区块链打破“高校围墙”助力智慧教育

刘佳

（湘潭医卫职业技术学院，湖南 湘潭 411102）

1 引言

根据国家教育部《教育信息化十年发展规划(2010-2020年)》以及教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》的相关文件要求，高等院校要积极推进“互联网+教育”，要使常规的教育教学与信息化发展高度融合。要构建网络化、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。“学习型社会”这一概念的提出赋予了智慧教育新的生机与内涵。传统的高等教育固化了教育对象、教育场景和教育时空。随着教育信息化的发展和互联网的普及，智慧教育正是要打破时间和空间的限制，使得教育活动的开展不再固化于一个指定的区域，教育对象也不再局限于特定的人群，教学模式也不再是以往的单纯的课堂教学。智慧教学活动的开展固然体现出人人皆学、处处能学、时时可学的教育教学新理念，也避免不了产生各个教育主体之间的信任危机。如开放共享的网上教育教学资源是否可信，跨平台的教育成果是否被相互认可，学生的评价公信度如何考量等问题。这些问题的出现使得智慧教育的发展面临较大的信任危机。2019年10月24日习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，要把“区块链”作为核心技术自主创新重要突破口，加快推动“区块链”技术和产业创新发展。区块链是伴随着比特币产生的一种新技术。它本质上是一个去中心化的数据库，目前区块链技术的发展已经进入3.0时代。“区块链”这个名词越来越多地出现在各个高层会议上，越来越频繁地出现在普通人的视野中。区块链的出现有助于解决上述智慧教育活动开展过程中信任危机的问题。

2 区块链技术的起源、产生与发展

最早关于区块链的描述出现在2008年由化名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的网络极客在全球范围经济危机期间发表的一篇论文当中《比特币：一种点对点的电子现金系统》。论文中详细描述了如何用对等（Peer－to－Peer，P2P）网络去创建一个不需要依赖信任的电子交易系统，指出区块链实际上是一种分布式的数据库，也可以认为是一种数据结构，也是该电子现金系统（比特币）的核心技术，被用于记录比特币交易的账目历史。从区块链平台的发展来看，目前已经有比特币、以太坊、EOS、HyperLedger等多个公共区块链开发与应用平台。区块链接技术在全球教育领域的应用主要体现在区块链技术教学，基于区块链的高校学历、学位认证等方面，在国内区块链在教育行业的应用尚处于起步阶段。

3 智慧教育发展现状及提升途径

随着科技进步和互联网技术的普及，智慧教育打破了传统教育固有的时空限制，智慧教育给学习者带来了在线学习和虚拟实践体验等新的学习方式，如MOOC、创客、STEAM教育、以大数据为基础的适性学习。伴随移动端的普及，以移动终端为媒介的个性化教学，打破了传统教学的藩篱，这些新兴技术都能让学习者得到个性化、交互式的无缝学习体验。以往封闭的传统授课充其量百余人，并且受到各方面的制约，如黑板或投影屏幕的大小、教师对教材的自我理解和把握、讲授的声音大小、课堂的纪律组织等等，而线上教学或移动端教学面向的对象可能成千上万，并且可以集中教师团队的力量把讲授的知识变成MOOC课、金课。同样的一门课程学生可以自由选择在不同的学习平台上进行学习，最关键的是以上教学活动的开展都是能够被感知、被捕获的。这个被感知和捕获的信息就是教师的教（学生对于优质共享教学资源的评价和关注度）和学生的学（学生的学习过程和学习评价），量化后形成的数据是评价智慧教育教学活动开展的最重要的依据。通过对数据的分析研究，不断提高，最终实现教育智能化是提升智慧教育的唯一途径。

