区块链技术:推动教育变革的新兴技术

冯 熳,陈 琳

江苏师范大学智慧教育研究中心,江苏 徐州 221116

·理论探索与实践·

区块链技术:推动教育变革的新兴技术

冯 熳,陈 琳

江苏师范大学智慧教育研究中心,江苏 徐州 221116

区块链技术是对互联网的革命性变革,各国群起而动纷纷投入区块链的相关研究,各界专家、学者可预见性地断定:“区块链”技术将是新一代互联网发展的方向.文章详细介绍了区块链技术的六大特征,即去中心化、可靠的信任机制、可加密、开源性、匿名性、可追溯性,并且通过分析这六大特点,介绍了区块链技术在教育大数据中的数据存储、数据保护、数据管理方面以及未来网络学习空间的发展;同时指出目前区块链技术发展受现行观念、制度、法律制约且技术薄弱,社会认可度较低等因素制约,但这些都难以阻挡区块链技术的快速发展之势,教育工作者应积极、主动应对这一技术可能对教育教学带来的影响和变革.

区块链;新兴技术;教育应用

区块链技术在金融界的率先应用,已引起社会各界以及各个领域的广泛关注。区块链是一种将区块串成链的数据结构,以点对点的去中心化方式实现数据传递,其核心技术支撑包括分布式账本、非对称加密算法以及智能合约等,是对互联网的革命性变革。而当今的社会早已离不开互联网,基于区块链技术在各个领域的应用必然会成为一种趋势。各界专家、学者早已发现区块链技术在各个领域的巨大内在潜力,并已纷纷展开研究。“区块链这一颠覆性的技术作为当下多种热门概念的交集,将在可预见的未来深刻地影响金融业在内的多个行业”。德勤中国华东区主管合伙人增顺福说,“对区块链的积极应对或是被动接受,也将导致各行业内部的重新洗牌[1]”。中关村管委会主任郭洪表示:“区块链是网络形态变革的第二批引擎,中关村企业凭借敏锐的洞察力,发现了新一代网络发展的巨大空间和机遇[2]。”更有学者认为,区块链技术是目前最有可能在未来10年中取代互联网的革命性技术[3]。

基于区块链技术应用的想象空间已经被无限打开,不仅仅是金融领域,区块链正逐渐扩展到金融行业以外,覆盖人类社会生活的各个方面,包括司法、医疗、物流等领域。比如:在医学领域,Gem(一家区块链企业)致力于构建一个全球化医疗保健综合体并为人们提供更加私人化以及更低费用的服务,该公司旗下的Gem Health正在探索区块链技术在医疗数据、理赔过程、药品供应链、健康网络、通用健康身份以及基因数据管理等方面的应用[4]。未来区块链在医疗上有很大的应用空间,比如:电子病历、DNA钱包、药物防伪、蛋白质折叠、区块链支付、基因数据分享、健康数据交互引用等。区块链技术是信息技术新的发展方向,并且在线学习也已经成为普遍现象,未来教育模式必然是传统教育和互联网教育的深度融合创新,于是,区块链技术在教育领域也必然存在巨大的发展空间。该文详细介绍了区块链技术的内涵及其特征,即具有去中心化、可靠的信任机制、可加密、匿名性、开源、可追溯等特性,并分析了区块链在教育大数据、网络学习空间中的应用以及在管理制度、技术、社会认可度等方面的挑战。

1 区块链技术的特征

区块链技术作为互联网发展的前沿趋势,将会释放不可想象的潜力,了解区块链的本质是将其应用实践的第一步。区块链技术是基于互联网的一种去中心化、具有可靠信任机制的新兴数据架构,它是靠网络中所有的节点共同拥有、管理和监督的数据库,不接受单一方面的控制。区块链具有去中心化、可靠的信任机制、加密、开源、匿名性、可追溯性等特点。

1.1 去中心化

现阶段,互联网中需要一个中心服务器来连接互联网中的各个节点,这样就会存在一个很大的问题:如果中心服务器出现问题,云端数据库也将停止更新数据。而区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施,没有中心管制,除了自成一体的区块链本身,通过分布式核算和存储,各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。一个节点出现问题,其他节点会继续交易数据的验证和存储[5]。也就是说,互联网中各个节点的所有权利和义务都是相等的,任何一个节点停止工作,都不会影响整个系统的运行。

如今,物联网存在海量资源和数据,区块链技术使得这些设备的运行环境是去中心化的,各节点彼此相连接,自我管理,无需人工维护,形成分布式云网络,减少了中间环节,提高了各节点间传递效率。

