基于区块链的大学英语慕课评价体系

黄佳佳

(浙江大学外国语言文化与国际交流学院，浙江杭州，310012)

近些年，基于互联网的教学技术随着互联网的发展而不断涌现，如慕课、微课、互联网直播课程等。已有研究者讨论了社交媒体在外语教学中的应用前景和初步实践。[1-2]传统的英语教学模式注重教师的课堂教授，出现了本科生英语听说交际能力比较低、研究生听不懂学术英语等问题。在高等教育国际化的大背景下，大学英语教学应该向更加注重培养英语语言交际能力、应用能力和自主学习能力的教学模式转变。[3]

当下，慕课在全球受到关注，将慕课应用到大学英语课程教学中的研究也逐步深入。因此，将大学英语课程的改革目标契合到慕课中十分必要。慕课的核心就是一个“学”字，以学生为中心，学什么、学多久、怎么学都由学生自主掌握。因此，慕课的特点和大学英语高质量教学的目标是高度吻合的。[4]但是，从已有的慕课经验来看，慕课存在退课率高、学分受认可度较低等问题，其根源在于缺少有效的监督评价体系。如果慕课的学分认证没有得到大学、企业的认可，那么慕课学习者的动机水平将会大大降低。[5]因此，要实现大学英语教学有效借力慕课，对参加大学英语慕课学习的学生的表现进行全方位评价就显得尤其重要。

区块链技术是一种去中心化的分布式数据库技术，它是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术。虽然目前尚未形成行业公认的区块链定义，但其技术特点非常鲜明。区块链技术能够实现点对点的信任交易，克服了传统的中心化机构必须依赖信任中心而导致的高成本、低效率和数据不安全等缺点。因此，区块链具有去中心化、信息不可篡改、自治性这三个特点，它有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态，实现从信息互联网到价值互联网的跨越。[6]

根据文献调研，本文总结了慕课在大学英语教学中的应用，回顾了我国大学英语课程评价体系的发展变化，描述了区块链技术在各领域的国内外应用现状，提出了一种针对大学英语慕课课程的区块链应用形式。

一、慕课在大学英语教学中的应用

慕课是大规模的开放在线课程。2012年，美国一些顶尖大学陆续设立网络学习平台，在网上提供免费大学课程。这些课程相比于其他网络开放课程具有更高的质量和学科覆盖率，同时也更面向广大社会公众。慕课很好地体现了互联网技术所提倡的开放互联精神。目前，全球最大的三个慕课提供商是Coursera、Edx和Udacity。以Coursera为例，世界149所知名大学在该平台开设了2000多门课程，2500万学生在该平台注册学习。慕课具有规模大、开放性、网络化、参与自主性等鲜明特征，一经问世就受到了全世界的欢迎，各种慕课平台不断出现。2012年以来，有关慕课的研究报告显著增加，研究课题涵盖了慕课的联通主义理论机制、课程设计、学习主体和学习评价等。近几年，慕课在大学英语教学中的应用也日益得到学者关注。

王轶等研究了信息技术与大学英语课程的整合，发现基于网络技术的新型教学模式对学生有很大的吸引力，能够提高学生的学习自主性和学习兴趣。[7]柴改英从场域理论出发，分析了慕课对外语教育场域的冲击，认为慕课作为外语教育场域的新型主体，携带着一定类型和数量的文化资本“闯入”制度化的学校场域，参与场域内竞争，使很多学生通过“逃课”去“淘课”。[8]还有学者针对基于慕课的翻转课堂在英语教学中的应用进行了探讨，认为它有着传统教学所无法比拟的独特优势，既可以利用慕课中优质内容，又可以实现学生的高度参与，促进知识创新和合作学习。[9-10]

二、大学英语课程的评价

好的课程都是设计出来的，而教学设计必定包含教学评价。在2007年的《大学英语课程教学要求》中，教学评价被分为形成性评估和终结性评估两种。蔡基刚认为，在高等教育国际化背景下，评价体系的评估内容比较片面。他进一步指出，大学英语评价体系中的重要内容之一是评价学生能否用英语进行专业信息的汲取和交流，评价形式应重点发展诊断性测试。[11]

王红艳等深入探讨了2007年教育部发布的《大学英语课程教学要求》中的教学评价的理论基础和基本原则，构建了大学英语课程多元教学评价体系。其中，评价内容包括了语言知识和功能、语言技能、学习策略、文化意识和情感态度，评价方式包含了教师评价、学习档案袋、自我评价和学生互评。其中的学习档案袋包括学生的作业、笔记、作文、读后感、与课文背景有关的资料及电子作品，通过它可以展示每个学生的学习成绩。[12]

