基于Python+Flask 的在線考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與迭代，萬物互聯(lián)的時(shí)代逐步開啟。學(xué)校教育體系和設(shè)備正朝著更加便捷和智能的方向發(fā)展，在線考試也必將成學(xué)校未來的主流的考核方式。在線考試系統(tǒng)是一種智能化、網(wǎng)絡(luò)化的考核模式，它可以節(jié)省更多的人力、物力以及提高考試的效率。該系統(tǒng)以Python語言為基礎(chǔ)，通過Flask框架的MTV（Model View Template）模式，結(jié)合前端框架Bootstrap和Jquery技術(shù)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了注冊、登錄、密碼修改、題庫管理、管理員管理、主觀題自動閱卷以及學(xué)生成績的分析與可視化，使得教師和學(xué)生本人能夠直觀地觀測到學(xué)習(xí)情況，以便做出更好的調(diào)整，同時(shí)對預(yù)防作弊等問題提出解決方案。

關(guān)鍵詞：教育；在線考試系統(tǒng)；Python；Flask；自動閱卷

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）02-0047-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID） ：

0 引言

考試作為檢測學(xué)生學(xué)習(xí)成果的重要方式之一。線上考試系統(tǒng)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)考核方式，不僅能夠節(jié)省大量的人力和物力而且能夠更加客觀公正地閱卷。相對于紙質(zhì)試卷的批閱，機(jī)器評閱的速度更快且出錯(cuò)率極小，能夠減少大量重復(fù)且煩瑣的工作[1]。

本次研究以Python語言為基礎(chǔ)，通過Flask框架的MTV（Model View Template） 模式，結(jié)合前端框架Bootstrap 和Jquery技術(shù)設(shè)計(jì)的一套在線考試系統(tǒng)[2]。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

研究內(nèi)容：在線考試系統(tǒng)的角色有老師和學(xué)生。主要實(shí)現(xiàn)功能為：1）賬號管理包括但不限于登錄、注冊、密碼修改；2）設(shè)計(jì)及上傳題目和參考答案，題型包括選擇、簡答、論文等；3）限時(shí)答題；4）客觀題自動閱卷，主觀題人工閱卷；5）查看并下載批閱后的試卷及參考答案；6）成績可視化分析。

1 技術(shù)概述

1.1 Flask 框架

Flask是一個(gè)輕量級的Python Web框架，它提供了簡單而靈活的方式來構(gòu)建Web應(yīng)用程序。Flask基于Werkzeug WSGI工具包和Jinja2模板引擎能夠快速構(gòu)建Web應(yīng)用程序。Flask框架采用MTV的模式，即Model（模型） 、View（視圖） 、Template（模板） 來構(gòu)建系統(tǒng)[3]（圖2） 。使用該模式能將數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯和界面展示分離，使得各部分可以獨(dú)立進(jìn)行修改和優(yōu)化，提高了開發(fā)效率。由于三者之間職責(zé)明確，當(dāng)需要進(jìn)行修改或升級時(shí)，開發(fā)者可以更加聚焦于特定的模塊，從而降低了維護(hù)的難度和成本。模型、模板和視圖都被視為獨(dú)立的組件，可以在多個(gè)項(xiàng)目中重復(fù)使用，提高代碼的復(fù)用[4]。由于數(shù)據(jù)、網(wǎng)頁和后臺邏輯之間的互相解耦，某一部分的錯(cuò)誤不容易影響到其他部分，從而降低了整體的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 Bootstrap 框架

Bootstrap是一個(gè)流行的前端框架，它提供了一套用于構(gòu)建網(wǎng)站和Web應(yīng)用界面的HTML、CSS和JavaS?cript 組件[5]。Bootstrap 提供了響應(yīng)式的網(wǎng)頁設(shè)計(jì)框架，可以確保網(wǎng)站在不同設(shè)備上（如桌面電腦、平板電腦、智能手機(jī)） 都能夠良好地展示和使用。它同樣包含了大量常用的界面組件，如導(dǎo)航欄、按鈕、表單、模態(tài)框、輪播圖等，開發(fā)者可以直接使用這些組件來構(gòu)建網(wǎng)頁[6]。這樣能夠提高開發(fā)者的開發(fā)效率。

2 需求分析與數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)

2.1 功能需求分析

此系統(tǒng)分為五大主要的功能模塊，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.1.1 賬號管理

此模塊的功能包括學(xué)生賬號管理和教師賬號管理。教師和學(xué)生能夠?qū)ψ约旱馁~號信息進(jìn)行修改操作且教師能查看及修改學(xué)生的賬號信息。

