基于区块链技术重构互联网时代的开放教育

张召 金澈清 周傲英

摘要：在互联网时代，基于在线学习方式的开放教育日益被教育机构及学习者采纳和接受。开放教育在为学习者带来时空便利的同时，其在数据层面上引发的信任危机也亟待解决。开放教育可划分为教学资源开放共享、大规模教学交互、跨平台开放等三个阶段，数据在其发展过程中起到了原始驱动力的作用，并在其质量提升中扮演着重要角色。构建贯穿开放教育数据产生、流通和传播全过程的信任机制十分重要，而具有去中心化、去信任化、防篡改、可追溯等特性的区块链技术可用于构建开放教育参与者间的信任关系，进而从以下几个方面重构互联网时代的开放教育：一是实现优质教育资源在分享和传播中的确权;二是保障开放教育环境下的学习成果互认;三是保证开放教育情境中的数据可信，并准确实现教育的“以人推己”。虽然区块链技术在开放教育中具有广阔的应用前景，但针对教育的现实情境，其仍存在以下技术问题有待解决：一是数据存储受到单节点存储容量的限制;二是共识协议所支持的节点数目偏少;三是缺乏面向教育规章制度的高效合约建模及执行方法;四是数据在多方间的公开使得对用户隐私保护难以实现;五是轻客户端使得验证查询功能受限。

关键词：互联网时代;区块链技术;信任机制;开放教育

中图分类号：G434   文献标识码：A    文章编号：1009-5195（2020）01-0033-09  doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.01.004

作者简介：张召，博士，副教授，硕士生导师，华东师范大学数据科学与工程学院（上海 200062）;金澈清，博士，教授，博士生导师，华东师范大学数据科学与工程学院（上海 200062）;周傲英，博士，教授，博士生导师，华东师范大学副校长（上海 200062）。

2018年4月，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，指出要“积极推进‘互联网+教育，坚持信息技术与教育教学深度融合的核心理念，坚持应用驱动和机制创新的基本方针，建立健全教育信息化可持续发展机制，构建网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的教育体系，建设人人皆学、处处能学、时时可学的学习型社会”。该计划描绘出信息技术与教育深度融合的蓝图和美好愿景，但在具体的实施过程中仍将面临许多挑战。对于教育而言，互联网技术的引入，使得原有相对固定且封闭的教学模式变得开放而自由，这一方面有益于学习型社会的构建，另一方面却也会引发教育活动中各主体间的信任问题。在互联网时代，教育的深度与广度都远超以往任何时期，教育活动不再局限于小范围的“熟人社会”，而是面向更广畛域的“陌生人社会”。要在缺乏信任基础的主体之间开展教育活动，就需要变革教学方式，重塑主体间的信任关系，区块链技术的出现正好为解决此类问题带来了希望。

区块链技术源于一位化名“中本聪”的日本学者于2008年提出并继而实现的比特币系统，其可以支持去中心化的电子货币交易并实现交易的不可抵赖和防篡改（Nakamoto，2008）。随着支持智能合约的区块链2.0平台的发展，区块链技术逐渐从电子货币领域延伸到传统行业领域（邵奇峰等，2018）。从数据管理的视角看，区块链系统的本质是一个网络形态上各节点独立对等，数据以日志方式记录并通过全复制分发实现共享，采用哈希链数据结构保证数据不可篡改，依靠共识算法实现数据副本间一致性的分享型数据库（Zhu et al.，2019;El-Hindi et al.，2019）。

