理论力学毕业论文

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文，供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要：论述了X射线的发现，不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明，使微电子产业称雄20世纪，并促进信息技术的高速发展，物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出，使原子能逐步取代石化能源，给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明，使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明，将点亮整个21世纪.事实告诉我们，是物理学推动科技创新，由此得出结论：物理学是科技创新的源泉.昭示人们，高校作为培养人才的场所，理工科要重视大学物理课程.

关键词：X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3]，其内容广博、精深，研究方法多样、巧妙，被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现：其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成，同时，其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此，大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5]，大学物理课程最低学时数为126学时，其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时，其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示，众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子，大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时，如今，大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时，远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学，有的要求只讲热学，有的则要求只讲电磁学，…面对这种情况，大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉，这不是个别学校的做法，在全国具有普遍性.殊不知，力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系，相互联系，缺一不可.这种以消减教学内容为代价，解决课时不足的做法，就如同削足适履，是对教育规律不尊重，是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课，只论及物理学是科技创新的源泉这一命题，以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展，以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命，欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展，以电动机为标志引发了第二次工业革命，欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国，使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用，从而得出结论：物理学是科技创新的源泉.1895年，威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线，这种射线在电场、磁场中不发生偏转，穿透能力很强，由于当时不知道它是什么，故取名X射线.直到1912年，劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅，确定它是一种光波，波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖，他发现的X射线开创了医学影像技术，利用X光机探测骨骼的病变，胸腔X光片诊断肺部病变，腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像，CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像，它可以清楚地展示被检测部位的内部结构，可以准确确定病变位置.当今，各医院都设置放射科，X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年，威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6，P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数，α为入射光与晶面夹角，λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构，创立了X射线晶体结构分析这一学科，布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今，X射线衍射仪不仅在物理学研究，而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用，所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪，它是研究物质结构的必备仪器.1907年，威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子，电子质量me=9.11×10-31kg，电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年，美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时，发现Ge晶体具有放大作用，发明了晶体三极管，很快取代电子管，随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年，美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年，英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，制成世界上第一个微处理器.80年代末，芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活，微电子技术称雄20世纪，进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看，发现电子厂比比皆是，这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性，还具有荷磁性.

1925年，乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说，每个电子都具有自旋角动量S轧，它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值，Sz=±h2;电子具有荷磁性，每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪，直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中，材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变，其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合，不加磁场时电阻率大，当外加磁场时，相邻铁磁层的磁矩方向排列一致，对电子的散射弱，电阻率小.利用磁性控制电子的输运，提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR)，磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率，ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注，1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理，研制出“新型读出磁头”，此前的磁头是用锰铁磁体，磁电阻MR只有1%-2%，而新型读出磁头的MR约50%，将磁盘记录密度提高了17倍，有利于器件小型化，利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等，GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年，Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%，称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR)，钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻，在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景，引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而，CMR效应还没有得到实际应用，原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场，问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年，爱因斯坦提出[13]：“就一个粒子来说，如果由于自身内部的过程使它的能量减小了，它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小，△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径：“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论，不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论，1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争，1945年8月6日和9日，美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹，迫使日本接受《波茨坦公告》，于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用，1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年，美国有104座核电站，核电站发电量占本国发电总量的20%，法国有59台机组，占80%;日本有55座核电站，占30%.截至2015年4月，我国运行的核电站有23座，在建核电站有26座，产能为21.4千兆瓦，核电站发电量占我国发电总量不足3%，所以我国提出大力发展核电，制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用，一方面减少了化石能源的消耗，从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放，另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量，受控核聚变正在研究中，若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时，能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机，物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来，经历了第一至第五代，计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步，依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料，随着物理学的进步，磁性材料的性能越来越高，计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉，中科院强磁场中心、中科院物理所等，正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构，将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小，ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管，量子力学指导着研究电子器件大小的极限，光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年，爱因斯坦提出光受激辐射原理，时隔44年，哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好，相干性好，方向性好和亮度高等特点，在医疗、农业、通讯、金属微加工，军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述，只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等，激光加工技术具有突出特点：不接触加工工件，对工件无污染;光点小，能量集中;激光束容易聚焦、导向，便于自动化控制;安全可靠，不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小，割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年，仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币，其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年，诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家，是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED)，帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于，在三基色红、绿、蓝中，红光LED和绿光LED早已发明，但制造蓝光LED长期以来是个难题，他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED，这样三基色LED全被找到了，制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低，耗能不到普通灯泡的1/20，全世界发的电40%用于照明，若把普通灯泡都换成LED灯，全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov)，因发明石墨烯材料，获得诺贝尔物理学奖.目前，集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料尺寸小于10纳米时，用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好.因此，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命[14].2012年，法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land)，在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法，使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系，薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究，从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，电子自旋向上的在一个跑道上，自旋向下的在另一个跑道上，犹如在高速公路上，它们在各自的跑道上“一往无前”地前进，不产生电子相互碰撞，不会产生热能损耗.通过密度集成，将来计算机的体积也将大大缩小，千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此，这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明，都会开辟一块新天地，带来产业革命，推动社会进步，创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史，可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线，电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用，自然得出结论，物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看，美国的著名大学非常注重大学物理，加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540，英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨，以他们的数学与应用数学为例，大一开设：力学与热学80学时，大学物理—基础实验54学时;大二开设：电磁学80学时，光学与原子物理80学时，大学物理—综合实验54学时;大三开设：理论力学60学时，大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天，高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献：

