Django框架实现在线考试系统的示例代码

脚本专栏 2024/11/17 佚名

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1.Django的简介

Django是一个基于MVC构造的框架。但是在Django中，控制器接受用户输入的部分由框架自行处理，所以 Django 里更关注的是模型（Model）、模板(Template)和视图（Views），称为 MTV模式。它们各自的职责如下：

层次职责模型（Model），即数据存取层模型（Model），即数据存取层模板(Template)，即表现层处理与表现相关的决定：如何在页面或其他类型文档中进行显示。视图（View），即业务逻辑层存取模型及调取恰当模板的相关逻辑。模型与模板的桥梁。

Django里重要的概念有：

路由映射
视图函数
模板渲染
Django自带的ORM操作(对象关系映射)

2.项目的设计思路

1.在线考试系统需求如下：
（1）系统登录：验证登录用户的身份，根据用户身份进入不同的页面。
（2）学生管理：供管理员使用，用于维护学生基本信息。
（3）老师管理：供管理员使用，用于维护教师的基本信息。
（4）试题管理：供教师管理，用于维护题库。
（5）组卷：供教师使用，教师可以根据考试科目，从题库中选择一些符合条件的试题，形成一份试卷。为了方便教师组卷，应提供方便的查询功能，使教师能查询不同要求的试题。
（6）在线考试：供学生使用，根据学生的班级和登录时间显示应考科目的试卷内容。试卷完成提交或考试时间到，不再允许学生修改试卷；实现自动评阅，记录学生的考试成绩，并将评阅结果提供给学生。
（7）成绩统计：供教师使用，按照科目、班级等统计学生的考试成绩。
（8）成绩查询：供教师和学生使用，提供不同查询方式，使教师和学生可以按需查询考试成绩。

2.设计思路
(1)确定角色
由需求分析看出，系统有三个基本角色，学生、教师、管理员。

管理员负责后台信息的维护
系统要能实现自动阅卷功能

(2)数据库表的设计
因此，我们至少需要如下几个表：

学生表 student
教师表 teacher
题库表 question（为了方便，题库中都为单项选择题）
试卷表 paper
学生成绩表 grade

设计完表，我们还需要确定表间的关系，是1对1(1:1)，1对多(1:n)，还是多对多(n:m)，这很重要，因为后面我们在models.py中创建表时，需要指出表间关系。
显然

学生表和成绩表，1个学生可参加多门考试，会有多个成绩，学生表和成绩表为1:n
教师表和试卷表，1个教师会发布多套试卷，但1套试卷只能由1位教师发布，教师表和试卷表为1:n
试卷表和题库表，1套试卷里包含多道题，题库里的每道题也可出现在多个试卷中，故试卷表和题库表为n:m

表的详细设计如下：（使用MindMaster绘制，有点丑，请忽略，重点写下自己的思考和思路）

3.搭建你的开发环境

IDE使用PyCharm(profession版的)
python 3.7, Django 2.1.0
数据库为关系数据库mysql 5.6

为了更快的下载python模块，需要切换镜像源，我使用阿里云的镜像（还有很多镜像源），方法如下：
在 C:\Users\XXX(你的账户) 下建立 pip文件夹，在pip下建立 pip.ini文件，输入以下代码：

[global]
index-url = http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
[install]
trusted-host=mirrors.aliyun.com

安装所需模块

Django的安装： pip install django==2.1.0（请指定版本号，最新的Django需要数据库mysql5.6以上），你可以使用pip list来查看版本，使用 pip uninstall django 来卸载django模块

安装mysql数据库驱动 pip install pymysql
配置好后建立项目

(1) 在PyCharm中建立Django项目

图1 建立项目

此处没有使用虚拟环境，你也可以选择 “New environment using”选项来创建一个虚拟环境（可以避免多个项目使用不同模块的版本时发生冲突）

(2)创建app
Tools->Run manage.py task

在控制台输入 startapp student，创建一个student app,

之后需要将student app配置在项目的settings.py中，由于我的前台需要用到css、BootStrap、一些图片等文件，所以我在项目下建立static文件夹，并将其路径配置在settings.py文件中。整体目录如下：