吴斌等从现代语言测试理论出发，认为在如今的网络教学时代，传统的水平测试只是大学英语课程评价体系的一部分，另外，还应当有观察法、访谈法、学生档案法等主观的、开放的、灵活的评价方式。[13]

三、区块链的应用研究

比特币是区块链技术赋能的第一个“杀手级”应用，至今，大部分区块链的核心技术和人才仍聚集在金融领域。但是，区块链作为新一代的底层技术，其应用领域必将超越数字加密货币而应用到科技、政治、教育等其他领域。有学者将区块链的应用归纳为数字货币、数据存储、数据鉴证、金融交易、资产管理和选举投票六个场景。[6]

区块链研究目前呈现井喷式发展的态势，根据实际应用场景和需求，区块链技术已经演化出三种应用模式，即公共链、联盟链和私有链。在医疗领域，目前可以看到飞利浦医疗通过区块链技术来完成病历资料的认证或者病历方面的隐私保护。在物联网领域，IBM和三星提出了基于以太坊区块链的物联网解决方案，这种区块链具有非常强的冗余性及很强的容错功能，而且，它能够在没有中心化服务器和管理的情况下，安全稳定地传输数据。[14]尽管区块链技术已在全球金融业、服务业等领域得到了比较广泛的研究和应用，但其在教育领域的应用还鲜有深入探讨。

在整个教育领域层面，金义富对区块链技术在教育领域的应用进行了需求分析，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系统，这是一种部分去中心化的混合部署模式。[15]李青等认为，未来“区块链+教育”可能的应用可以分为六种方式，包括学习记录分布式存储、为在线教育提供证书系统、课程资源和学术成果版权保护、为教育契约和存证提供智能合约、去中心化全球知识库的建立、知识货币和社会的建立。[16]

在课程教学层面，许涛在总结了现有研究和实践的基础上，认为区块链技术在教育教学领域中的应用主要包括区块链成绩单、学习者资源管理、学习账本三种形式。[17]胥月等认为，教育领域最有可能迅速推广的区块链业务是学习记录和证书认证。[18]这些方面已有索尼全球教育、麻省理工学院媒体实验室等教育机构进行了初步应用探索。

在教育综合应用层面，胥月等分析了采用区块链技术构建新型学生行为评价体系的优势和特点，设计了一种基于区块链的学生行为评价体系，从而实现了对大学生在校期间的包括学习成绩在内的综合表现的记录和评价。[21]

四、慕课大学英语课程区块链

(一)“区块链+慕课”大学英语课程的需求分析

根据Wikipedia上的数据，Coursera总体上的课程完成率只有7%—9%。这是因为学习者在长时间的在线学习过程中，由于课程内容缺乏吸引力，或者自身缺乏自制能力，或者认为课程证书没有含金量而逐渐丧失学习的动力甚至放弃学习。慕课的另一个问题就是当前大多数慕课的学分没有得到大学和用人单位的认可，其根源就在于慕课缺少一个有效的监督评价体系。如果慕课能够建立具有极高可信度的评价系统，就能提高其学分、证书的含金量，其完成率、普及率将会得到有效提升。

外语学习不仅是知识的获得，而且是技能的习得。大学英语教学评价内容和评价方式趋于多样化，越来越注重对学生英语实际应用能力的考核。目前，慕课在线测试主要包括选择题和填空题，可以评价语言知识性内容，但无法充分满足语言应用技能的评价需求。而且，学生的课堂行为、课外活动表现、口语能力、外语应用能力并没有体现在最后的考核成绩中。如果能够有效地将新型大学英语教学目标与慕课结合起来，那么通过慕课培养具有高水平英语应用能力人才的目标将很容易实现。

现在的教育云平台、资源中心或教育机构已经搜集了用户的学习状态，但却没有反馈用户的学习策略。这些数据掌握在中心机构手里且并没有得到有效利用。如今，数据是最宝贵的资源，每个人都应当从数据中获得自己的学习反馈，实现个性化的学习。