在教育领域，区块链技术可充分发挥其透明化、难篡改、可追溯的优势，增强互联网时代教育活动中各主體间的信任。一些学者已注意到区块链技术将对教育领域产生巨大的积极影响。杨现民等（2017）研究了区块链技术在教育领域的应用模式与现实挑战;冯熳等（2017）探索了区块链技术在教育中的作用;金义富（2017）分析了“区块链+”教育的需求及其技术框架。互联网时代的教育是“开放教育”，上述研究虽探讨了区块链技术在教育领域的应用前景，但并未从互联网时代教育活动所面临的信任挑战视角出发，探讨区块链技术对“开放教育”的重构。事实上，数据是推动“互联网社会”发展的驱动力，但若个体之间缺乏信任关系，则无法充分发挥出数据的潜能。而基于区块链技术构建的信息化基础设施可重构互联网时代的信任关系，进而提升数据价值。对于互联网时代的教育而言也是如此，借助区块链技术构筑教育活动中各主体间的信任关系可极大地促进“开放教育”的发展。

一、互联网时代的教育变革

1.教学方式变革：从课堂教学到在线教学

传统教育是依靠一定的行政约束，由相对单一的教育机构在固定的时间和地点为确定的学习者提供教学服务。这种教育模式在很长一段时期内为国家人才培养和国民素质提升发挥了巨大作用。但由于其受到时间和空间的束缚，致使优良的教育资源无法得到规模化的复制和传播，这就造成了地区之间的教育公平失衡。

随着信息技术的发展和互联网的普及，在线教育深刻地改变了传统的教学模式，也弥补了现有教育制度的不足。在线教育的重要特征是开放化和规模化，这主要体现在：第一，学习者可以通过互联网接受从学前教育、基础教育、高等教育到终身教育的整个教育过程;第二，学习者的类型多且规模大，不但涉及全日制学生，更涉及利用业余时间学习的学习者;第三，教育过程需要家庭、学校和社会“三位一体”的介入。

与封闭式、小规模的课堂教学相比，在线教学体具有如下特征：一是教学对象的规模大。在传统的课堂教学中，教学对象的规模通常在百人以内。而对于采用在线教学方式的课程而言，其教学对象的规模可以是成千上万人。二是渠道多元化。学习者可以有选择地通过多个互联网教育平台进行学习，其学习过程不再受到时空限制。三是信息可感知。学习者学习过程中的行为和数据可以被感知和捕获，而通过对这些数据的整合与分析便可实现教育的智能化。

2.信任关系构建：互联网时代教育的重要使命

因缺乏传统教育模式下的行政约束，互联网时代的教育所面临的一大挑战是如何构建起教育活动中各主体间的信任关系。该问题主要体现在两个方面：一方面，对于单平台学习场景而言，如何使得教学参与者（教师、学习者等）相信平台上的相关信息是准确、真实的，例如学习评测中学习者身份和行为的真实性问题。另一方面，对于跨平台学习场景而言，不同学习平台间如何确信其他平台上的信息是真实、有效的，例如学习者在其他平台上取得的学习成果的认可问题。

在传统社会中，人们通常采用集中验证的方法来实现信任，即各方均信任某一方，由其确保数据的准确性。对于传统信息平台通常采用的集中验证机制而言，架构简单，存在风险：首先，存在内部人造假的风险，内部人可能出于某种目的通过其权限来修改平台中的信息;其次，存在被黑客攻破的风险，黑客在攻破平台后就可以篡改平台中的信息;此外，集中式架构还存在单点故障的风险，硬件故障、断电、断网等偶发事件也可能导致其无法继续提供服务。

在互联网时代的教育场景中，难以找到一个被各方信任的平台，因而并不适于采用集中验证机制来构建教育活动主体间的信任关系。由于信任机制的缺乏，互联网时代的教育活动面临着以下问题：一是知识分享和复制过程中的确权问题，二是学习平台之间的学习档案共享和学习成果互认问题，三是由于数缺乏真实性而导致的测评结果和学习路径推荐失真问题。而区块链技术赋能的互联网教育平台能够很好地解决上述问题，并最终达到以下效果：一是知识产权易于确权，教育资源的创造和分享得到鼓励;二是学习成果易于认定，学习档案得以共享;三是数据真实性得到保障，教学评估和学习推荐更为有效。最终，数据作为第一驱动力的巨大潜能将在教育领域得到充分发挥。