2.1.2 題庫管理

此模塊的功能包括上傳、修改、刪除、查看試題及參考答案，管理試題。學(xué)生無此權(quán)限。

2.1.3 考試管理

此模塊的功能包括智能組卷、發(fā)布考試信息、修改考試時(shí)間、發(fā)布試卷等。

2.1.4 成績管理

此模塊的功能包括學(xué)生可查看個(gè)人歷次考試成績且教師能查看及修改所屬學(xué)生的成績，并對考試成績進(jìn)行可視化分析與匯總。

2.1.5 試卷管理

此模塊的功能包括學(xué)生和教師能夠下載和查看某一次的答題情況（包括參考答案） 。

2.2 數(shù)據(jù)庫整體設(shè)計(jì)

2.2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在線考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)主要分為7個(gè)實(shí)體，包括學(xué)生、教師、選擇題、簡答題、論文題、試卷、成績。學(xué)生實(shí)體的屬性有學(xué)號、姓名、性別、學(xué)院、專業(yè)、班級、密碼、聯(lián)系方式；教師實(shí)體的屬性有工號、姓名、性別、學(xué)院、密碼、聯(lián)系方式；選擇題實(shí)體的屬性有章節(jié)、題號、科目、題目、ABCD選項(xiàng)、參考答案；論文題實(shí)體的屬性有章節(jié)、題號、科目、題目、參考答案；試卷實(shí)體的屬性有試卷編號、組卷教師工號、考試科目、考試時(shí)間；成績實(shí)體的屬性有學(xué)號、姓名、試卷編號、科目、分?jǐn)?shù)。

2.2.2 表關(guān)系

上述七個(gè)實(shí)體中表與表之間的關(guān)系：對于教師表（表1） 和學(xué)生表，在一個(gè)班級中有多個(gè)教師且有多個(gè)學(xué)生，因此教師表和學(xué)生表為n∶m；對于學(xué)生表和成績表，一個(gè)學(xué)生可以參加多門考試，會有多個(gè)成績，因此學(xué)生表和成績表為1∶n；對于教師表和試卷表，一個(gè)老師可以發(fā)布多一套試卷，因此教師表和試卷表為1∶n；對于試卷表和題庫表，一套試卷包含多道題，題庫里的每道題也可出現(xiàn)在多個(gè)試卷中，因此試卷表和題庫表為n∶m。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 學(xué)生端

3.1.1 賬號注冊及登錄

在賬號的注冊及登錄界面，學(xué)生可根據(jù)已經(jīng)注冊的賬號及密碼進(jìn)行登錄[7]；如若賬號或密碼輸入錯(cuò)誤則會進(jìn)行相應(yīng)提示；如若未進(jìn)行注冊，可通過點(diǎn)擊注冊按鈕進(jìn)入賬號注冊界面填寫相關(guān)信息進(jìn)行注冊；如若忘記密碼，學(xué)生可通過點(diǎn)擊忘記密碼按鈕跳轉(zhuǎn)至賬號密碼修改界面進(jìn)行密碼的修改，注冊及修改成功后會自動跳轉(zhuǎn)到賬號登錄界面進(jìn)行賬號的登錄[8]。重置密碼功能能夠解決部分學(xué)生記不住密碼的問題，使得整個(gè)系統(tǒng)更加便捷。

3.1.2 個(gè)人信息

學(xué)生可查看和修改個(gè)人的基本信息，例如學(xué)生的姓名、性別、學(xué)院、專業(yè)、班級、密碼、聯(lián)系方式以及注銷賬號?？梢酝ㄟ^直接修改輸入框中的信息對學(xué)生的個(gè)人信息進(jìn)行修改。能夠靈活地變更學(xué)生信息，便于學(xué)生對自己基本信息的管理。

3.1.3 在線考試

學(xué)生可通過教師發(fā)布的考試入口開始考試?？荚嚱缑?，如圖4所示。

在考試界面的左下角，添加有考試倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)自動提交試卷。左側(cè)部分是題目序號，右側(cè)部分是對應(yīng)的每道題目，可通過點(diǎn)擊左側(cè)題目的序號使得右側(cè)顯示相應(yīng)的題目。如若存在未作答的題目，提交按鈕不生效，在作答完所有題目后點(diǎn)擊提交按鈕或者倒計(jì)時(shí)結(jié)束之后將自動提交結(jié)束考試。自動提交，避免了學(xué)生忘記提交的情況發(fā)生。