在区块链技术支持下的去中心化、去信任的系统中，我们可以为每个参与慕课的学习者建立学习记录区块链，正式学习部分以一节课为一个数据区块，非正式学习部分的记录以项目组建数据区块，评价系统根据每个学生的学习记录区块链进行最终评分，保证全面、公正的评价。同时，这些数据为所有人共有，每个人都可以通过大数据得到教学的反馈。因此，教师、学生都可以据此选择最合适的教学和学习策略。

(二)“区块链+慕课”大学英语课程技术框架

1.总体架构

基于以上需求分析，本文提出构建一种“慕课大学英语课程区块链”，它以区块链2.0架构为基础进行构建(表1)，以教学活动记录和教学活动评价作为基本事务，为个性化教学、慕课学分认证提供区块链服务。在“慕课大学英语课程区块链”中，教学活动被抽象为“从投入到产出”的过程。慕课大学英语课程区块链提供了一个大学英语教学过程的区块链基础架构，按任务层、策略层、服务层、管理层、网络层五个层次进行设计。任务层由客户端生成教学资源、学习记录、学习评价等不同需求任务；策略层根据用户身份(教师或学生)和任务性质进行智能计算和推送，在系统控制和监督下分流申请区块链服务；服务层根据不同策略实现任务请求，提供数据区块封装；管理层对数据区块进行加密、验证和签名；网络层基于P2P网络，通过挖矿达到共识或满足合约，实现数据区块的链接。

表1 慕课大学英语课程区块链架构

“慕课大学英语课程区块链”由所有节点的教学过程区块链和成绩区块链组成。其中，教学过程区块链是私有链，在课程过程中记录各项活动、评价结果；成绩区块链是公共链，在课程结束时将该课程的每个学生的最终成绩作为一个区块接入学生各自的成绩区块链。因此，“慕课大学英语课程区块链”是一种由私有链和公共链组合而成的互联链。

2.数据区块

“慕课大学英语课程区块链”的数据区块结构如表2所示。比特币区块链中每一个区块体都包含了一次比特币交易的信息，而在“慕课大学英语课程区块链”中，每一个区块体都包含了一次教学活动的记录和评价。教学活动可以理解为节点投入时间、自身的知识状态和教学资源，从而得到回报的过程，可以用“投入和产出”的模型来理解。其中，节点就是区块链中的人，包括学生和教师。学生的状态可以用“学币”来衡量；教师的状态可以用“教币”衡量；参考IEEE(电气和电子工程师协会)的LOM(学习对象元数据规范)，教学资源可以用“关系”“评注”“分类”和“权属”等属性来标识。

表2 数据区块结构

教学活动可以分为创建教学资源、更新教学资源、课程学习、成绩测试等几类活动。每个学生的每一次学习活动都被记录和评分，系统按照一定的打分机制给以“学币”；教师创建、更新或整理资源会使“教币”增加。每一类活动所得到的“学币”和“教币”的量应该是活动投入资源的属性的函数值，这个函数关系根据课程内容、活动类别等特点在课程设计阶段预先设置。

数据区块的长度可以由两种模式来确认：慕课以一节课为单位安排一个知识点进行学习并测试，将学习过程和测试结果作为教学活动区块接入教学过程区块链，从而保证学生课程表现评价的准确和客观；对于非正式的学习和其他教学活动，例如，参加英语演讲比赛、国际学术会议、外籍学者学术交流会等，可以分配的数据区块长度参照以太坊区块规则制定。

教学活动区块以MPT(merkle patricia tree)进行组织，用哈希算法和时间戳等方法封装于区块中。哈希算法是一种将信息转换为固定长度Hash值的方法，具有不可逆性，即无法通过一个已知的Hash值得到原来的信息。同时，同一个Hash值几乎不可能由不同的输入信息计算得到，具有极强的抗碰撞性。时间戳标记了每一个数据区块封装的时间，以确保数据不可篡改。

MPT的原理图如图1所示。对于一次教学活动所产生的数据记录，我们可以将它们分成多个数据块，比如L1、L2、L3、L4。为了方便以后的快速校验，所有数据(教学活动或节点状态)都要进行分组哈希。因此，从L1数据块就得到了其哈希值Hash0-0。由于L1数据块只是整个教学活动的一个部分(例如，一个学生在课程中的一次口语讨论)，其哈希值还要和别的数据块L2的哈希值Hash0-1拼在一起再进行一次哈希变换，从而得到哈希值Hash0。同理，还需要将Hash0和Hash1拼接成一个字符串，再进行哈希变换得到哈希列表的根Hash(Top Hash)，根Hash放在该区块的区块头中。通过这种机制，在P2P网络中传输数据时，下一个节点在接收数据时，可以根据从可信数据源得到的根Hash来校验Hash列表，再通过校验后的Hash列表校验数据块。在“慕课大学英语区块链”中，采用最常用的二叉Merkle树。