〔1〕祝之光.物理学[M].北京：高等教育出版社，2012.1-10.

〔2〕马文蔚，周雨青.物理学教程[M].北京：高等教育出版社，2006.I-V1.

〔3〕倪致祥，朱永忠，袁广宇，黄时中，大学物理学[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程，2006，16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程，2006,16(4)：1-3.

〔6〕姚启钧，光学教程[M].北京;高等教育出版社，2002.138-139.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京：人民教育出版社，1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师：张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学，2001.10-11.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院，开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业，应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠，而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此，我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先，半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次，光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象，所以只有懂物理的人，才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来，进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看，硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等，这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象，就能够清晰地把握这些知识，将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述，不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向，而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生，当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向，而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样，只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程，完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究，周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地，我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况，我们从2008年开始修订专业培养方案，用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向，成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改，逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力，使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力，具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标，我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程，另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案，我们从几个方面来入手。首先，在师资队伍建设上。一方面，我们引入学过材料或凝聚态物理的博士，他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面，从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训，使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识，为这方面的教学打下基础。其次，在教学改革方面。一方面，在课程设置上，我们准备把物理类的课程进行重新整合，将关系紧密的课程合成一门。另一方面，我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来，在光电子技术方向的专业课程设置中，我们有意识地开设了一些课程，让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程，让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后，在实践方面。依据学校资源共享的原则，在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程，使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识，并开设材料科学课程设计，让学生能够把理论知识与实践联系起来，为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业，受到国家和各省市的大力扶持，符合国家节能环保的主旋律，发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人，在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品，没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期，但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量，并积极拓展国内市场，这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量，就需要有这方面的技术人才，而高校作为人才培养的主要基地，有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式，这就更需要高校和企业紧密联系，共同努力，为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道，也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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试题库管理系统主要是针对教师教学工作开发的软件系统。下面是我为大家整理的试题库管理系统论文，供大家参考。

通用试题库管理与组卷系统设计

摘要：教考分离是现代教学管理的趋势，建立试题库及相应的信息管理系统，是实现教考分离并提高教学管理信息化水平的重要途径。本文分析了通用试题库的建设需求，设计了通用试题库管理与组卷系统体系结构和系统数据库模型。通用试题库管理与组卷系统集试题管理和试卷命题等功能为一体，可以使教师便捷地对试卷库中的试题进行管理。按要求命题，生成试卷以及对试卷质量做综合评价，每套试卷都具有结构合理性和覆盖全面性。

关键词：教考分离;计算机辅助教学;系统设计;数据库

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章 编号：1674-9324(2012)06-0230-02

传统的教考统一模式从课堂教学到课后辅导，从试卷命题到阅卷，从成绩分析到试卷分析，几乎都是由几个教师一手操办。这种模式的弊端是教者同时作为考者在组织教学到实施考试的过程中带有很大的主观随意性和非规范性[1]。实行教考分离可以使试卷的命题、阅卷、统分、成绩和试卷分析等考务工作，由教务部门组织完成，与教师无关，要真正做到教考分离，必须建立完善的试题库及试题库管理系统[2]。