1.2 可靠的信任机制

区块链技术通过去中心化的运行环境实现了各节点间的信息传递,但是要打造这样一种分布式云网络,就得解决节点信任问题,这对于潜在数量在百亿级的联网设备而言,几乎不能做到,而区块链技术可以完满地解决这个问题。据悉,蓝色巨人IBM已经在做相关研发和投入。不仅如此,第三方作为信任中心,使得互联网中各个节点间缺乏信任,可能需要更多的数据来获得信任,增加了不必要的麻烦。而区块链技术实现了点与点之间的直接传递。

区块链是互联网的终极模式,能够在交互双方未建立信任关系的情况下,达成交互并无需担心交互信息被篡改的问题。区块链技术所存储的数据有能力在网络世界中提供可信任的永久数据备份存档,完全公开透明。基于区块链技术的信任机制并非不信任,而是建立在共识机制的基础上,达成信任。

1.3 加密,具有高度的安全性能

区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密,同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击,保证区块链数据不可篡改和不可伪造,因而具有较高的安全性,即便极强的CPU对其进行攻击,也很难攻破。区块链技术通过加密算法形成的约定,制定了强制性的规则,缔造了超出人为因素的信任纽带[6]。

1.4 开源性

区块链技术基础是开源的,除了交互各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人开放,任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用,因此整个系统信息高度透明[7]。

区块链技术的开源性体现在互联网环境下,其运行规则是公开透明的,不仅如此,其信息也是不可篡改的。例如:在网络金融中,交易双方A和B进行一笔5 000元的金钱交易,在基于区块链技术的环境中就会出现在某个时间点,A和B之间进行了一笔价值5 000元的交易记录,且这条交易是永久保存的,这笔交易是互联网中所有节点都可见的,而A和B的个人信息并未公开。

1.5 匿名性

除非有法律规范要求,单从技术上来讲,各区块节点的身份信息不需要公开或验证,信息传递可以匿名进行。区块链技术在共识机制之下,可以实现各节点间匿名传递信息,满足了个人心理需求。这不仅满足节点的个性化需求,而且增强各节点间的信任。

1.6 可追溯性

区块链从字面上理解,就是将各节点所形成的区块连接成一条长链。在基于区块链技术的互联网环境中,各节点、用户在与其他用户进行交易或自己产生某种行为后,区块链会根据用户的IP地址对其进行标记,并将数据存储在各区块中,从而将各区块连成长链。区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据,从而为数据增加了时间维度,具有极强的可验证性和可追溯性[7]。

综上所述,区块链通过去中心化的机构建立各节点间可信任的机制,通过对各节点上数据进行加密从而保证数据安全,通过对带时间戳的链式区块可追溯互联网中所产生的行为,除此之外,区块链使得任何人均可看到互联网中所产生的数据(除被加密的数据),各个节点可匿名。

假如将信视为区块链,那么每个信件就是一个数据区块。区块链技术就可以做以下理解:一是去中心化。即没有中心机构邮局来发行,在互联网环境中也没有中心设备进行管理,传信双方作为节点直接进行信件传递。二是可靠的信任机制。即双方在共识机制的信任下,双方已认同传递是一封信,可以互相传递,而非其他。三是可加密。即信件传递双方的个人信息通过密码学中的方法对其进行加密,保证个人私有信息受到保护。四是开源性。即在区块链技术中的各节点均可看到该信件双方的这笔传递信息,数据完全透明。五是匿名性。这点就如同传统中建议箱的作用,信件持有者可匿名对其他节点传递该信件。六是可追溯性。即区块链已将信件持有双方所传递信件的行为盖上了时间戳,随时可以查询该行为的所有数据。

2 区块链技术有助于推进教育信息化发展

区块链技术在金融领域早已被发现其巨大价值,并且实际证明,区块链技术确实给金融业带来了新的发展。同时,区块链也并非是教育的“过客”,其在大数据应用、网络学习空间构建中也极具优势。

2.1 区块链技术在大数据中的应用

大数据时代,数字数据产生数量巨大,且增长速度迅猛。例如:谷歌公司每天要处理超过24PB数据,其数据处理量是美国国家图书馆所有纸质出版物所含数据量的上千倍[8]。大数据正以惊人的速度改变着人类的生活方式、思维方式和工作方式,而教育大数据更是给教师带来了全新的视野,教师通过在线学习平台、移动学习终端等设备对学生所产生的海量数据进行挖掘,从而找出其中的规律。