4 区块链在智慧教育活动开展中的应用

4.1 智慧教育活动开展过程中产生信任问题

一般而言，传统教育在开展教育教学评价过程中必然存在一个中心，或为教学督导室或为相关的教务部门，因期行政职能的权威性而被教育活动开展的各方主体所认可、所信任，但也不排除内部人员造假或内部人员篡改数据的可能。网络攻击泛滥的今天，也不排除外部攻击造成的数据篡改、数据丢失，设备掉电导致无法进行查询。以教务系统为例，教学评价和成绩数据面临内部有权限人员篡改和外部黑客攻击的可能。在智慧教育教学活动的开展中学习是自由的、是泛在的，如何保证所学习的相关教育资源来源可信；如何保障某一门课程的教学资源不被他人非法复制、非法利用；如何保障优质教学资源版权的合法性；学生在不同的教育平台相关课程学习过程中，学习过程和效果如何被认定有效；学习成果是否在不同线上教学平台中被相互认定；学生学习的最终评价是否真实，学分档案是否有效；这些都牵涉到智慧教育活动开展的过程数据和全量数据的真实性验证的问题。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，能够解决以上智慧教育活动开展中的棘手问题。

4.2 教育区块链的构成和相关要素

区块链中的块存储了大量的信息，一个区块，大小约为1兆字节，可以存储约4000条记录，存储信息的多少取决于每一条记录的大小。将“块”打包完成之后，链接到以前的交易记录上，形成“链”，这样就形成了“区块链”。每个区块有一个头部，记录了时间戳和一个随机数，区块节点的后面部分记录有效信息。从节点的准入机制进行分类，区块链可以分为联盟链、公有链和私有链。在电子货币领域一般使用的是公有链。而在教育领域一般则使用联盟链。区块链系统中节点可分为两种类型，即全节点和轻节点。在教育区块链的构成中，教育督导部门和前面讲的教务部门一般产生全节点，教育对象及教学的参与者则以轻节点的方式参与到教育联盟链中。区块和区块之间则通过哈希链进行连接。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。区块链技术的构成要素还有共识协议，在比特币中共识协议体现出的是工作量证明，即我们通常认识的“挖矿”，教育区块链则更多的使用拜占庭容错共识协议，以保证教育区块链在吞吐量和正确度方面的要求，并且不会消耗太多的算力。另外一个要素是智能合约，它是区块链运行的逻辑执行单元，在区块链系统中用于封装特定业务逻辑。教育链中的智能合约能有效保障优质教育资源在网络上传播和分享时版权信息的保护。

4.3 区块链应用场景与展望

人们逐步意识到区块链技术最具可行性的应用就在于对事物的“公证性”评判方面。如果有了区块链技术作为基础，大家通过区块链技术获得的信息都是真实可靠的，因此有人说区块链具有“去第三方”或“无需信任系统”等特性。教育区块链技术实现可以通过约定的智能合约保障优质教育资源在分享和传播中的确权。在智慧教育活动开展过程中保证教育资源知识产权的登记公开透明。通过合约约定还能保障规范优质课程的在线收费和交易等，从而确保教育资源版权所有者的合法权益和收益。使用教育区块链能够显著提升不同智慧教育平台学分互认的效率。各个教育机构可以将学习对象的学分（或学习成果）数据记录到区块链系统中，从而实现跨机构、跨平台的学分互认。使用区块链技术将开展智慧教育教学和教育管理中的过程性数据存储在区块链系统中，则可以使得教育教学督导与评估建立在客观数据的基础之上，从根本上解决了数据篡改和虚报的问题，参与教育活动的学生能够得到直观和公正的教学评价。例如在MOOC教学的活动开展中，可以将教学过程中产生的行为数据记录在教育区块链系统中，由数据产生评价结果，给予参与MOOC教学活动的学生更为客观的评价。区块链技术对于智慧教育的活动开展具有重要价值。利用区块链技术可以构建开放而互信的智慧教育活动场景，对教学资源的关注度、教学数据、学习过程数据进行如实、准确、不可篡改的有效记录，助力智慧教育活动的开展。