二、互联网时代的开放教育

互联网的诞生将人类文明大步推向前进。现今，互联网技术已经从社会交往到消费习惯彻底改变了人们的日常生活方式。通过回顾从蒸汽时代到互联网时代的人类技术革命发展史，可以发现，互联网时代是以数据为驱动力的新技术革命时代，而数据也必将成为互联网时代开放教育的原始驱动力。

1.技术革命

在人类文明史上，技术革命显著地提升了生产力，推动了人类社会的发展与进步。从18世纪开始，随着蒸汽机在英国和欧洲大陆的广泛使用，人类开始大规模制造机器，并利用机器取代人工，这大大促进了生产力的发展，也标志着人类进入蒸汽机时代。在蒸汽机时代，蒸汽能是驱动时代发展的推动力，英国发展成为日不落帝国。到了19世纪，随着发电机、电动机和电器的发明和广泛使用，机器的生产效率进一步提升，人类进入了电气时代。在电气时代，电能取代蒸汽能成為新的驱动力，美国取代英国成为全球霸主。

互联网时代发展的驱动力又是什么呢？在互联网时代，人们的生活、工作和学习都置身于互联网平台之中，用户在使用互联网平台的过程中被无感知地收集数据，而后这些数据被用于分析建模，分析结果又被用于平台设计中，周而复始反复迭代。在这过程中，形成了围绕产品不断产生数据、消费分析数据，数据再作用于产品的闭环迭代，数据成为了最原始的驱动力和动能。

因此，在互联网时代，人类进入了以数据为驱动力的新技术革命时代，数据驱动着整个社会的发展。数据的大规模生成与采集为技术的进步提供了基础。在互联网时代，各个创新型企业都非常重视数据的潜能，着力分析与挖掘数据的内在价值。互联网时代的产品竞争主要体现在“数据竞争”上，数据是互联网企业的核心资产，推动着互联网企业的产品进步，进而推动着互联网时代的技术革命。以互联网教育平台为主要依托的开放教育，是基于互联网开展的线上教育，同样需要充分采集教学过程中的数据，并挖掘其中蕴含的价值，进而为学习者提供高质量的个性化教学服务。因此，数据也是开放教育发展和进步的原始驱动力。

2.互联网时代的开放教育演变

传统意义上的开放教育是一种入学资格和学习形式相对灵活的教育类型（梁士荣，1999;张冀生，2000）。信息技术的发展造就了以互联网为载体的开放教育新模式。相较于传统开放教育，互联网时代的开放教育能够为学习者提供更大的时空便利，并能够基于互联网教育平台为学习者提供个性化、自适应的学习途径。具体而言，通过互联网教育平台可以采集和分析学习者的学习行为数据，并基于分析结果进一步指导和完善教学实践。在这一数据驱动的闭环迭代过程中，互联网时代的开放教育可以超越传统教育形式，实现更加智能和高效的自适应学习。

实际上，互联网时代的教育形态一直处于演变状态。互联网情景下的开放教育起源于教育资源的开放和共享（孙立会，2014），例如2001年麻省理工学院发起的开放课件（Open CourseWare，OCW）项目。而后，随着互联网的发展，学习者在学习过程中与互联网发生深度交互，其学习行为在互联网上被记录并分析，从而使个性化的学习支持服务得以实现。随着互联网的进一步普及与发展，学习者的学习与互联网的融合持续加深，实现了跨平台的交互学习。图1显示了开放教育的不同发展阶段。

最初的教育资源共享是免费行为，例如以OCW为代表的开放教育资源运动，其旨在通过互联网免费地向公众开放课件、流媒体、测试工具、软件等教育资源，进而构造面向全民的终身学习体系。随后我国也启动了国家精品课程建设，鼓励教学名师建设课程资源，并向公众开放。此外，部分教师也将自己的课程资源在个人主页上公开发布。优质教育资源具有价值，因而除免费分享外，有偿分享也是教育资源传播的重要模式。由于电子化的教育资源具有易复制、数量多、分布广的特性，因而在其传播过程中，需要对其进行确权和支付的技术。

