基于区块链理念的数字化教育资源共享模式的构建研究

沈丹丹

岭南师范学院教师教育学院， 广东 湛江 524048

数字化教育资源包括数字化硬件资源和数字化软件资源两部分。数字化硬件资源通常是指教育过程所使用的数字化硬件设备，如数码照相机、数码摄像机、视频展示台、投影仪、计算机等；而数字化软件资源是指教育过程中应用的教学软件、视音频、课件、在线课程、数字期刊等[1]。该研究中的数字化教育资源主要是指数字化软件资源。随着教育信息化进程的不断深入，数字化教育资源在教学中得到越来越多的应用。《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》认为，实施优质数字化教育资源建设与共享是推进教育信息化的基础工程和关键环节[2]。教育部于2018年4月在《教育信息化2.0行动计划》中也提出了实施教育大资源共享计划，推进开放教育资源汇聚共享，打破数字化教育资源开发利用的传统壁垒，为学校和学习者提供大量合适的学习资源。为此，构建一种新的数字化教育资源共享模式具有一定的价值和意义。

1 数字化教育资源共享存在的问题

在教育信息化2.0背景下，数字化教育资源的建设和共享虽然取得了较大进展，但还存在着诸多问题，主要表现在以下几个方面：

1.1 优质资源相对匮乏

经过多年建设，数字化教育资源虽已取得不少经验和成就，但优质资源还存在相对匮乏的状态。由于地理条件以及环境限制，偏远地区特别是农村中、小学校难以获得多样化的优质教育资源，导致教学点教育资源匮乏。农村学校的教师普遍只能依靠一支粉笔、一块黑板和一本教材，通过单一的讲授方式对学生开展教学，在教学过程中难以通过多样化的教学手段有效激发学生的学习兴趣，导致学生的学习积极性普遍不高。

1.2 共享意识不足

如果思想观念上的共享意识不足，缺乏协同共享理念，就会影响数字化教育资源共享的效果。调查发现，数字化教育资源在共享时，行政管理部门考虑的是当地利益的最大化，学校考虑的是自身学校的独特优势和利益最大化。即便有一定的共享意识，但在共享自身优质数字化教育资源时，仍会保留核心资源。如果不能从思想意识和理念上改变相关主体对数字化教育资源共享的认识，激发相关主体共享优质数字化教育资源的热情，就会影响资源共享的效果。

1.3 资源产权保护难

在信息技术高度发达的网络时代，数字化教育资源共享给大家带来了极大便利。虽然我国已经出台了关于知识产权保护的法律和法规，但由于大部分人缺乏知识产权保护意识，对可能受到侵权不加防范，形成了对他人资源不按照正常途径使用，对产权拥有人的权利造成损害。因此，一些培训机构或学校教师不愿将自己独有的数字化教育资源与他人分享，抑制了优质教育资源的共享力度。为此，如何保护数字化教育资源的产权问题就显得尤为重要。

1.4 共享技术存在障碍

随着计算机、网络等硬件和软件技术的快速发展，数字化教育资源共享在技术上得到了有力支撑，但要实现所有用户全面、高效和畅通无阻地共享，仍然存在技术障碍。比如：资源建设尚未形成统一的规范和标准，导致多个组织机构或群体同时建设同一教育资源，重复现象严重；另外，教育资源共享中面临的安全问题仍未得到完全解决，诸如计算机病毒、网络黑客等的侵袭，都可能对教育资源带来巨大的威胁[3]。因此，需要一种新型的共享技术，为数字化教育资源共享保驾护航。

1.5 动态监测和评价体系缺乏

动态监测和评价体系的运用可以反映出共享中存在的政策问题，现行的共享制度是否合理，哪些地方需要完善和改进，以便更清楚地了解数字化教育资源的共享现状，为进一步推动数字化教育资源共享提供参考。目前，数字化教育资源共享中明显缺乏动态监测和评价体系，使共享成果得不到及时考核，影响了资源共享的推进程度，也给数字化教育资源共享的管理带来了很多困难。

