区块链技术在教育领域应用的SWOT分析*

王梦豪 曹 蕾

（西华师范大学 教育学院，四川 南充 637000）

一、引言

随着“比特币”价值的不断攀升，基于其底层的区块链技术也逐渐被市场和资本重视起来，与之相关的应用开始快速发展。《福布斯》商业杂志对区块链进行了相关评价，将区块链定义为“通过新的技术方式来使人类生活方式进行巨大改变的互联网技术”。除此以外，区块链技术不仅仅局限在金融服务行业，其去透明化、不可篡改等特征也适应于教育教学领域中的学信认证体制、管理、产学合作等方面，未来将会对教育领域的发展产生重要的价值和意义。

在传统教学环境下，教育机构在教育教学过程中对学习者活动的管理与取得的成果进行认证核查等方面，并没有形成完善的体系与规则，甚至没有引起教育机构的重视。由于验证方式传统且过于繁琐，又缺乏相关的资源和能力，使得教育机构一直无法实时更新或验证学习者知识技能的掌握程度，也难以去证实学习者成绩的真实性。一些教育工作者在对这个问题进行研究探索的过程中发现，去中心、去信任、无法篡改等特点的区块链技术能够弥补教育教学过程中存在的问题和缺陷。将区块链技术与教育相结合进而解决教育教学工作中的难题，经过相应的分析与讨论，提出了一些运用区块链技术来辅助在教育教学。对其现有的模式进行了改良，以此来满足时代的发展和学习者个性化学习的需求。

为此，文章从区块链技术的原理、核心技术进行介绍，对区块链技术在教育领域的应用进行SWOT分析，并对研究做出总结和概括。通过对区块链技术在教育领域应用的分析，希望广大教育工作者了解和认识区块链，共同努力探索和研究，以更加积极、开放的态度来拥抱区块链技术。

二、区块链技术概述

（一）区块链的概念

作为比特币底层技术的区块链来说，是利用分布式账本技术和共识算法重新构造一种去中心化的分布式网络数据库。如图1所示，根据密码学的运算原理产生数据区块，按照时间的顺序进行叠加生成数据链条，并且每个节点都拥有这条数据链的拷贝，这极大地降低了错误数据链条出现的可能性。由于信息的公开使得共享账本的透明性很高，任一节点的监察者或是独立的第三方都可以通过相应的数字密钥和签名来核查数据记录中区块信息的真伪性，以确信数据库内容有没有被篡改或维护这个共享账本。这样保证了账本信息的准确性，防止了恶意篡改账本信息的行为，使这个公共维护的交易账本成为所有参与者可以信任的工具。

图1 区块链的运作机制示意图

（二）区块链核心技术

任何一项技术的产生都是以其他技术作为支撑，区块链技术也同样如此。其核心技术为以下几类：分布式账本技术、非对称加密算法、共识机制以及可编程的智能合约。

1.分布式账本技术

分布式账本技术使得在区块链上的每个节点都是相对独立，网络权利平等且拥有完整的数据账本副本。节点与节点之间在进行交易与记账时可以监督和验证信息的正确性和真实性。单独节点被人控制或者出现故障对数据的篡改都无法影响到整个账本记录信息。如图2可知，在教育教学中应用分布式账本技术可以对学习者进行更好教育存证，防止学历造假、论文抄袭、简历虚构等情况的发生。

图2 中心化记账和分布式记账对比图

2.非对称加密算法

区块链技术运用非对称加密算法来进行控制存储信息的访问权限。公开密钥和私有密钥同时产生，公开密钥是可以对区块链中其他节点进行公开发布，而私有密钥需要在数据拥有者的授权下才能进行信息的访问。如图3所示，发送方A通过使用B的公开密钥来加密所要发送的信息，接收方B使用私有密钥来解密接收到的加密内容。通过公开密钥、私有密钥这种非对称加密算法来搭建相互节点之间的信任。非对称加密算法为教育教学中产权交易提供相应的技术报账，确保版权交易双方的权益受到更好的保障。

图3 非对称加密、解密过程图

3.共识机制

共识机制是区块链技术的灵魂，也是区块链技术的核心。通过共识机制来维系区块链的正常运作和发展。共识机制的目标是使系统中所有的节点都存储着系统中交易账本的完整副本。将学习者信用体系、历史数据按照响应的共识机制进行上链，保证学习者的信息的完整性和真实性，打破传统信息不对称的现状，为产学合作提供有效的支撑。

4.智能合约

智能合约是建立在那些不可篡改的数据基础上，在数据进行传送交易的时候自动执行预先设定好的规则和程序，如图4所示。在教育教学中设定一定的智能合约，当学习者达到预置响应条件时候，自动执行响应规则，从而在产学合作方面有了更好的考证标准和依据，