开放教育需要将学习者的学习行为在互联网平台上进行记录，通常采用“多对一”的集中式架构。在这种构架中，学习者必须保持对平台的绝对信任，使用平台提供的评测和个性化学习功能。然而，由于“开放”，教育服务提供方、学习者间缺乏约束力，这会引发其相互之间的信任危机。更高层级的开放教育需要实现不同互联网教育平台间可信的数据分享和迁移，需要确保用于学习测评、个性化学习的原始数据真实有效。信任机制的缺乏严重制约了以互联网教育平台为依托的开放教育的进一步发展。数据是开放教育发展的原始驱动力，而信任机制的构建需要贯穿数据产生、流通和传播的全过程。以区块链作为基础设施来管理数据，能够构建起开放而不失信任的教育生态，进而有力地促进开放教育的发展。

三、开放教育的质量提升路径

作为互联网时代的教育形态，开放教育的最终目标是提升教育质量。图2体现了以互联网教育平台为主要载体的开放教育的闭环发展路径，包含数据采集、数据分析、方法调整、教学实践等四个环节。

首先，对学习者学习行为数据的采集为提升开放教育质量奠定了数据基础。有了学习行为数据就能够对学习者进行精确刻画，并可以对整个教学过程进行细致描述。互联网教育平台的功能不仅仅是提供教学服务，也需要采集教学过程中产生的各种数据并对其进行分析，进而用于评价和指导教学活动。早期的教育实证方法基本上是通过问卷调查的方式来进行，即由学习者或教师来填写问卷并对答卷进行分析。但这样的方式存在所获数据规模较小、数据获取途径单一、答卷客观性难以保证等问题。而利用互联网教育平台所采集的学习者学习行为数据是最为有效、真实的，同时也是一种低成本并易于推广的方式。此外，随着技术的发展和进步，所能采集的数据也愈发丰富，文本、视频、脑电波等类型数据都能够通过特定的采集手段获得。除了使用来自单个平台的数据外，还需要实现多个平台间数据的分享、集成与融合。学习者的学习行为可能发生在多个平台上，只有全方位地采集其学习行为数据，才能够更加准确、有效地描述他们的学习情况。

其次，对学习者学习行为数据进行分析，可以形成学习过程的闭环反馈。对采集到的学习行为数据进行分析，分析结果再用来指导教学方法的调整和改善，进而更好地开展教学实践，这一过程所形成的闭环有助于为学习者提供更好的服务。通过采集和共享的方式获取数据仅是第一步，更为重要的是利用数据来解决问题，进而形成闭环反馈。例如，在为学习者推荐个性化学习资料和优化学习路径的过程中，就需要先收集其学习行为数据，再基于数据分析判断其学习需求和学习目标，进而为其提供个性化的学习指导，而后再对其学习过程中的数据进行收集，如此周而复始、反复迭代，最终可以帮助学习者达成自适应、最优化的学习目标。

最后，利用“以人推己”策略，为学习者提供个性化学习路径。互联网时代的开放教育相较传统教育而言最大的改变，就是摈弃了传统的小班化、统一化课堂教育，走向规模化、个性化的在线教育。通过互联网教育平台，一堂课的受众可能成千上万，并且每个学习者的情况都不相同。要在这样的情况之下做到个性化教育，运用传统的方法是难以实现的。而“以人推己”的策略是基于对数据的充分利用，采用协同过滤（Collaborative Filtering）的方法来提升分析结果的准确度。通过对大量具有相同学习情境学习者的学习路径进行分析，就可以找到适合特定学习者的学习路径，从而提升其学习效率。