图1 Merkle树原理图

3.区块链的运行

教学活动的发生一般过程包括4个步骤。步骤1：发起者(教师或学生)发出一个事务并进行数字签名，系统检查事务格式是否符合规则要求。步骤2：对验证通过的事务，判断该节点是否具备事务发生资格，即教师或学生是否具备更新教学资源的能力或具备学习基础，如果具备，则根据角色性质计算“教币”“学币”以及资源属性的变化值。步骤3：随着事务的成功完成，就正式生成事务，根据事务类型先进行事务评价，然后启动MPT封装程序(加时间戳)，事务进入数据区块等待挖矿确认。步骤4：若数据区块获得确认，则系统给节点发放“教币”“学币”。

在教学过程区块链中，最重要的是创建教学资源、学习资源这两类教学活动。以教师创建教学资源为例，具体步骤如下：教师将资源上传云端平台，利用非对称加密算法分别使用公钥和私钥对教育资源进行加密，并存放在区块中，将承载教育资源的区块广播全网并等待认证，超过51%的节点达成共识则通过认证，承载资源的区块加盖时间戳后在网络中以P2P的模式传播，系统自动给教师发放“教币”奖励。这种基于区块链的教学资源认证机制可以杜绝重复、无效、低质量的资源，有效提升资源质量和资源传播效率。

以学生学习资源为例，具体步骤如下：学生发起学习请求，系统对学生的当前状态和教学资源的预备知识进行比较，如符合发生条件，则验证通过；在参加慕课在线课程、在线测试等过程中，慕课可以记录学习过程；结束本次学习后，学生在参与课程的人所组成的私有链广播，教师评分组根据该过程(如一节课)中学生表现给予评价，其余节点(即所有学生)共同记录这一区块，然后系统根据教师给的评价相应地给该学生增加一定数量的“学币”。

在成绩区块链中，系统根据课程学习过程中的记录以及最后的测试成绩，综合算出每个学生的“学币”，学生根据“学币”计算课程成绩，再由本人在全网广播，其余学生节点在共识机制下核实成绩。

4.区块链的共识机制

在比特币区块链中，共识算法叫做POW(工作量证明)，其主要思路如下：进行若干次SHA256函数运算，寻找一个满足给定难度值的随机数(可以将工作量简化理解成运算次数)，如果找到，则向全网广播，收到通知的节点判断该区块的所有交易是否都有效且与已有区块不重复，如果确实如此，则接收区块，在各个节点上进行区块链确认，同时，最快确认交易有效的节点获得奖励的比特币。

在教学过程区块链中，每一次学习过程只需要经过教师评分组的评价，其余节点只需记录即可，可以采用PBFT(实用拜占庭容错)作为共识算法，保障各节点间数据的一致性；在成绩区块链中，共识机制采用与比特币区块链类似的挖矿机制，不过这种共识算法并非基于一定难度数学问题的计算，而是基于学生节点对其他学生成绩的核算，其计算量要比较小，最快的节点核算通过，且经51%以上的节点确认后由每个节点记录。另外，系统还可设立一定的奖惩机制，如可针对学生设立“评分奖励金”，核实成功次数最多的节点(学生)获得系统返回的该门课程的学分费，相当于该学生免费修了这门课程。此外，也可根据该套系统的运行效果调整相应的奖惩机制。

五、小结

随着慕课的普及，开放教育的理念在共享经济时代越来越受到全世界的欢迎，传统课程与慕课结合需要变革教学理念、内容和模式。而区块链技术的发展和应用为教学变革创建了新的技术平台。本文针对慕课与大学英语课程的结合，提出了“慕课大学英语课程区块链”。利用该区块链系统，我们可以实现学习过程、学习成绩的分布式存储和记录，为慕课的学分认证提供有力支持，借此探索了应用慕课大学英语课程来培养高水平英语应用能力人才的可能性。目前，区块链技术在教学中的应用尚处于起步阶段，相关研究主要集中在学习内容和成绩的存储和记录上。因此，本文构建的“慕课大学英语课程区块链”目前还是框架性的探索，希望为大学英语的线上教育提供一个新的方向，并在实践中不断完善和优化。