一、需求分析

通用试题库管理与组卷系统主要考虑以下几方面的需求。

(一)试题库科目与题型设置自主

试题库科目与题型设置自主性指用户不但能自主创建科目试题库，而且能为各科目试题库自主创建或者添加题型。由于科目自身之间存在差异，科目性质不同，对试题分类的要求不一样，比如理科和文科;相同的试题分类 方法 ，不可能适合所有考试科目，试题库如果使用相同而固定的分类方法，会给用户带来极大的不便。因此，用户希望试题管理系统能够让他们根据自己的需要定制科目和题型，这样就能跟上实际工作的变化，不用经常修改软件了。

(二)试题库可扩充

在实际工作中，一方面各门学科都在发展变化，考试考查内容就要相应变化;另一方面，考生水平也在不断变化，所考核的水平、能力层次也应相应变化。因此，题库中的试题要经常发生变动，必须不断更新，增加新的试题并且淘汰过时的、不好的试题。试题库可扩充性和开放性指用户具有添加、修改和删除试题的权力[3]。

(三)组卷方式的灵活性

试题库管理与组卷系统应允许用户自由地从试题库中抽取试题，根据特定的组卷方式组卷。建立试题库系统是为了解决组织考试过程中命题工作繁琐和不够客观的问题，提高出题的效率和科学性，因此设计试题库时要考虑试题库的存贮问题[4]。

(四)通用和广泛的适应性

试题管理是一个应用面极广的工程，各科目之间的差异和应用者个性的差异决定着对试题管理程序的不同要求，过分细化和专业型的管理方案在满足少数用户的同时必然给其他更多用户带来不便。

(五)兼容性良好

试题库管理与组卷系统最终在不同的用户机器上使用，要充分考虑到用户的机器性能和运行环境，要尽可能考虑程序的普适性和对硬件的依赖。另外，系统操作要简单、方便，不要求用户具备专业的数据库知识，即使是非专业的教师也能够方便地操作。要能够与大部分文字处理软件如WPS、Word等相兼容。

二、系统设计

系统的主要功能包括：用户管理、试题库管理、系统维护、试卷管理等功能模块。用户管理模块对用户的使用权限进行管理，保证系统的安全性;试题库管理模块包括试题的录入、答案录入、题库查询等;系统维护包括试题及答案的增加、修改、删除、题库备份，以及对库中各类表的操作;试卷管理包括组卷和试卷的调用、编辑。综上所述，可以把通用试题库管理与组卷系统归纳成三层结构，即包括数据库系统、题库系统、组卷系统三部分。其体系结构示意图如图1所示。

(一)用户登录模块

在进入系统时，需要输入用户名和密码，通过用户名和密码识别用户身份：系统管理员、或教师。不同的角色进入系统后可以操作该用户权限范围内的功能。如果该用户输入的用户错误，则提示登录错误。如果输入的用户根本不存在，系统则提示非法登录，该用户不存在。管理员登录成功，具有用户和功能模块管理权限。

(二)试题库管理模块

管理模块主要是用户管理和试题库管理。用户管理是系统管理员成功登录以后，可以对所有用户进行修改和删除处理，包括对用户权限的分配等。管理员可以添加教师用户，可以对试题的录入、试题的输出、科目的分类管理、权限的分配进行操作。生成试题功能主要则是教师用户对其管理，教师可以对试题进行添加、查询、修改、删除。

(三)组卷模块

组卷功能分为自动与手动两种。自动组卷即系统根据输入的试卷参数，按照已设定的组卷策略组卷，试卷主要参数有：考试科目、考试时间、总题数、满分值、考察的知识点，难度、题型结构等。其中题型结构包括客观题(判断题、单选题或多选题)和主观题(填空题、短文字题或长文字题)。系统自动组出一份符合要求的试卷，如果自动生成的试卷教师不满意，可通过查询的方式修改试题，若想使用组卷结果，直接另存为word文件即可使用。自动生成试卷的流程如图2所示。

另外，系统还提供了手动组卷功能，教师可以针对自己授课的知识点的侧重点，输入组卷参数，与自动组卷不同的是在考察的知识点参数和题型参数下，教师将手动选出具体的试题来完成组卷功能。

通用试题库管理与组卷系统是基于Window环境下，使用Visual Studio 2008集成开发环境作为本系统的应用软件开发平台，具有广泛的适应性。采用的数据库是SQL Server2008数据库，功能强大，操作方便灵活。整个系统包括教师模块、学生模块、试题管理模块、组卷功能及用户管理等功能。在实际教学管理中节约了大量的人力资源，具有高效、经济、灵活等特点。实践证明，使用现代信息技术进行教学管理能够提高管理的科学性、有效性和客观性。

参考文献：

[1]杜勇，樊晓雷.通用试题库管理系统的设计与实现[J].现代计算机，1998，(2)：29-30.