2 区块链的概念及特点

2.1 区块链的概念

区块链(block chain)的概念由中本聪(Satoshi Na- kamoto)于2008年11月首次在《比特币：一种点对点的电子现金系统》一文中提出。2017年5月16日，国内首个区块链标准《区块链参考架构》正式发布，该标准对区块链术语进行了明确界定：“区块链是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，实现和管理事务处理的模式”[4]。

为此，我们认为，区块链是通过去中心化和去信任的方式，集体共同维护一个可靠数据库的技术方案[5]。区块链是一种分布式数据存储模式，它本身是一串使用密码学相关联所产生的数据块，每个数据块包含了一次网络交易的相关信息，用于验证信息的有效性(防伪)和生成下一个区块，也可以说它是储存加密货币(例如比特币)交易记录的“公共账本”。一个节点一旦加入区块链网络中心，该节点便享有同其他所有节点完全一样的权利与义务，这就是区块链的共享。

2.2 区块链的主要特点

区块链是基于互联网时代的分布式数据储存、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的创新应用[6]。主要有以下几个特点：

2.2.1去中心化区块链本质上是一个去中心化的数据库，它使用分布式核算和存储，没有中心化的硬件或管理机构。任何节点的权利和义务都是相同的，任何一节点停止工作都不会影响系统整体的运行[7]。去中心化使节点之间的交互和共享更加自主化、简单化，如果有大量交易同时进行，就节约很多时间，提高效率。

2.2.2安全可靠在区块链系统中，任意节点都能用计算能力进行投票，一旦某一信息得到承认的结果超过半数节点，那么这一信息就能经过验证并添加至区块链，永久存储起来。即使遭遇严重的黑客攻击，只要黑客控制的节点数不超过节点总数的一半，系统就仍能正常运行，数据也不会被篡改。因此，区块链中的数据具有极高的稳定性和可靠性。

2.2.3去信任化传统的数据交换是基于信任的，尽管信息中心有大量信息，但从中可获取的信息却极为有限，导致大量数据被浪费和隐藏。而区块链系统中的单个节点在交换数据时不需要彼此信任，因为区块链系统的运行规则和数据内容是公开透明的，节点之间不能也无法在系统的规则范围内相互欺骗。

2.2.4开放性区块链系统是开放的，除了每个节点的私有信息和具有特殊权限要求的信息被加密外，其他数据对所有人公开。任何人或节点都可通过公开的接口上传资源、查询区块链数据记录或完善相关应用程序。因此，整个区块链系统具有开放性。

2.2.5集体维护在中心化网络结构下，系统的运行依赖于系统中心平台的维护和经营。而区块链则构建了一整套协议机制，系统中的数据块由系统中具有维护功能的节点来共同维护，具有维护功能的这些节点可由任何人参与。每个节点不仅参与记录数据，同时也验证其他节点记录结果的正确性，提高系统维护的效率，降低系统维护的成本。

2.2.6匿名性由于节点之间的信息交换遵循固定的算法，数据交互由区块链中的程序规则自动执行，不需相互信任。因此，节点双方不需公开身份让对方信任自己，这样可以充分保护个人隐私，也可有效积累个人信用。

3 区块链在教育领域的研究现状及启示

《“十三五”国家信息化规划》将区块链纳入新技术范畴并作前沿布局，《中国区块链技术和应用发展白皮书(2018)》总结了典型的区块链应用需求。区块链作为一种新兴的应用模式，有着广泛的应用价值，但在教育中的应用还处于萌芽时期，已有研究不多。

3.1 区块链在教育领域的研究现状

区块链技术在金融领域的成功应用，引发了国内一些学者开始关注并探讨区块链技术在教育领域的应用。例如：金义富从教育资源建设、教学过程评价和教育投入产出等方面探讨了教育领域对区块链技术的需求，构建了“区块链+教育”体系框架，提出了一种通用教育经历区块链UEEB系统[8]；杨现民、李新借鉴金融领域区块链应用的经验，提出了区块链在教育领域的六大应用模式：建立个体学信大数据、打造智能化教育淘宝平台、开发学位证书系统、构建开放教育资源新生态、实现网络学习社区“自组织”运行以及开发去中心化教育系统[9]；全立新等通过对区块链技术的研究，设计了一种开放的、去中心化的资源流通模式，即双区块链结合智能合约的模式[10]；李新等以区块链技术为底层技术构建了开放教育资源分布式管理平台[11]；刘丰源等采用区块链的网络拓扑结构，借鉴区块链的共识验证技术，设计了包含资源存储层、资源评估层、资源互连层的教育资源共享框架[12]。

