Django框架实现在线考试系统
遇见Django框架之在线考试系统
- 1.Django的简介
- 2.项目的设计思路
- 3.搭建你的开发环境
- 4.分模块详细设计
- 5.总结
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)
需要学习Django基础的同学可以浏览以下网站（非常有用）：
Django中文手册
自强学堂 Django基础教程
django中文网
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：
- INSTALLED_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
在线考试系统
个人信息
属性
信息
学号
{{ student.id }}
姓名
{{ student.name }}
性别
{{ student.sex }}
学院
{{ student.dept }}
专业
{{ student.major }}
邮箱地址
{{ student.email }}
出生日期
{{ student.birth }}
{#学生登录的模态对话框#}
{#老师登录的模态对话框#}
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
个人信息
属性
信息
学号
{{ student.id }}
姓名
{{ student.name }}
性别
{{ student.sex }}
学院
{{ student.dept }}
专业
{{ student.major }}
邮箱地址
{{ student.email }}
出生日期
{{ student.birth }}
（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：
在线答题考试系统
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
第一次写博客，感觉还不错，希望和各位小伙伴讨论，源码自由下载，下次有时间会写作为一个初学者学习SSM框架及Qt开发的一些学习心得。
源码已上传至gitHub,去下载。