图4 区块链技术智能合约模型图

（三）区块链技术应用场景

区块链技术的发展并不会直接对生产力形成大幅提升，而是对于生产关系给予重构，以解决目前中心化网络和组织形式所带来的资源垄断、交易双方信息的不对称、过程不公开、网络内价值交易的诚信度需中央节点予以维护等问题。如图5所示，科研机构、科技金融公司、互联网企业等也纷纷涉足于区块链领域，涉及金融服务、医疗健康、IP版权、文化娱乐、慈善公益等方面。

图5 区块链应用场景概览图

区块链技术的广泛应用价值更是得到了世界各国政府的高度重视，中国在《“十三五”国家信息化规划》中，明确提出要加强与区块链等新兴技术相关的基础研发和科研工作，提前布局区块链技术在各个领域的应用发展。新媒体联盟发布的《2019年地平线报告》（高等教育版）中将区块链作为面向高等教育的重要教育技术进展之一。

因此，教育行业更应该提前布局、积极合作，加强对区块链技术的创新、试验和应用。将区块链技术与教育教学相结合，共同努力探索和研究，以更加积极、开放的态度来拥抱区块链技术。

三、区块链技术在教育教学领域应用的优势

在传统教育教学方式下，教育者需要依靠以学校为代表的中心教育机构来对学习者进行教学以实现教学目标。学习者极大的受限于这种中心化的教学机构，学习者、教育机构、用人单位进行对接时，学历造假、论文抄袭、简历虚构等等情况经常发生，学术领域一些教育者的知识产权纠纷更是家常便饭，政府、企业、学校等不仅无法获得学习者完整的信息，而且对已有信息又不能保障其真实性。学习者信用体系不够完整、历史数据信息不够完善、学习数据维度有限……这一系列问题使得学习者无法行使应有权利享受应有服务。

区块链技术的去中心化、开放性、可靠性和不可篡改等特征，可以有效的弥补传统教学的不足并进行优化提升。主要体现在以下方面：

（一）教育存证方面

以区块链作为底层技术搭建一个去中心化的学信数据平台，使得使用者在教育过程中的活动、结果都被完整记录保存在这个平台上，让使用者成为数据的创造者和管理者。这些数据对于全网是公开且不受限于地域、时间等因素影响。使用者通过私钥对学历、证书、知识产权等数据进行签名标注，然后对这些数据本身进行签名标注。通过哈希函数所产生的哈希值可以用来证实数据内容是否进行过篡改。再通过使用者的私钥创建一条数字记录，通过这条数字记录可以保证个人信息与这些数据是否吻合。教育机构、认证机构等可以通过自己的私钥来标注另一份具有完整的数据记录信息的数字证书，也依靠哈希函数将产生的哈希值放入区块链中。使用者虽然无法修改数据，但是可以将数字证书的密钥发放给需求方，以此来控制个人信息和数据。每一次的发放与查询都会通过区块链系统的智能合约进行多重签名校验以防止恶意查询。

（二）产学合作方面

教育就业是社会文化传播的窗口，需要学习者、教育机构、企事业单位三家进行无缝衔接，才能实现多赢。学习者的个人信息都可以在学信数据平台上面进行查询与验证，拓宽了学习者获得教育评价的途径，使得学习者和教育机构能够根据用人单位的技能需求、市场趋势来进行学习和培养，打破传统信息不对称的现状，培养社会所需要的人才。

用人单位也可以根据应聘者给的数字证书的密钥来验证其求职者的信息是否真实，并且可以获得求职者详细且真实可信的个人信息。企业的人力资源部门不用投入大量的精力和雇用专门的机构来核实求职者的简历，促使企业雇佣人才的成本大大降低。通过区块链技术有效的促进了学习者、教育机构、用人单位之间的合作达到共赢。

四、区块链技术在教育教学领域应用的劣势

没有任何一种新兴的技术是完美的，区块链技术也像其他新兴技术一样，存在着特定的缺点。也正是由于区块链技术的去中心化、去信任、集体维护、可靠数据库、开源、隐私保护等其特有的优势，使得区块链技术在教育领域应用的过程中受到质问和怀疑。著名教育作家Audrey Watters认为，如果将区块链技术应用于教育领域除其技术本身所具备的技术不成熟、灵活性不高等特点，个人隐私问题可能会受到极大的挑战。

（一）个人信息不可篡改及撤销

正是由于区块链技术的不可篡改和撤销导致学习者的学习记录只能增加不可修改，一旦学习者犯下任何过错，其错误将会伴随一生。这主要体现在：如果学习者的信息出错且没有及时发现并进行更改，这会直接造成永久错误且无法进行信息修改。更甚至密钥一旦失落、系统损坏等情况发生，那么个人信息或资料将会永久丢失，现在的技术和手段也无法进行弥补和恢复。