四、支撑教育区块链的关键技术及其特征

实际上，区块链因其去中心化、去信任化以及数据不可篡改、可追溯的优点，在供应链管理、数字资产交易、智能制造等领域都具有广泛的应用前景。从节点的准入机制进行区分，区块链系统可以分为公有链、私有链和联盟链。其中公有链中的各个节点可以自由接入和退出区块链网络，而私有链和联盟链中的节点在接入区块链网络时，会受到不同程度的限制并需要接受审批。由于私有链和联盟链都是以企业级应用为目标的，其所采用的关键技术大同小异，在多数时候并不对两者进行严格的区分。因此，区块链系统也可以分为非许可链（公有链）和许可链（含聯盟链和私有链）两类。非许可链（公有链）更多被用于电子货币领域，而针对教育这样的传统领域，一般采用许可链类型中的联盟链。

1.区块链系统中的节点

区块链系统中节点可分为两种类型，即全节点（Full Node）和轻节点（Light Node）（Xu et al.，2019）。每个全节点都保存一份完整的数据副本，对数据的任何操作都需要在多个全节点之间达成共识并保持数据一致。轻节点由于受到计算和存储资源的限制，只保存区块头以及其他验证信息，对区块数据的读写需要通过全节点完成。所有节点之间完全对等，采用对等网络连接，因而区块链系统没有中心服务器，也没有系统管理员。在教育区块链中，全节点一般面向教育机构或教育监管部门等实体单位，而学习者更多是以轻节点的方式参与到教育区块链中。

2.区块链节点的数据组织

区块链系统中各节点上的数据以区块为单位，区块之间用哈希链相连。每个区块包含区块头和交易日志两部分，其中区块头中记录着前一个区块（父区块）的哈希值，通过这种哈希值序列的方式将每个区块与其父区块链接便创建起一条可以一直追溯到第一个区块（创世区块）的数据链条，也就是区块链。可以看出，区块链上任何一个区块的更改，都会影响到该区块之后的所有区块，这为区块链的防篡改提供了密码学上的保证。为执行智能合约，区块链系统还需保存状态数据，状态数据一般以默克尔树型结构组织以达到防篡改的目的。教育区块链中也需要同时保存区块数据和状态数据，其中区块数据需要在所有节点之间达成全局共识以实现数据的一致和可追溯，而状态数据只需各个节点对默克尔根达成共识并由节点自行维护。

3.共识协议

所谓共识，就是多个节点在数据变更上达成一致。主流区块链系统广泛采用的共识协议有两类：一类是中本聪所提出的工作量证明（Proof of Work，PoW）共识协议，因其安全可靠而被广泛用于公有链中，但其具有不确定性且会产生分叉（节点间未达成一致）;另一类是Castro等（1999）提出的基于投票的实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）共识协议，由于其具有不消耗算力和不产生概率性分叉的优点，而被广泛应用于联盟链中。由于教育区块链对确定性和吞吐率有要求，因而一般采用基于投票的PBFT共识协议（邵奇峰等，2019）。

4.智能合约

智能合约是运行在区块链系统中用于封装特定业务逻辑的一段代码，是区块链系统的逻辑执行单元（欧阳丽炜等，2019）。智能合约的代码可以使用专门的编程语言或通用的高级语言编写，例如以太坊采用专门的Solidity语言，而Fabric则采用通用的高级语言Go。智能合约在区块链系统中有着广泛的应用，最为常见的有金融工具（如数字货币、储蓄钱包等）和自治理应用（如保险自动理赔、自动仲裁等）。智能合约不仅可用于处理大数额的加密货币，也可用于处理复杂业务逻辑。智能合约在开放环境下的教育区块链中具有广泛的应用前景，例如基于智能合约的知识分享和传播可以保证原创者的利益，而基于智能合约的教育规章制度则可以促进教育管理的公开透明和合乎规范。