3.1.4 試卷查看

學(xué)生可通過試卷查看界面，點(diǎn)擊查看所有已作答的試卷信息，包括試卷的參考答案、解析，以及學(xué)生書寫的答案和考試成績?？梢酝ㄟ^導(dǎo)出功能，將試卷信息以pdf文件的方式導(dǎo)出。在已考試卷的列表清單中，每一條信息后面有查看和下載按鈕，通過此按鈕，可以查看學(xué)生已考試卷的答題情況，通過下載按鈕，可以將已考試卷通過pdf文件下載到本地中。

3.2 教師端

3.2.1 賬號注冊及登錄

在賬號登錄界面，教師可通過工號和密碼進(jìn)行登錄，根據(jù)已經(jīng)注冊的賬號及密碼進(jìn)行登錄；如若賬號或密碼輸入錯(cuò)誤則會進(jìn)行相應(yīng)提示；如若未進(jìn)行注冊，可通過點(diǎn)擊注冊按鈕進(jìn)入賬號注冊界面填寫相關(guān)信息進(jìn)行注冊；如若忘記密碼，教師可通過點(diǎn)擊忘記密碼按鈕跳轉(zhuǎn)至賬號密碼修改界面進(jìn)行密碼的修改，注冊及修改后會自動跳轉(zhuǎn)到賬號登錄界面進(jìn)行賬號的登錄。

3.2.2 信息管理

信息管理可分為教師信息管理和學(xué)生信息管理。教師信息管理主要是教師管理個(gè)人信息，如工號、密碼、姓名、性別、手機(jī)號碼等信息。學(xué)生信息管理主要是管理學(xué)生的個(gè)人信息，例如刪除某個(gè)學(xué)生信息、修改某個(gè)學(xué)生的信息等。

3.2.3 題庫構(gòu)建

教師可以通過題庫構(gòu)建界面分類的、有選擇性地向題庫加入不同類型的試題，教師同樣可以檢索題庫中的信息以及以pdf文件的方式導(dǎo)出篩選過后的題目或者題庫中所有的題目信息。

3.2.4 智能組卷

教師能夠通過此界面進(jìn)行智能組卷，提前選擇各個(gè)章節(jié)題目所占的比重，以及題目的類型，隨機(jī)從試題庫中抽取一定數(shù)量的題目組成試卷，并將生成的試卷分發(fā)到學(xué)生端，學(xué)生可通過接口加載試卷并進(jìn)行考試。

3.2.5 成績中心

成績中心匯總了所有學(xué)生所有考試的成績，以不同場次的考試分類展示。學(xué)生的考試成績，能夠以Excel文件從成績中心保存到本地?？蓪W(xué)生的學(xué)習(xí)情況有一個(gè)全面的了解，能夠提升教師的關(guān)注效率，幫助教師，更快更準(zhǔn)確地了解到學(xué)生成績的基本情況[9]。

在成績中心，根據(jù)學(xué)生考試的成績，生成學(xué)生的單科成績波動的折線圖，通過折線圖，能準(zhǔn)確了解學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)情況。也可通過餅圖的方式展示出整個(gè)班級不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)，通過不同的顏色來區(qū)分不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生及占比，教師能通過學(xué)生個(gè)人成績的折線圖和全班成績的分布圖，了解和分析學(xué)生個(gè)人及班級整體的掌握情況，以便教師做出教學(xué)調(diào)整。更加高效地教導(dǎo)學(xué)生。

3.2.5 閱卷

教師可通過閱卷界面對某一次考試的主觀題進(jìn)行批閱。教通過查看學(xué)生已考試卷列表選擇出要批閱的試卷，然后再對學(xué)生所答的題目進(jìn)行批閱并給出得分[10]。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)以Flask框架構(gòu)建的在線考試系統(tǒng)，在一定的程度上學(xué)生能夠在不限制場地，不限制時(shí)間實(shí)現(xiàn)在線考試、查看考卷和打印考卷。對于教師，該系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)進(jìn)行考卷發(fā)布、在線批改試卷、發(fā)布成績、查看學(xué)生成績、導(dǎo)入試題和自動化閱卷等功能。此系統(tǒng)能夠極大地減少教師的工作量以及更好地管理學(xué)生以及對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行考核。提高教師的工作效率[11]。同時(shí)能極大地抑制和減少作弊等情況的出現(xiàn)，能極大程度地保證公平公正的原則。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

基金項(xiàng)目：本課題得到鄭州地方高校急（特） 需專業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)項(xiàng)目：ZZLG202301；黃河科技學(xué)院校級教改項(xiàng)目，編號：kg233xm009