（二）学习记录的所有权及隐私权保护问题

区块链系统上交易账本的公开使得每个节点都有一份完整的账本信息，账本上的信息和记录都可以追溯其源头。这主要体现在：学习者仅仅是学习记录的创造者和拥有者，但其记录的信息却是透明公开的。如果获知学习者的账户，那就可以查询他所有的数据信息，无隐私可言。

（三）系统性能有待提高

每条学习记录的产生不仅受到网络传输等条件的影响，还要被系统网络上大多数节点收到这条记录后等到下一个记账周期才可正式被记录。随着学习时间的增长，学习记录越来越多，使得每天记录的产生都需要追溯历史的每条记录来进行验证。这主要体现在：如果是第一次使用进行操作，那么必须要将历史上所有账本信息存储下来以后才能开始工作。当一条记录被两个或者两个以上的节点竞争到记账权利时，就会产生相应数量的分支。等到下一次的记账周期，最长的分支才为有效。

五、区块链技术在教育教学领域应用的机会

随着区块链技术的火爆，科研机构、科技金融公司、互联网企业等也纷纷涉足于区块链领域，并已经在金融、公正、资产管理等领域取得显著成果。区块链技术的应用价值更是得到了各国政府的高度关注。

（一）国家政策支持区块链技术的发展和应用

美国、欧洲、日本等国已经认识到区块链技术在公共服务和社会机制优化上存在着巨大的应用前景，目前已经进行了全方位的部署应用。作者在查看各国对区块链技术的不同对待后，进行了如表1所示的对比。得出结论：各国政府虽然对于区块链、区块链资产的态度不一样，整体来说都还处于探索阶段，但是各国政府对其技术的发展还是持有乐观态度，在法律法规方面给予了大力支持。

表1 世界各国对区块链技术的态度和措施汇总表

从提出“科技是第一生产力”开始，经过30多年的改革开放，技术的进步促进经济的稳步发展，使得我国在国家实力、国际地位和影响力方面得到很大的提升，中国成为全球关注的焦点，登上世界舞台的中心。作者整理了近年来有关区块链技术发展的事件如表2所示发现，在我国，区块链技术得到了从上到下的积极响应，政府与企业都表现出浓厚的兴趣，支持发展区块链技术。

表2 中国区块链技术发展事件图

随着互联网的普及，全球在“互联网+教育”的趋势下，可以运用区块链技术对教育进行变革，使得学习者能够通过区块链技术进行高效的学习。如图6所示，通过区块链去中心化、信息公开、不能修改等特点，在数据层面可以对学习者进行学业数据的全记录，随着学习者学习阶段的提升进行学业数据的共享，这样方便查询学习者每个阶段的学习成果和进展。真实可靠的求学求职证明，使得学校和企业对接的时候更加精准和方便。

图6 基于区块链技术的互联网+教育新生态图

在具体应用层面，教育机构可以共同构建一个学历证书系统，通过这个系统降低学习者学历造假、产权纠纷等问题。营造一个开放、安全、高效的教育资源新生态，学习者可以进行自我社区组织，通过网络学校社区进行高效的学习。

区块链技术对于教育体制来说冲击是巨大的，利用区块链技术可以产生多种新形式的教育，使得教育更加贴近学习者，学习者可以选择适合自己的方式进行学习。这样不仅仅使得学习者做到个性化发展，而且极大的降低了学习资源的浪费。

（二）在教育领域的应用有着巨大的提升空间

虽然区块链技术在教育教学领域的发展前景广泛，并且受到来自全球资本的关注与资金的投入，使得区块链技术在教育教学领域迅速发展起来。但学习者的需求和技术、产品或服务往往不太成熟，很少有系统性的案例和研究文献来进行深入研究和讨论。

本文在参考和查询全球知名高校在教育教学过程中运用区块链技术进行辅助教学后，整理出表3供读者进行参考。

表3 知名高校运用区块链技术进行辅助教学汇总表

目前，国内的上海喵爪网络科技有限公司已经应用区块链技术到教育教学过程中，将学习者分配以数字身份——喵爪钱包，使每位学习者都成为区块链中的一个节点。通过喵爪币众筹来进行教育教学活动，让学习者参与到发放和创建过程中。基于区块链技术搭建起来的“极客豆学院”就是通过运用具体项目作为指引根据，为学习者提供个性化、定制化的学习方案。