（3）settings.py文件的配置
配置settings.py文件配置如下，请看注释

INSTALLED_APPS = [
  'django.contrib.admin',
  'django.contrib.auth',
  'django.contrib.contenttypes',
  'django.contrib.sessions',
  'django.contrib.messages',
  'django.contrib.staticfiles',
  'student',#将建立的app名称加入Installed_APPs中
]

MIDDLEWARE = [
  'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
  'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
  'django.middleware.common.CommonMiddleware',
  # 'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
  'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
  'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
  'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
]

ROOT_URLCONF = 'onlineExam.urls'

TEMPLATES = [
  {
    'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
    'DIRS': [os.path.join(BASE_DIR, 'templates')]
    ,
    'APP_DIRS': True,
    'OPTIONS': {
      'context_processors': [
        'django.template.context_processors.debug',
        'django.template.context_processors.request',
        'django.contrib.auth.context_processors.auth',
        'django.contrib.messages.context_processors.messages',
      ],
    },
  },
]

WSGI_APPLICATION = 'onlineExam.wsgi.application'


# Database
# https://docs.djangoproject.com/en/2.1/ref/settings/#databases

#配置mysql数据库
DATABASES = {
  'default': {
    'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
    'NAME': 'exam',#使用数据库的名称
    'USER':'root',#用户名
    'PASSWORD':'123456',#密码
    'HOST':'127.0.0.1',#地址
    'PORT':'3306'#端口号
  }
}


# Password validation
# https://docs.djangoproject.com/en/2.1/ref/settings/#auth-password-validators

AUTH_PASSWORD_VALIDATORS = [
  {
    'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.UserAttributeSimilarityValidator',
  },
  {
    'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.MinimumLengthValidator',
  },
  {
    'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.CommonPasswordValidator',
  },
  {
    'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.NumericPasswordValidator',
  },
]


# Internationalization
# https://docs.djangoproject.com/en/2.1/topics/i18n/

#修改语言为中文
LANGUAGE_CODE = 'zh-hans'

#修改时区为shanghai
TIME_ZONE = 'Asia/Shanghai'

USE_I18N = True

USE_L10N = True

USE_TZ = True


# Static files (CSS, JavaScript, Images)
# https://docs.djangoproject.com/en/2.1/howto/static-files/

#添加static文件夹
STATIC_URL = '/static/'
STATICFILES_DIRS=[
  os.path.join(BASE_DIR,'static'),
]

需要注意的地方有：

NSTALLED_APPS 添加了新建的student app
DATABASES 配置你的数据库参数
MIDDLEWARE 注释掉了 # 'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware'这一行
STATICFILES_DIRS 添加新建的static文件夹

（4）在__init___.py文件添加mysql的驱动模块

import pymysql
pymysql.install_as_MySQLdb()

4.分模块详细设计

（1）建表
在student下的models.py中建表

from django.db import models

# Create your models here.

# 为性别,学院 指定备选字段
SEX=(
  ('男','男'),
  ('女','女'),
)
DEPT=(
  ('计算机与通信学院','计算机与通信学院'),
  ('电气与自动化学院','电气与自动化学院'),
  ('外国语学院','外国语学院'),
  ('理学院','理学院'),
)

class Student(models.Model):
  id=models.CharField('学号',max_length=20,primary_key=True)
  name=models.CharField('姓名',max_length=20)
  sex=models.CharField('性别',max_length=4,choices=SEX,default='男')
  dept=models.CharField('学院',max_length=20,choices=DEPT,default=None)
  major=models.CharField('专业',max_length=20,default=None)
  password=models.CharField('密码',max_length=20,default='111')
  email=models.EmailField('邮箱',default=None)
  birth=models.DateField('出生日期')

  class Meta:
    db_table='student'
    verbose_name='学生'
    verbose_name_plural=verbose_name
  def __str__(self):
    return self.id;

class Teacher(models.Model):
  id=models.CharField("教工号",max_length=20,primary_key=True)
  name=models.CharField('姓名',max_length=20)
  sex=models.CharField('性别',max_length=4,choices=SEX,default='男')
  dept=models.CharField('学院',max_length=20,choices=DEPT,default=None)
  email=models.EmailField('邮箱',default=None)
  password=models.CharField('密码',max_length=20,default='000000')
  birth=models.DateField('出生日期')

  class Meta:
    db_table='teacher'
    verbose_name='教师'
    verbose_name_plural=verbose_name
  def __str__(self):
    return self.name;

class Question(models.Model):