由此可见，区块链技术已逐渐融入到教育领域，利用区块链的独特技术优势重构数字化教育资源共享模式的新生态已成为可能。

3.2 区块链对数字化教育资源共享的启示

目前，数字化教育资源共享仍存在诸多问题，而区块链理念在教育教学中的应用无疑有着积极的现实意义，对促进数字化教育资源共享模式的建设具有一定的启示。

3.2.1提供优质数字化教育资源区块链的智能合约与共识机制为数字化教育资源网络认证机制的构建提供了有力保障。教育资源开发者基于此网络认证机制可将资源上传到云端平台，利用非对称加密算法对数字化教育资源进行加密，并将之存放在区块中，然后将教育资源区块向全网广播并等待认证，超过51%的节点达成共识，通过认证，再对教育资源区块加盖时间戳并在网络中以P2P模式流通。网络认证机制中的认证、流转、共享环节均由区块链的智能合约自动完成，每个节点上的资源用户共同认证新上传数字化教育资源的应用价值[10]。基于区块链技术的数字化教育资源网络认证机制可以避免劣质教育资源的产生，能有效提升数字化教育资源的质量。

3.2.2加强数字化教育资源版权保护资源上传者可将数字化教育资源的版权信息和交易信息均记录在区块链上。基于区块链的开放性和透明性，资源使用者可随时随地查找、追踪或获取任何数字化教育资源的创建信息，如资源创建者、创建时间、资源类型等内容，这有助于从源头上保护教育资源的版权。因此，利用区块链技术的可追溯性，能实现对教育资源的版权保护，解决知识产权纠纷问题。

3.2.3提高数字化教育资源共享效率基于区块链技术的去中心化特点，以往学习者与学习内容传播者之间信息交流不对称的现象得到改善。分布式账本技术实现了数字化教育资源的自由流通和用户之间的点对点交易，学习者跳过了中间机构，直接访问教育资源，提高数字化教育资源的共享效率，减少交易成本，使学习者可以用更少的成本获得优质教育资源，解决数字鸿沟和资源孤岛问题。

3.2.4实现数字化教育资源共享自动化区块链中智能合约的透明化和智能化等特性，可实现数字化教育资源上传、认证、流通和共享工作自动化完成。另外，教育智能合约的有效利用可支持构建一个高效智能、“自组织”运行的网络学习社区，自动过滤掉与学习主题不相关的信息，营造积极向上的学习环境[11]。因此，基于教育智能合约构建的教育资源共享系统，能对数字化教育资源管理带来变革，实现资源管理的智能化和自动化。

4 基于区块链理念的数字化教育资源共享模式的构建

4.1 基于区块链理念的数字化教育资源共享框架

依据教育资源传播方式的不同，教育资源共享模式主要分为两种：有中心模式和无中心模式。有中心模式的资源管理可做共享内容的备份和公证，集中监管，管理程度较高；无中心模式是去中心化，点对点即可共享，简单方便，数据安全性较高。区块链是运行于对等网络之上的，基于区块链的数字化教育资源共享框架是基于这两种模式的优势，遵从无中心结构而创建的，如图1所示。

图1 基于区块链理念的数字化教育资源共享框架

基于区块链理念的数字化教育资源共享须打破传统资源共享壁垒，实现教育资源在学校、机构或个人之间点对点流通。图1中节点的主体可以是学校教师、培训结构或任何学习者，以区块链为底层技术，通过共识机制和智能合约自动实现数字化教育资源的获取、上传或更新。区块链分为私有链、联盟链和公有链三种，不同种类的区块链使用的共识机制不同[13]。该研究构建的数字化教育资源共享框架具有联盟链的性质，适用于区域数字化教育资源的共建与共享。