然而,大数据时代使得在线学习、移动学习中,学生会产生大量的学习行为数据,这些数据的存储、保护、管理对技术要求相当高。区块链技术是基于一种去中心化,无需信任的数据真实性保障方法,给大数据中数据存储、数据保护、数据管理等方面均带来无限的光明。

2.2 区块链技术在数据存储中的应用

大数据时代,互联网中学生学习行为数据产生量已超乎人的想象。目前,特别对性能和容量要求较高的架构和算法也难以实现如此海量的数据量。区块链技术不仅实现了海量数据的存储,而且可对数据进行真实性保护,实现极高的信息抗篡改安全性。

不仅如此,海量数据存储不需要中心服务器,降低了传统模式下对于中心服务器的维护和优化成本,减少了系统中心化带来的风险。大数据时代,微博、微信、QQ等各种社交软件,中国大学MOOC、网易云课堂等都早已能提供学习者学习的环境。那么,网络学习环境下学习者产生的海量数据直接储存于去中心化的区块链上,学生对于某一模块的点击率、互动交流情况、作业提交、学生互评等,区块链不仅可精准有序地将其存储于区块中,而且可将这些数据盖上带有时间戳的印章。教育工作者可以随时查询学习者的学习行为、分析数据,更好地发现数据中隐藏的规律。与以往不同的是,不是只有后台管理者才能看到学生的一系列行为,而是在区块链中的每一个节点(参与者)都能看到区块中所存储的数据,实现了数据的高度透明。索尼全球教育中心已经研发出能够运用区块链来储存教育数据,并且加密的与服务方和第三方分享的技术。也就是说,学习者可自由安排学习行为、参加考试、学习课程,其学习数据储存于系统中真实可见、永久存储且不可更改。

2.3 区块链技术在数据保护中的应用

区块链技术以分布式数据库的形式,使得每个节点上的用户都能获得一份完整的数据库备份,一旦某种行为被记录到区块链上,该信息就被永久地储存起来,不仅如此,只有当某个节点控制整个系统中超过51%的节点以后[9],数据库才可能被修改,因此区块链中各数据具有超强的可靠度,数据库中各节点越多,该系统中的数据安全性也越高[10]。

区块链技术利用密码学技术将数据进行加密,数据在加密过程中,实际上并不是给多媒体数据的整体加密,而是紧紧通过加密获取的数据指纹来标识一个数据集[11],如此说来,对数据加密也并不影响数据提取的效率。于是,在基于网络的学习情境中,学习者可以将自己的学习过程产生的数据进行加密,不必再顾虑隐私泄露问题,真正保护了学习者切身利益。

2.4 区块链技术在数据管理中的应用

在传统的数据管理中,由中心机构对其进行综合管控,成本较高、效率较低,而且该中心机构一旦瘫痪,该系统中的所有节点都停止运行,显然目前的互联网系统存在很大问题。而区块链技术运用去中心化的系统管理,系统中各节点两两之间直接交互,每个节点对系统维护负有责任,大大降低了成本,减轻了系统管理负担。那么,互联网环境下,学习者无需通过平台后台审核,就可直接与其他学习者直接互动,学习者有责任共同维护该学习系统。

还有,大数据确实给教育提供了海量的数据信息,然而事实上,互联网公司都会宣称互联网本质是共享、透明、去中心化。可是,每个教育平台都不会把自己掌握的大数据作为该企业的资源,他们和社会是不会分享的。教育工作者很难从教育平台中获得学生的学习情况,又何来指导教学实践呢?在基于区块链技术的平台上,不仅教师可以获取学生的各种学习行为、数据外,而且学生自己也可获取、管理自己的信息。区块链可以追踪学习者的每一个行为,例如点击某模块的次数,模块与模块之间跳转情况,真真切切让教育工作者挖掘教育数据,让学生真实了解自己的学习行为。

2.5 区块链技术在网络学习空间中的应用

区块链技术不仅在金融领域存在潜在的应用价值,物联网、智能设备、医疗、教学、档案、司法、版权,甚至家庭娱乐,都将依赖于区块链技术的发展[5]。在教育领域,区块链技术不仅在教育大数据中占尽优势,在未来网络学习空间中也定是必备技术。

习近平主席2015年12月在世界互联网大会上提出,要构建网络空间命运共同体,在开放的需求上,中国要建立与大国实力相匹配的网络空间和地位,掌握网络空间的话语权。现在,互联网已经把网络空间、人与人、机构与机构、国家与国家的关系数字化,区块链可以使网络空间的关系更加多极化、多中心化。区块链不仅是网络空间重要的组成部分,重要的基础设施和技术支撑,也是未来网络空间治理的重要抓手。为了推动中关村区块链产业的发展,提升我国区块链整体水平,相关人士联合了国内研究、开发、应用、标准、专利等多领域的机构、专家、领军企业和区块链的创始企业一起成立了中关村区块链产业联盟。以期推动中国区块链行业的标准建立和未来资源的共享。