五、区块链技术对开放教育的重塑

信息技术对许多行业领域均产生了巨大的影响，例如移动支付这一信息技术驱动的典型应用，从根本上改变了人们的消费习惯。然而，信息技术对教育的改变是相对较弱的。2011年5月，乔布斯与比尔·盖茨的一次会谈引发了著名的“乔布斯之问”，即“迄今为止计算机对学校的影响小得令人吃惊——比对诸如媒体、医药和法律等其他社会领域的影响”（沃尔特·艾萨克森，2014）。那么，作为新兴信息技术的区块链技术又能否为开放教育带来新的改变呢？

区块链技术对于互联网时代的开放教育而言具有重要价值。利用区块链技术可以构建开放而互信的互联网教育平台，并可实现跨平台的学习者信息共享;基于区块链技术对教学数据进行如实、准确的记录可为开放教育质量的提升构筑起坚实基础。具体而言，区块链技术可从以下三个方面对开放教育进行重塑：

一是通过区块链技术实现优质教育资源在分享和传播中的确权。互联网使得优质教育资源的复制和传播变得更加简便，这在一定程度上解决了由于地区发展不均衡而导致的教育不公平问题，使得贫困落后地区的学习者也可享受到与发达地区一样的优质教育资源。然而，这也引发了教育资源的知识产权问题。只有充分保护教育资源拥有者的权益，才能进一步促进优质教学资源的分享行为。区块链技术所具有的公开、透明、难篡改的特性可用于教育资源知识产权的登记和确权，使其确权过程变得透明而公正。此外，还可通过智能合约来规范教育资源的交易和使用，从而保证原创者的利益。

二是运用区块链技术保障在开放教育环境下的学习成果互认。开放教育使得学习不再受制于时间和空间的约束，学习者无需在一个固定的教育机构中进行学习，而可以根据自身的学习目标，来自由选择各个教育机构提供的优质教育资源，并定制个性化的学习路径，最终完成学习任务，达成学习目标。要实现上述过程，就需要学习者能够在各个互联网教育平台之间无障碍地切换，并保证其学习成果在各个平台之间能够实现转移和转换。在区块链技术的支撑下，不同互联网教育平台间能够达成共识并建立信任关系，从而使得学习者的学习档案能够共享并不被篡改，最终实现学习成果和学分互认，真正实现跨越时空的无边界学习。

三是依托区块链技术来保证开放教育情境中的数据可信，并准确地实现教育的“以人推己”。互联网带来了开放的学习方式，但“开放”也导致了行政约束力的弱化，并使得数据的采集入口变得多而杂，采集获得数据的可信度也不高，这会影响互联网教育平台中“数据驱动”的教学质量提升，也会导致“以人推己”的个性化学习路径推荐结果失真。“以人推己”的学习路径推荐是基于其他学习者的学习行为数据来为特定学习者进行学习路径的推荐，而采用区块链系统作为记录学习行为数据的基础设施，则可以保证其数据来源的真实、准确，进而为精准的学习路径推荐和教学质量提升保驾护航。

上述区块链技术对互联网时代开放教育的重塑可以体现在很多现实教育场景之中，例如以下典型应用场景。

场景一：知识分享平台。教育涉及知识的分享、传递和内化。在传统开放教育模式下，知识拥有者将自己的知识成果（可体现为书籍、课程、音视频等）放在集中式平台上（个人网站或其他类型的平台）供用户购买和下载。但该方式难以实现对知识产权的保护。一些用户在获得知识成果后，稍加改动（或不加改动）就以原创者自居进行二次传播，这侵害了拥有者的知识产权。