  ANSWER=(
    ('A','A'),
    ('B','B'),
    ('C','C'),
    ('D','D'),
  )
  LEVEL={
    ('1','easy'),
    ('2','general'),
    ('3','difficult'),
  }
  id = models.AutoField(primary_key=True)
  subject = models.CharField('科目', max_length=20)
  title = models.TextField('题目')
  optionA=models.CharField('A选项',max_length=30)
  optionB=models.CharField('B选项',max_length=30)
  optionC=models.CharField('C选项',max_length=30)
  optionD=models.CharField('D选项',max_length=30)
  answer=models.CharField('答案',max_length=10,choices=ANSWER)
  level=models.CharField('等级',max_length=10,choices=LEVEL)
  score=models.IntegerField('分数',default=1)

  class Meta:
    db_table='question'
    verbose_name='单项选择题库'
    verbose_name_plural=verbose_name
  def __str__(self):
    return '<%s:%s>'%(self.subject,self.title);

class Paper(models.Model):
  #题号pid 和题库为多对多的关系
  pid=models.ManyToManyField(Question)#多对多
  tid=models.ForeignKey(Teacher,on_delete=models.CASCADE)#添加外键
  subject=models.CharField('科目',max_length=20,default='')
  major=models.CharField('考卷适用专业',max_length=20)
  examtime=models.DateTimeField()


  class Meta:
    db_table='paper'
    verbose_name='试卷'
    verbose_name_plural=verbose_name
  def __str__(self):
    return self.major;

class Grade(models.Model):
  sid=models.ForeignKey(Student,on_delete=models.CASCADE,default='')#添加外键
  subject=models.CharField('科目',max_length=20,default='')
  grade=models.IntegerField()

  def __str__(self):
    return '<%s:%s>'%(self.sid,self.grade);

  class Meta:
    db_table='grade'
    verbose_name='成绩'
    verbose_name_plural=verbose_name

(2)将模型映射到mysql数据库中，很简单，打开 Run manage.py Task,输入迁移命令
先输入makemigrate命令，作用是生成sql文件（create table student(id,sex,…) ），执行后可在student-> migrations下看到执行结果

再输入migrate命令，执行makemigrate生成的sql语句，表就建好了，你可以使用navicat或workBench等工具看到Django为我们建好的表

（2）创建管理员
继续输入createsuperuser命令创建管理员，以便登陆后台

（3）创建模板
在templates中建立index.html模板，作为考试系统首页.(可去官网下载BootStrap、JQuery)
在头文件里引入时注意顺序，jquery须在bootstrap.min.js之前引入

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <link href="../static/bootstrap-4.3.1-dist/css/bootstrap.min.css" rel="external nofollow" rel="external nofollow" rel="stylesheet">
  <!-- 必须在引入bootstarp.js之前引入 -->
  <script src="/UploadFiles/2021-04-08/jquery-3.3.1.min.js">

Django使用{{ }}来使用后台传来的数据

(4)创建视图函数

在student->views.py中创建进入首页的视图函数index()


from django.shortcuts import render,redirect
from student import models
from django.http import HttpResponse
from django.contrib.auth import logout
# Create your views here.
def index(request):
  return render(request,'index.html')


将视图函数配置在路由中，打开项目的urls.py文件


from django.contrib import admin
from django.urls import path
from django.conf.urls import url
from student import views

urlpatterns = [
  #管理员登陆
  path('admin/', admin.site.urls),
  #默认访问首页
  url(r'^$',views.index),
]


r表示使用正则表达式解析url地址，^表示开始，$表示结束，views.index表示调用视图函数index

（5）启动服务器（可以看到效果了）

两种方式启动服务器：执行runserver命令，或点击绿色小图标





点击网址，默认8000端口，成功后如下图



我们还需要定制自己的后台，在student->admin.py中注册各模块


from django.contrib import admin
from .models import Student,Teacher,Paper,Question,Grade
# Register your models here.
# 修改名称
admin.site.site_header='在线考试系统后台'
admin.site.site_title='在线考试系统'

@admin.register(Student)
class StudentAdmin(admin.ModelAdmin):
  list_display = ('id','name','sex','dept','major','password','email','birth')# 要显示哪些信息
  list_display_links = ('id','name')#点击哪些信息可以进入编辑页面
  search_fields = ['name','dept','major','birth']  #指定要搜索的字段，将会出现一个搜索框让管理员搜索关键词
  list_filter =['name','dept','major','birth']#指定列表过滤器，右边将会出现一个快捷的过滤选项