[2]詹速汉.高等数学题库管理系统的设计与实现[J].现代计算机，1998，(2)：31-32.

[3]李莉，陈未如，王翠青.通用试题库管理系统的研究与实现[J].沈阳化工学院学报，2005，(3)：236-240.

[4]文渊，陈惠贞，陈俊荣.ASP与网络数据库技术[M].北京：中国铁道出版社，2005.

浅谈试题库系统的开发建设

【摘要】试题库系统建设是实现教考分离的重要保障。文章从试题库系统建设的必要性入手，通过分析试题库系统的需求，对试题库系统应该具体的功能以及如何实现这些功能提出了工作思路和工作体会。

【关键词】试题库 系统 开发

一、建立试题库系统的必要性

学校建立题库一般采用两种方式：一种是建立纸质试题库，一种是建立电子文档试题库。两种方式由任课教师自行命题2套以上试卷组成试题库，然后由考试管理员抽取其中一套试卷考核用于正考、补考，每学期试题库仅用于该学期课程，不能用于重复开设的课程，致使同一课程重复多次重新命题，造成试题内容重现增加、试题库利用率低、试题安全度降低。因此需要科学合理有效的建立试题库，严格实施教考分离，确保教学任务按时按质完成。同时也需要尝试试题库公开化，使得学生明确必须掌握的课程基本知识和必要技能，进一步明确学习目标，便于学习兴趣的提高。

二、试题库系统的需求分析

所谓"需求分析"，是指对要解决的问题进行详细的分析，弄清楚问题的要求，包括需要输入什么数据，要得到什么结果，最后应输出什么。可以说，在软件工程当中的“需求分析”就是确定要计算机“做什么”。

通过调研，我们任务试题库系统应该具备以下的一些功能：

(1)试题库系统参与者：教师、普通管理员、超级管理员。

(2)教师在该系统上的功能有如下：注册、登陆、修改个人资料、退出系统、查询课程、上传试卷、查询试卷、修改试卷、删除试卷。

(3)普通管理员在该系统上的功能有如下：设置试卷信息、生成试卷、打印试卷、封存试题、解封试题、课程管理。

(4)超级管理员在该系统上的功能有如下：管理教师、管理普通管理员、课程管理、初始化系统。

三、试题库系统的建立

(一)系统建立要实现的功能

(1)自定义试题库管理系统目录。可以按专业、学科、章节等进行目录细分。

(2)试题录入和试题批量导入。

(3)强大的试题编辑功能，并与通常应用编辑工具有共通。这样就可以不分专业，不分学科快速方便的录入试题数据。

(4)灵活的试卷构造功能，用户可自定义试卷标题、试题数量、总分、试题难度系数、分数标注等。

(5)生成试卷文档格式标准通用。能够合理使用，有效再编辑，保存，方便浏览和打印输出。

(6)题库管理，可以随时分散和集中管理题库数据。

(二)试题库模块构建

题库系统应该由帐户管理、命题管理、审题管理、题库管理、考试设置、考试分析、系统设置七大功能模块组成，贯穿题库建设及考试组织工作整个过程。

(三)系统功能构建

命题管理。命题管理用于试题的编辑、录入，可脱离题库系统独立进行命题、命题情况统计、录入及修改试题。并且支持导入、导出题目。将试题的编辑工作独立出来，起到保障题库系统的保密性，以及简化题库资源的录入工作。

审题管理。审题是业务流程中重要的一环，审题工作直接关系试题质量，审题系统对题库中未“终审”的题目进行审核、校对。

题库管理。主要对海量题库资源进行管理、更新、补充等环节的综合控制模块。数据按照科学的归纳、分类、整理，形成庞大的科学资源库，保证出卷质量。

试卷管理。建立试卷。试卷基本属性：设置试卷名称、考试时间、考生范围、防舞弊 措施 等信息。试卷相关参数：设置成绩公布方式、题型顺序等信息。试卷题目内容：设置试卷具体题目内容信息。

试卷内容微调。根据组卷过程中设定的参数自动抽取相关题目，组卷人员经过审阅不符合要求的题目通过手工换题或自动换题功能进行更换题目，直至试卷中的所有题目都吻合考试要求，提高试卷质量。

