题,第五级节点为题目内容。在操作界面上,用户可以显示或隐藏答案,可以添加题目,可以给出评价,详见第三节。

3 习题库的实现

3.1 用Access2000生成数据库

数据库包含三个Access表:课程(course_table)、章节(parameter_table)、习题及答案(xiti_daan_table)。具体形式见图2

3.1.1用VC++实现用户操作界面

为了实现《数字信号处理》课程电子习题库的功能,共添加了11个功能类,每个功能类实现不同的功能,如图3。其中CMainFrame是对习题库整体框架的设计,其中包括了添加题目(O n A d d t i m u)、退出(On App Exit)、题答同显(OnBothshow)、关闭(On Close)、隐藏答案(OnHideanswer)、左边选择题号栏(OnLeftViewSelChanged)、修改评价(O n M o d i f y c o m m e n t)、显示答案(OnShowanswer)和显示评价(OnShowco mment)等部分,通过这个构建了习题库的基本模式。

在CMainFrame中只是构建了习题库的整体框架,而真正要实现各部分功能的话还有在其他的类中具体执行,即CMainFrame只是起到了一个“拿来就用”的作用,先以OnAddtimu为例,在CMainFrame中OnAddtimu的程序代码如下:

这段代码的功能是产生一个对话框,用以实现添加题目的功能。而具体实现添加题目功能的则是另一部分——CaddRsDialog,限于篇幅,不在一一介绍。习题库的最终界面如图4。通过点击几下鼠标,用户就可以迅速地找到需要的题目及答案,相对于纸质资料,其方便快捷性大大提高了。