对其他4个model注册后台


@admin.register(Teacher)
class TeacherAdmin(admin.ModelAdmin):
  list_display = ('id', 'name', 'sex', 'dept', 'password', 'email', 'birth')
  list_display_links = ('id', 'name')
  search_fields = ['name', 'dept', 'birth']
  list_filter = ['name','dept']

@admin.register(Question)
class QuestionAdmin(admin.ModelAdmin):
  list_display = ('id','subject','title','optionA','optionB','optionC','optionD','answer','level','score')


刷新，点击首页管理员超链接，进入后台，使用前边创建的superuser账户和密码登陆





进入后台





使用后台添加学生信息


（6）实现学生的登陆

这里需要用到Django内置的ORM模块，不在赘述，需要的同学看前边网站入门。
在views.py中创建studentLogin函数
学生登陆的form表单将学生输入的学号（id）,密码（password）通过post方式提交给服务器，所以视图函数先接受表单参数，判断用户名和密码与数据库是否一致，若一致，则登陆成功。
登陆成功后，我需要发送至少三条信息给index.html,

（1）该学生的基本信息

（2）该学生考试信息，可通过该学生的专业名称在试卷表中查到有哪些要进行的考试

（3）该学生的考试成绩信息，可通过学生的学号在paper表中查询

代码如下：


def studentLogin(request):
  if request.method=='POST':
    # 获取表单信息
    stuId=request.POST.get('id')
    password=request.POST.get('password')
    print("id",stuId,"password",password)
    # 通过学号获取该学生实体
    student=models.Student.objects.get(id=stuId)
    print(student)
    if password==student.password: #登录成功
      #查询考试信息
      paper=models.Paper.objects.filter(major=student.major)
      #查询成绩信息
      grade=models.Grade.objects.filter(sid=student.id)
      # 渲染index模板
      return render(request,'index.html',{'student':student,'paper':paper,'grade':grade})

    else:return render(request,'index.html',{'message':'密码不正确'})


（7）模板的渲染（数据的显示）

登陆成功后，发送三个字典数据给index，index模板使用{{ }}、for等模板语句渲染



   <tr class="table-warning">
    <td>邮箱地址</td>
    <td>{{ student.email }}</td>
   </tr>
   <tr class="table-active">
    <td>出生日期</td>
    <td>{{ student.birth }}</td>
   </tr>

  </tbody>
 </table>
  </div>

  <div id="menu1" class="container tab-pane fade"><br>
   <h3>考试信息</h3>
   <p></p>
    <table class="table">
  <thead>
   <tr>
     <th>学号</th>
    <th>姓名</th>
    <th>考试科目</th>
     <th>考试时间</th>
     <th>操作</th>
   </tr>
  </thead>
  <tbody>
  {#  遍历字典 paper #}
  {% for paper1 in paper %}
    
   <tr class="table-info">
     <td>{{ student.id }}</td>
     <td>{{ student.name }}</td>
     <td>{{ paper1.subject }}{{ paper2.subject }}</td>
     <td>{{ paper1.examtime }} {{ paper2.examtime }}</td>
     <td>
       <a href="/startExam/" rel="external nofollow" rel="external nofollow" >
       <button class="btn btn-primary" id="toExam+{{ paper1.subject }}">开始考试</button>
       </a>
     </td>
   </tr>
  {% endfor %}
  
  </tbody>
 </table>
  </div>
  <div id="menu2" class="container tab-pane fade"><br>
   <h3>考试成绩</h3>
   <p></p>
    <table class="table">
    <thead>
     <tr>
      <th>姓名</th>
      <th>科目</th>
      <th>成绩</th>
     </tr>
    </thead>
  <tbody>

  {% for grade1 in grade %}
    <tr class="table-primary">
    <td>{{ student.name }}</td>
    <td>{{ grade1.subject }}</td>
    <td>{{ grade1.grade }}</td>
   </tr>
  {% endfor %}
  </tbody>
 </table>
  </div>
 </div>