试卷分析。系统提供详细试卷分析，对试卷难度、题型、知识点分布情况进行统计，帮助考务人员有效的把握试卷综合情况。

生成纸质试卷。系统提供生成word试卷功能，具备多种word试卷标准模版供用户选择。生成word文件后，系统自动规范试卷格式，直接印刷输出。

网上考试。系统可以提供多种网上考试模式，丰富考试形式，提供更广阔的应用范围。

四、试题库系统建设的几点体会

(1)试题库的建立与使用流程必须与实际工作过程相一致。试题库建立时，由系统管理人员分配各用户名和权限，确定各课程负责人。各课程负责人按照课程考核要求设置考核基本信息，并增加或修改命题、审题人员，给予相应操作权限。各命题人员按照指定的任务和分配的权限进行命题，同时给予参考答案。命题后提交指定审核人员对试题的内容进行准确性检查，防止录入操作错误。通过审核后的试题存放在试题库中以便应用。使用试题库时，由考务管理员在试题库系统中按照指定算法对系统进行组卷，组卷后交指定负责人审核试卷是否符合要求，符合后进行制卷、实施考核。

(2)试题库和试题内容需要进行保密和访问权限设置。试题的保密性至关重要，因此在命题和使用中必须注意试题的保密性，需要与各使用人员签订保密 责任书 。在系统中要设置访问记录，以便跟踪调查。原则上命题人只能查看自己所命题，一经提交无权修改与访问。为了防止对试题库数据的分析与提取，有必要对已经提交的数据(试题)，采取相应数据加密技术对试题内容进行处理加密，不能直接出现明码，防止非法用户盗用、分析数据库。

(3)试题库需要及时的更新和修改。我们将试题库系统集成在一张软盘上，发给每一位参与试题库建设的教师，使教师能够随时更新试题库内容，只要履行规定的程序就可对总题库进行更新补充，从而保证考核内容与授课内容的完全同步，保证考核内容的与时俱进。

(4)试题库的使用离不开教师改变常规的 教学方法 。实行试题库后，教考分离后，授课老师就必须更加明注重教学内容的规范化。授课老师必须按教学大纲讲授和辅导，引导学生全面复习，系统掌握大纲所规定的知识和能力。

理论力学试题库系统的设计

摘要：采用B/S架构，设计了理论力学试题库，同时采用VC++开发了客户端浏览器。规划了理论力学试题库的体系结构和功能模块，并对每个功能模块以及智能随机组卷方法做了说明解释。理论力学试题库的使用完善了教学评价体系，取得了很好的效果。

关键词：试题库;自动组卷;随机数

考试是考察教师教学成果和反映学生学习程度的主要手段。考试试卷的质量直接影响着人才的选评和学校的教学质量。传统的手工组卷是一种拼凑式的组卷方式，存在着不少的弊端，如试卷的编辑、整理工作繁琐、组卷效率低;缺乏衡量和评价试卷难度和试卷质量的客观标准;也存在自教自考，试题数量和试卷难度不合理的情况以及在试卷中容易出现错、漏、缺现象。计算机网络和多媒体技术的飞速发展与不断普及，改变了人们工作、学习和生活的方式，也使 教育 观念、教学模式、教育评价及考试模式也相应地发生了变化。基于网络的开放式试题库通用平台建设，可改革考试手段，提高教学质量，用计算机代替传统的人工组卷，规范组卷程序，使组卷工作更加方便快捷，实现考试管理的科学化和现代化[1-4]。

一、理论力学试题库的三层体系结构

理论力学试题库以面向Intrnet环境下浏览器/服务器(Browser/Server，B/S)结构的方式开发。该系统既可以在网络环境下，以单服务器多客户端的方式运行，实现多客户端的并发访问;也可以在单台主机上运行。同时可以通过网站的后台，进行数据的更新和维护。

理论力学试题库系统的B/S体系结构，分为数据层、应用层和表现层三层。数据库服务器、应用服务器和客户端之间的通信采用HTTP、FTP和TCP/IP三种模式。数据库服务器主要包含图形、图像以及文字、报表和属性数据库等，采用SQL Server设计数据库。应用服务器主要包括抽卷、答案、历史、用户管理等应用功能。客户端采用由VC++自主开发设计的客户端浏览器(如图1所示)，也可以采用微软的Explorer浏览器获取表现层的功能。但是，Explorer浏览器没有对题库进行直接操作的菜单或工具条功能，对于试题库的调用只能转到功能菜单页面，既不美观，操作也较繁琐[4-8]。