4.2 基于区块链理念的数字化教育资源共享模式

“互联网+教育”是教育发展与变革的总体趋势，其目的是应用互联网思维和技术实现教育体系的根本性变革，而数字化教育资源共享模式的改变有助于推动教育体系的变革。区块链技术对构建生态型教育资源共享模式发挥着重要作用，图2分别从数据记录、资源交易、资源共享和资源管理四个层面，构建了基于区块链理念的数字化教育资源共享模式。

图2 基于区块链理念的数字化教育资源共享模式

4.2.1基于数据记录层面建立个人资源学习大数据基于区块链理念，学习者的学习过程可用分布式方式进行记录和存储。任何教育培训机构或学校教师均可跨系统或跨平台地记录学习者的学习过程和结果，并永久保存在云服务器，形成个人资源学习大数据。学校教师可根据学生的个人资源学习大数据，了解学生的学习风格，正确评估学生的学习效果，有助于教师因材施教，开展个别化教学。此外，学生在教育培训机构学习时，培训教师也可以通过合法渠道查询、获取学生的任何学习数据，如国内的喵爪教育机构根据学生的档案信息，精准评估学生与培训内容间的匹配度，为学生定制个性化的学习目标和培训内容，实现学生的个性化培养。

4.2.2基于资源交易层面实现资源交易智能化通过嵌入教育智能合约，构建教育智能交易系统。该系统中各种学习资源的购买、使用、支付等工作均由系统自动完成，同时，购买记录不能伪造、真实有效，所有的交易数据都将被永久保存，可随时被追踪、查询，确保交易的安全可靠。学习者可根据自己的实际情况选择恰当的学习资源和服务，如知识点微课、重难点讲授等，系统会根据学习者的学习需求自动将对应的学习资源发送给学习者，该资源的物流信息将被智能合约追踪、记录，当学习者确认收到学习资源时系统自动完成支付，所有教育资源和服务均可以根据学习者的个性需求实现点对点交易[14]。

4.2.3基于资源共享层面构建教育资源共享新生态数字化教育资源的快速发展为世界各地的教育工作者和学习者提供了大量免费开放的教育资源，但同时也面临着许多问题，如资源产权保护难、共享成本高、资源质量参差不齐等。为此，基于区块链理念构建优质、可靠、智能化的数字化教育资源共享新生态，成为当前教育资源共享领域发展的迫切需求。利用区块链的非对称加密算法保护教育资源版权；利用区块链技术的去中心化节省中心平台的维护和管理成本；利用区块链的分布式账本技术实现点对点的传播方式，提高教育资源的共享效率；基于区块链的智能合约与共识机制构建教育资源网络认证机制，实现优质教育资源的传播，从而形成基于区块链理念的数字化教育资源共享的新生态。

4.2.4基于资源管理层面创建教育资源管理系统随着数字化教育资源数量和类型的爆发式增长，如何监管和获取高质量的教育资源尤为重要。教育资源管理系统的主要功能是对数字化教育资源质量进行评价和动态监测，并有效整合各类教育资源。该系统利用智能合约技术，基于评估标准对数字化教育资源自动监管，实现对教育资源的有效评价和动态监控，提高教育资源的监管效率。另外，该系统可以将网上零散的、具有语义关联的教育资源进行整合，以专家知识树的形式，构建领域知识体系，节省数字化教育资源检索和获取的时间。同时，该系统可根据用户需求和教育资源的使用记录数据，建立学生模型和教师模型，以便动态调整教学方案，实现个别化教学。

5 总结

区块链技术的发展与应用，为教育教学变革提供了新的技术基础和应用模式，为区域教育资源共享的实时性、一致性和相互信任提供了机遇，解决了免费资源或付费资源共享中存在的诸多难题，但仍面临一些挑战，如推广运行难、资源版权模糊、资源存储空间不足、隐私保护仍有风险等。为此，基于区块链理念的数字化教育资源共享模式的实施任重而道远，需要政府、学校、教育机构、学习者等多方面通力配合，加大对资金、技术和人才等的投入，克服技术难题和利益壁垒，提高数字化教育资源共享的质量和效率，扩大优质教育资源的覆盖面，满足学习者的个性化需求。