而使用区块链技术能够优化知识成果的分享过程。在基于区块链技术的知识分享过程中，知识拥有者先将电子化后的知识成果放到区块链网络上，这就相当于宣布了知识成果的出处和拥有权。若他人简单对其进行修改并二次传播，则可以通过将其与原知识成果进行比对达到确权的目的。此外，在知识成果传播的过程中，若知识成果的接收者需要付费购买，则可以通过智能合约技术实现知识成果的交易。其过程如下：先设定好付费规则并将其在区块链系统中进行注册，一旦购买事件（如确认付费下载）发生，则触发智能合约并通过合约进行收费。智能合约这一程序化的規则可以使得知识成果交易更加公开透明。

场景二：学分互认。学分是对学习者学习量和学习成果的一种认可。随着教育教学模式改革的深入，一些教育机构在颁发学业证书时，并不局限于认可学习者在本机构获得的学分，还可以认可在其他教育机构获得的学分。这种跨校学分互认机制的传统实现方式是证书授予，即学习者将其他教育机构出具的证书或学分证明提交本机构，由本机构对其学分进行认定。这种方式的工作效率低下，需要相关教育机构花费大量的时间来对学分的真实性进行验证。

使用区块链技术能够显著提升学分互认的效率。各个教育机构可以将学习者的学分（或学习成果）数据记录到区块链系统中，从而实现跨机构的学分互认。具体的方式有两种：若涉及的教育机构在同一区块链系统中，则可以直接完成对学分（或学习成果）的验证;若涉及的教育机构在不同的区块链系统中，则可以采用跨链技术来完成对其他区块链系统上学分（或学习成果）记录的验证。进而，教育机构可根据验证结果以及其他相关规则，对学习者的学分进行认可。

场景三：教育评估。教育评估是对教学和教学管理绩效的一种评判，主要涉及评估标准和评估方法。教育评估从宏观角度来看，是各级教育管理机构对所辖学校进行的评估;从微观角度来看，是教师对学习者的学习效果进行的评价。若教育管理机构开展教育评估的依据是学校自行上报的相关数据，则需要对上报数据的真实性进行查验。而在传统的学习效果评价中，教师一般通过形成性考核和终结性考核来评判学习者的学习效果，但这种方式并非十分准确。

使用区块链技术将教学和教育管理中的过程性数据存储在区块链系统中，则可以使得教育评估建立在客观数据的基础之上，从而避免了所辖学校虚报数据的问题，并可以使得针对学习者学习效果的评价更加客观。例如在引入慕课的教学中，可以将教学过程中产生的行为数据记录在区块链系统中，进而根据这些数据自动生成教育评估结果，这种方式将更为客观。

场景四：终身学习。终身学习是社会发展的大趋势。学习者在不同学习阶段均会产生大量的学习行为数据，这些数据都可以通过区块链系统进行详实的记录。当学习者开启一段新的学习经历时，教师就可以查看其过去的学习经历，从而为其提供个性化的教学方案。在传统的教学方案制定过程中，由于对学习者学习行为数据的记录是片段式的，数据分散在不同教育平台之中，缺乏有效的方法对数据进行关联。而利用区块链技术，则可以将学习者在不同教育平台中的全部学习过程完整地记录下来，以供在整个终身学习过程中使用。

六、区块链技术应用于开放教育所面临的技术挑战

区块链技术赋能下的开放教育平台不但能为学习者提供更为便捷和高质量的教育服务，也能够解决因“开放”而带来的信任问题，有益于构建开放教育的新生态。然而，现有的区块链技术在解决开放教育所特有的课程资源数据量大、服务受众广等问题时还存在诸多局限和挑战。

一是数据存储受到单节点存储容量的限制。作为一种多方维护的分布式账本，为防止某一方对数据的恶意篡改，区块链系统采用全复制的数据分布方式，即每个参与方都维护一份完整的数据副本，这种数据分布方式导致系统的整体存储容量受到单个节点存储能力的限制。而在开放教育领域，大量教育资源都是以视频、音频、图片等多媒体数据的形式存在的，需要耗费大量的存储空间，而区块链系统现有的全复制数据的部署方式并不适应。因此，需要针对开放教育中教育资源存储容量大的现实情况，重新设计区块数据存储和分布的方式（于戈等，2019a;于戈等，2019b）。