图7 学习者个性化定制流程图

在正式学习之前，极客豆学院根据图7所示，会通过游戏化的方式来使学习者进行前期学习。优秀清单是通过与学习者在交流沟通的过程中分析学习者的兴趣点、学习习惯、性格特征等。极客豆学院根据这些数据进行整理分类，为每位学习者形成独有的用户画像，根据用户画像制定符合个人学习和发展的全年学习目标，并且会细化到每周都会更新的游戏项目清单。学习者根据学院推荐的项目来挑选自己感兴趣的游戏，在玩游戏的过程中完成当天的学习任务，使用这种方式不仅使学习者的效率大幅度提升也实现了个性化教学的目标。

六、区块链技术在教育教学领域应用面临的挑战

区块链技术的发展正在处于一个“百家争鸣、百花齐放”的阶段，市场上虽然存在着大量的基于区块链技术应用的企业和教育机构，但是并没有形成统一的主流标准或协议。在制度、理论方面均亟待发展，因此区块链技术在应用于教育领域困难重重，与之相对应的设备和认知观念都没有形成，这些都需要很长的时间来进行完善。

（一）教育工作者认知有待提升

即便是最早应用区块链技术，产生比特币的的金融服务行业。不同国家对其相对成熟的“比特币”也没有形成统一和明确的态度，这些情况或多或少的影响了区块链技术的应用与发展。搭建一个去中心化的系统，以此来实现全民参与管理和维护的社会形态。颠覆了目前主流的生产生活方式，淡化了国家概念，削弱了权威机构、监管部门的影响力，冲击了现行规章法律制度的安排，与目前社会机制相悖。因此我们不仅仅需要在技术上进行发展和提升，更要花费大量时间成本和精力去告知大众，让更多的人知道和了解与区块链相关的技术和应用，以解决在道德、法律上大众难以接受的现象。

区块链技术如果想在教育领域得到广泛的应用，必须要与教育监管部门达成协议，全方位的调动和使用社会资源。教育机构运用区块链技术构建教育系统时要取得相关单位的允许，并且在不违法的情况下，积极推进区块链技术在教育领域的应用发展，开辟教育新天地。提升区块链技术在教育教学领域所应用的社会大众的认可和接受度。从目前科研成果和论文发表数目来看，研究的重点还是处在金融服务行业，对于区块链技术在教育领域的应用，只处于初步阶段，仅有部分的教育工作者知道这项技术，并没有对其进行研究。

（二）区块链技术在教育领域应用的限制性

区块链技术仍处于初级阶段，其安全可靠性并末达到成熟地步。最先应用的金融领域也常常出现失窃和丢失的问题，那么应用于教育领域是否也会出现这种情况呢？“美国教育”的首席技术官Cameron Evans在一次公开言论中说到，虽然区块链技术在教育领域中有广泛的应用前景，但是我们不能盲目崇拜和跟随。当今社会正处于数字化、个性化、移动的学习的大环境中，个人信息不受到监管和约束，使其任由学习者进行自由共享和公开，那么个人信息的泄漏必将引起全社会人员的担心和忧虑。

区块链技术平台“Coin Sciences”（币科学）的创始人Gideon Greenspan提出了教育方面应用区块链技术的八个限制性条件——能够结构化的存储学习者信息的数据库、存在多个节点进行信息资料的存储、不需要信任机制进行验证、没有第三方的中介或教育机构进行参与、形成统一的教育认证体系、制定完善的规则制度、合适的验证机制和提供教育信息真实的证据。通过这八个条件的限定以避免组织或个人对区块链技术的盲目崇拜和滥用。

如果教育活动或者信息没有满足这些特定条件，可以考虑选择其他方式进行数据的分析或者存储，并不需要对技术进行盲目的跟随和应用。选择常规式文件存储或集中式数据库的方式对学习者行为活动信息的整理也是有必要的。

七、总结

总而言之，对于教育行业来说，区块链技术这项新兴技术的产生既是机遇又是挑战。要实现区块链技术在教育领域大范围的应用，仍需要大量的时间进行验证。上至各大教育机构下至一线教育工作者，我们都需要对区块链技术进行了解并对其做出全方位的研究与探讨。

随着区块链技术在教育领域不断的发展，我们应该辩证、理性的去看待。既要积极主动的去改良区块链技术应用于教育过程中所产生的新型教学模式，调整与之对应的评价方案，又要制定合理的监管制度，形成与区块链技术相匹配的教育环境。

在目前国内外高度关注区块链技术应用的社会大背景下，各大机构都应该密切关注基于区块链为底层技术的开发和研究应用，积极主动的参与到监管部门的研究和规则标准制定中。通过与监管机构的沟通和交流，不仅仅是从思想上，更是要从实际行动中来积极主动的应对区块链技术对教育教学带来的影响与变革，努力探索、共同研究以，更加积极、开放的态度来拥抱区块链技术。