图1是采用VC++自主开发设计的客户端浏览器，可实现HTTP、FTP和TCP/IP通信。有方便快捷的用户菜单和工具条实现对题库的直接使用。图1(a)中工具条中的各项功能也可通过调用图1(b)中所示的各菜单的子菜单项实现，从而为题库的操作提供了多种选择，实现了高效、快捷、方便。

理论力学试题库包含的主要题型有是非题、单选题、多选题、填空题、计算题和简答题六种题型，题量总计10027道，按题型组建6个数据表。知识点总计153个，各题的属性信息包括章、节、图、知识点等。

二、理论力学试题库的功能模块

试题库的用户权限有两级：教师和管理员，各自具备的权限如图2和图3所示。

教师可输入基本信息(身份证号、姓名等)和密码注册，待管理员审核通过后就可进行填单、抽卷、答案、历史、打印和留言等操作。填单即输入考试的班级、学期、科目等相关信息，通过点击图1(a)中的“填单”工具条，就会出现如图4所示的填单页面。填单后相关信息将存储在数据库中以备调用。

抽卷就是由系统随机抽取试卷。通过点击图1(a)中的“抽卷”工具条，就会出现如图5所示的试卷页面。答案就是生成与最近抽卷相应的答案。通过点击图1(b)中的“答案”工具条，就会出现如图6所示的试卷页面。在填单时数据库中存储的试卷相关信息，会自动出现在试卷和答案的抬头区域，如图5和图6所示。

历史就是教师可查看历年考试试卷和答案以及命题人的相关信息。通过点击图1(a)中的“历史”工具条，就会出现如图7所示的试卷页面。也可通过点击图1(a)中的“登录”工具条登录，然后查看修改自己抽取的试卷和答案，并对其中不满意的试题局部重新随机抽取或指定抽取。同时按需要更改页面布局、风格等。

最后通过点击图1(a)中的打印机工具条，就可打印输出试卷和答案。同时可以对题库存在的问题和试题及答案的错误给管理员留言。

管理员具有最高权限，可对教师、算法、试题、答案、历史、数据等进行管理和维护。教师管理就是审核、修改、删除和查询检索教师的基本信息以及重新设置教师的密码;试题和答案维护可以对试题和答案进行查询检索、编辑、添加上传、删除和数据格式转换等操作;历史管理可以查询检索历年试卷和答案，进行数据位置查询、属性查询、数据关系查询分析、空间叠置分析、缓冲区分析等;数据备份/恢复就是对整个数据库随时备份，以备发生故障或数据丢失时能及时恢复数据，以及题库的转换、导出、导入、处理过期数据等。

理论力学试题库采用发射随机数的智能随机组卷方法，通过特定算法可保证在连续抽取的1000份试卷中任何两套试卷试题的重复率低于10%。同时采用章、节、知识点划分试题属性。通过编制特殊程序可保证某章、节的知识点不会在不同题型中重复出现，从而实现了知识点的最大全面均匀覆盖，提高了试卷的科学性、合理性。

试题库的组卷方法有很多，随机智能组卷知识是其中重要的一种。算法维护功能可用于组卷规则和算法的改进、升级和更新，从而使系统具有较好的可扩展性。

三、结 语

理论力学试题库采用打包软件制作了安装卸载模块，可方便地安装和卸载。试题库在通过了多年的使用和改进，组卷和评价体系日趋完善，便于教师查漏补缺，改善教学。较之以前的人工组卷大大改善了学习考核效果，取得了很好的成效。

参考文献：

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[2] 杨永破.网络智能试题库系统建设研究[J].计算机科学，2007，134(112)：296-299.

[3] 杨昱呙，王红艳.基于题库自适应在线考试系统的分析与设计[J].武汉理工大学学报，2008，30(4)：157-160.

[4] 洪赞云.计算机辅助教学课件的设计方法[J].中国成人教育，2004，(10)：71-72.

[5] 苏艳艳.把课件做成CHM帮助文件风格[J].教育与职业，2004，(27)：52-53.

[6] 范开元，米西峰.基于Web的网络多媒体CAI课件开发和设计探究[J].教育与职业，2009，(15)：160-162.

[7] 袁建洲，尹矗等.JavaScript编程宝典[M].北京：电子工业出版社，2006.

[8] 孙鑫，余安萍.VC++深入详解[M].北京：电子工业出版社，2006.

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