二是共识协议所支持的节点数目偏少。为保证多个参与方之间数据的一致性，联盟链一般采用基于投票的PBFT共识协议来实现不可信多方之间的共识。然而，由于受到PBFT算法自身复杂度的限制，现有的PBFT共识协议一般仅能支持不超过20个节点（Dinh et al.，2017）。而互联网时代的开放教育在教育机构和学习者数量上都十分巨大，现有的共识协议尚难以支持如此规模的节点数。因此，需要针对开放教育中用户规模大的特点设计确定性的共识协议。

三是缺乏面向教育领域规章制度的高效合约建模及执行方法。在互联网时代的开放教育中，由于缺乏统一的标准和严格的行政约束，教育监管可能不到位。区块链系统中的智能合约虽然可以保证教育规章制度执行流程的合规、透明、可监管，但是由于智能合约的执行仅有一次且结果不可撤销，其代码的正确性就变得尤为重要。各个行业的规章制度千差万别，在其他行业已取得成功的合约模板难以直接用于开放教育领域。而目前又还没有专门针对教育领域规章制度的合约建模方法和代码正确性验证机制。已有区块链系统中智能合约的串行执行方法效率过低，因而现有的智能合约难以在开放教育领域进行规模化应用。因此，需要针对开放教育领域的现实情境，开发适用且高效的智能合约建模及执行方法（王璞巍等，2019）。为提高应用于开放教育领域的区块链系统的效率，可以考虑采用并发执行的方式来提升智能合约的执行效率（Pang et al.，2019）。

四是数据在多方间的公开使得对用户隐私的保护难以实现。为保证基于数据分析的教学效果评估和个性化学习路径推荐的准确性，区块链系统需要如实记录学习者的学习行为。此外，为了实现不同互联网教育平台间的学习成果互认，各个平台间也需要通过区块链系统共享学生的学习档案。而现有的区块链系统为了保证数据和流程的公开透明，采用的是数字签名方式来实现数据的防篡改，但数据本身却是以明文方式保存的（Wood，2019;Chen et al.，2019），这不利于对学习者隐私的保护。但若以密文的方式来保存数据，则又会影响数据的使用和分析效率。因此，需要在数据的安全性和可用性之间进行权衡，设计出适合开放教育领域应用场景的用户隐私保护策略（杨亚涛等，2019）。

五是轻客户端使得验证查询功能受限。互联网时代的开放教育面对的受众规模大，由于受到计算和存储能力的限制，并非所有教學参与者都作为全节点来保存一份完整的区块数据。开放教育学习者通常以轻客户端的方式（使用移动设备和个人电脑）参与到区块链系统中，而轻客户端只保存有部分的验证信息，其查询会被转发到全节点执行后再返结果，最后只需要验证返回结果的完备性和正确性（Li et al.，2006）。目前的区块链系统中轻客户端的设计方式只能支持简单的支付验证，无法适用于开放教育所面对的复杂查询。因此，有必要设计高效且可验证的查询策略来保证轻客户端也能有效参与到整个区块链系统的运行中。

七、总结

随着以在线学习和终身学习为主要表现形式的开放教育的快速发展，教学活动的组织逐渐摆脱了时间和空间的束缚。优质教育资源能够被规模化地复制和传播，教学活动也能够以更灵活的形式开展。教师从复杂的事务性教学工作中解放出来，从而有更多的时间进行教学的设计和优化。开放教育在给教学和学习带来了诸多便捷的同时，也因缺少行政约束及其数据入口繁杂等问题而引发信任危机。区块链技术作为一种去中心化、去信任化的分享型数据库，其所具备的防篡改、可追溯特性可以解决开放教育中的信任问题，进而推动开放教育的发展。

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收稿日期 2019-11-28 責任编辑 谭明杰