区块链是互联网TCP/IP底层协议的升级版,是未来网络空间基础设施的新高地,是构建未来网络空间的关键技术。基于区块链技术的网络学习空间,依靠去中心化的数据架构,实现学习者直接互通,依赖加密技术保证学习者个人隐私,依赖默认共识机制消除信任问题,开辟全新的个人网络学习环境,满足学生个性化学习的需求。在该环境中,学习者可采用匿名方式参与各种学习活动、隐藏以真实姓名为名义的各种学习行为,还可将涉及自己隐私、个人信息的数据进行加密,保证学生的个人权益。系统中的学习行为数据公开透明,系统中的每个用户均可根据需要获取到未加密的数据集,极大地为教师等教育工作者提供便利,学生也可获取自己的行为数据了解自己的学习情况,从而找出更适合自己的学习模式和方法,提高学习效率。教师、学习者亦可通过追溯某一行为数据,了解某一行为具体发生的时间、地点、内容等详细资料,更好地为分析教学活动提供数据指导。区块链为教师、学生、教育工作者等搭建起了一个安全、可靠、互相信任的技术平台,每个节点有责任、有义务共同承担起系统的维护、管理,促进网络学习环境下学习模式的发展。国内的喵爪机构已经应用区块链技术,通过喵爪币众筹AltSchool的方式创建了可以为每个孩子提供定制学习服务、以项目为导向的自适应学习社区—极客豆学院。它可以为每个孩子确定全年的学习目标并细化为每周都会更新的游戏清单,学生可每天在清单上挑选不同的项目学习,从而实现个性成长[12]。

3 区块链技术应用于教育行业面临的挑战

区块链作为新兴技术,具有广泛的应用前景。那么,应用于教育领域,必然会存在一系列的问题和挑战。然而,受现行观念、制度、技术、安全等限制,区块链技术在教育领域大面积推广还需要很长时间。目前,教育技术学者最应该做的是跨越眼前的障碍,克服技术、安全、认可度、接受度等问题,促使区块链技术更好地应用于教育行业。

3.1 受到现行观念、制度、法律制约

即使是区块链应用最成熟的比特币,不同国家持有态度也不相同,不可避免地阻碍了区块链技术的应用与发展。区块链去中心化、自我管理、集体维护的特性颠覆了人们目前的生产生活方式,淡化了国家、监管概念,冲击了现行法律安排[13]。区块链仍处于初级阶段,在制度、理论方面均亟待发展,在某种程度上,其与目前监管制度相悖,我们仍需花费大量时间、精力解决这类问题。

区块链技术应用于教育行业,首先必须加强与监管部门的沟通,协商、探讨如何在满足监管部门要求的情况下应用区块链,积极取得监管部门的认可和支持,在不违反国家制度和规定的情况下,积极推进区块链技术在教育领用的应用发展,开辟教育新天地。

3.2 技术层面亟待提高

区块链技术虽然可以靠加密技术保护数据的隐私,然而由于刚刚兴起,其安全可靠的技术支撑仍未到达成熟的地步。在金融货币中,时有发生丢失和失窃等安全事件,那是否教育领域也存在这样的现象,我们不得而知。区块链技术对技术要求甚高,需要投入大量资金搭建数据库,当面对巨额的投资时,某些公司企业便会失去动力,降低了市场对于区块链的接受度。这样的现象,势必会打击我们应用区块链技术的积极性。

发现问题,解决问题才是教育研究者应有的态度。区块链技术架构对技术要求高显然会出现困难,然而如今科学技术发展如此迅猛,目前,已有企业公司投入区块链技术研究,未来,技术问题定会解决。而目前,作为教育研究者,我们的视线应更加集中于区块链未来发展前景中,更好地将区块链应用于教育教学。

3.3 社会认可度、接受度仍须提升

教育技术学领域应用新兴技术于教学中,始终未能逃脱“技术循环怪圈”,面对新兴技术,起初只有少数几位教育工作者能窥探出其中的光明前景,而多数人并未意识到其发展前景,加之目前技术尚未成熟,部分研究者心生疑虑。面对巨额的投资,更是让一些态度积极的研究者望而却步。

目前,对于区块链技术的社会认可度、接受度较低,只是有少数知道区块链技术,极少数教育工作者了解数据库技术,对于区块链的研究也只是停留在知道、了解的层面,并未深入研究和探讨。