（8）教师登陆同上，学生在线考试和系统自动阅卷怎么实现呢？我是这样做的
学生登陆成功后，点击"开始考试"按钮，按钮将两个请求信息发送到服务器，自己的学号和试卷的科目。
startExam视图函数接收到学号和试卷的科目，找到试卷信息发送给另一模板（exam.html）渲染

因此，建立继续建立exam.html模板和startExam视图函数


def startExam(request):
  sid = request.GET.get('sid')
  subject1=request.GET.get('subject')
  #得到学生信息
  student=models.Student.objects.get(id=sid)
  #试卷信息
  paper=models.Paper.objects.filter(subject=subject1)
  # print('学号',sid,'考试科目',subject1)
  return render(request,'exam.html',{'student':student,'paper':paper,'subject':subject1})


exam模板如下：


<!DOCTYPE HTML>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
<meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
<title>在线答题考试系统</title>

  <link href="../static/bootstrap-4.3.1-dist/css/bootstrap.min.css" rel="external nofollow" rel="external nofollow" rel="stylesheet">
  <!-- 必须在引入bootstarp.js之前引入 -->
  <script src="/UploadFiles/2021-04-08/jquery-3.3.1.min.js">

效果是这样的：





自动阅卷就简单了：

  学生提交自己的作答给服务器（同时发送自己的学号和考试科目）
  服务器根据考试科目找到该试卷，并逐个比较学生作答和答案是否一致，若一致，则得到该题的分数，并累加学生成绩
  将学生的学号、该科成绩、科目名称作为一条记录插入到grade表中，返回首页

这里有个细节，试卷中会有很多选择题，后台一次会接收到多个提交答案，我是这样处理的，让每个单选题（有4个选项，使用同一name）的name属性和该题在题库表中的id 保持一致，这样在获取到题号后可以得到该题的答案，以便判断是否作答正确，详见exam.html。
计算成绩的calGrade()视图函数如下：


def calGrade(request):

  if request.method=='POST':
    # 得到学号和科目
    sid=request.POST.get('sid')
    subject1 = request.POST.get('subject')

    # 重新生成Student实例，Paper实例，Grade实例，名字和index中for的一致，可重复渲染
    student= models.Student.objects.get(id=sid)
    paper = models.Paper.objects.filter(major=student.major)
    grade = models.Grade.objects.filter(sid=student.id)

    # 计算该门考试的学生成绩
    question= models.Paper.objects.filter(subject=subject1).values("pid").values('pid__id','pid__answer','pid__score')

    mygrade=0#初始化一个成绩为0
    for p in question:
      qId=str(p['pid__id'])#int 转 string,通过pid找到题号
      myans=request.POST.get(qId)#通过 qid 得到学生关于该题的作答
      # print(myans)
      okans=p['pid__answer']#得到正确答案
      # print(okans)
      if myans==okans:#判断学生作答与正确答案是否一致
        mygrade+=p['pid__score']#若一致,得到该题的分数,累加mygrade变量

    #向Grade表中插入数据
    models.Grade.objects.create(sid_id=sid,subject=subject1,grade=mygrade)
    # print(mygrade)
    # 重新渲染index.html模板
    return render(request,'index.html',{'student':student,'paper':paper,'grade':grade})


（9）使用百度e-charts可视化数据

教师查看学生成绩，可以统计各个分数段的人数








我的思路：

  教师查看学生成绩，点击查看成绩按钮后，发送该科科目名称给后台后台
  视图函数接收科目名，从grade表计算该科目各个分数段的人数，发送给前台模板渲染，并可视化

视图函数如下：


#教师查看成绩
def showGrade(request):
  subject1=request.GET.get('subject')
  grade=models.Grade.objects.filter(subject=subject1)

  data1 = models.Grade.objects.filter(subject=subject1, grade__lt=60).count()
  data2 = models.Grade.objects.filter(subject=subject1, grade__gte=60, grade__lt=70).count()
  data3 = models.Grade.objects.filter(subject=subject1, grade__gte=70, grade__lt=80).count()
  data4 = models.Grade.objects.filter(subject=subject1, grade__gte=80, grade__lt=90).count()
  data5 = models.Grade.objects.filter(subject=subject1, grade__gte=90).count()

  data = {'data1': data1, 'data2': data2, 'data3': data3, 'data4': data4, 'data5': data5}

  return render(request,'showGrade.html',{'grade':grade,'data':data,'subject':subject1})


5.总结

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