而要实现区块链技术大规模应用,就要实现从上到下、由下往上的全方位覆盖。教育领导者要从思想上认识到区块链的重要性,教育管理者积极辅助领导者,教师积极响应,大力宣传,积极开展教育培训,让更多的教师、教育工作者了解区块链,完善区块链应用于教育的教学模式以及评价模式。

在线学习已经成为趋势,并且已经呈现出其巨大的影响力,未来区块链势必将成为又一推动信息化教学变革的颠覆性技术。互联网＋教育中涉及大量的数据上传,利用区块链技术可以有效地防治数据篡改,并增强数据保护、降低了系统维护、管理成本。

目前为止,媒体关注度越来越高,国内专家学者对于区块链的专业研究也越来越多,然而,作为互联网＋时代新方向的区块链技术,仍然处于起步阶段,何时能真正应用于教育行业,效果如何,都需要时间的验证。面对区块链在教育行业中的未来,我们的态度应该是辩证对待,理性地面对这一新兴技术:既要积极主动地改善线上教育存在的问题,又要勤于研究,完善区块链管理制度等。

总之,对于教育机构来讲,区块链技术既是机遇又是挑战,在国内外普遍关注区块链技术应用的大背景下,各机构应该密切关注基于区块链技术的研究方向和应用成果,积极参与到监管部门组织的研究和标准规则制定中[14],加强与监管机构的沟通和交流,从思想到行动等各方面做好准备,积极应对区块链技术可能给教育教学带来的影响和变革,努力探索区块链技术的教育应用。

[1]郑悦.区块链技术场景化[J].IT经理世界,2016(Z2):18-19

[2]习牧歌.迎接新机遇,中关村区块链产业联盟成立[J].中关村,2016(3):48-49

[3]丁未.基于区块链技术的仪器数据管理创新系统[J].中国仪器仪表,2015(10):15-17

[4]付海天.神奇的区块链越来越火,它在医疗领域都有哪些应用场景?[EB/OL].https://www.huxiu.com/article/152679/,2017-09-30

[5]蒋润祥,魏长江.区块链的应用进展与价值探讨[J].甘肃金融,2016(2):19-21

[6]邓迪.数字货币的前奏[J].金融博览,2016(3):9-10

[7]袁勇,王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报,2016(4):481-494

[8]金陵.大数据与信息化教学变革[J].中国电化教育,2013(10):8-13

[9]孙杰贤.准备“颠覆一切”的区块链[J].中国信息化,2016(4):64-66

[10]张保军.对区块链技术在银行中应用的思考[J].中国金融电脑,2016(9):47-48

[11]李绍民,姚远.区块链多媒体数据版权保护方法研究[J].科技资讯,2015(35):13,15

[12]杨现民,李新,吴焕庆,等.区块链技术在教育领域的应用模式与现实挑战[J].现代远程教育研究,2017(2):34-45

[13]程华,杨云志.区块链发展趋势与商业银行应对策略研究[J].金融监管研究,2016(6):73-91

[14]林晓轩.区块链技术在金融业的应用[J].中国金融,2016(8):17-18

Blockchain technology:The emerging technology of promoting educational transformation

Feng Man,Chen Lin
Research Center of Wisdom Education,Jiangsu Normal University,Xuzhou 221116,China

Blockchain technology is a revolutionary transformation of the Internet.Many countries have invested in research and experts and scholars of various fields make a foreseeable assertion:＂Blockchain technology will be the development direction of the new-generation Internet.This paper makes a detailed introduction to the six characteristics of blockchain technology,that is,decenterization,reliable trust mechanism,encryption,open source,anonymity and traceability.By analyzing these six features,it discusses the development of blockchain technology in educational data storage,data protection,data management and future network learning space.It also points out that the current development of blockchain technology is restricted by such factors as existing concepts,systems,laws and regulations,as well as poor social recognition.However,these factors can hardly hold back the rapid development of blockchain technology and educators should take the initiative to face the possible impacts and transformation of the technology on education and teaching.

blockchain technology;emerging technology;educational application

G40-057

A

1004-5287(2017)06-0613-05

:10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201706001

国家社会科学基金教育学国家一般课题“信息化全面推动教育现代化的战略、路径与策略研究”(BCA160054)的阶段性研究成果;该文为江苏高校哲学社会科学重点研究基地重大招标课题“信息时代智慧教育理论体系建构研究”(2015JDXM020)

2017-10-18

冯熳(1993-),女,河北保定人,硕士研究生在读,主要研究方向:智慧教育,教育信息化。