区块链技术应用于在线体育教学：场景、困境与对策

殷 鼎

伴随比特币的出现，区块链技术成为了人们关注的焦点。2018年教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》中提出要探索基于区块链技术与教育教学全过程的深度融合；2019年在中共中央政治局就区块链技术现状与发展趋势进行的第18次集体学习上，习近平总书记强调要加快区块链技术和产业创新发展；2020年教育部印发的《2020年教育信息化和网络安全工作要点》中提出：要探索区块链技术在教师在线授课、学生在线学习行为的记录和认定等方面的应用，建立可扩展和具有公信力的在线教学评价新模式。“区块链技术+教育”已成为当下教育领域的研究热点之一[1]，但探讨其应用于在线体育教学的研究却较为少见。为此，探讨区块链技术应用于在线体育教学的场景、困境与对策，可为区块链技术在体育教育中更好地发挥作用提供帮助。

1 区块链技术及其应用于教学的现状

1.1 区块链技术简述

区块链(Block chain)技术，最早由名为“中本聪(Satoshi Nakamoto)”的学者在《比特币：一种点对点电子现金系统(Biton：A Peer-To-Peer Electronic Cash System)》[2]一文中提出。“区块”可视为一个结构数据单元。区块链则是按照时间顺序将N个结构数据单元连接组成的链式数据结构[3]，并以非对称密码学技术保证不可篡改、伪造的去中心化共享总账，能够安全存储有前后关系、能在系统内验证的数据[4]。区块链技术具有去中心化、防篡改性、可追溯性、匿名性、开放性5大特征和优势[5]。

1.2 区块链技术应用于教学的现状

区块链技术所具有的特征，如欧盟发布的《教育中的区块链》报告所言：“可能改变教育机构传统运作模式，提高效率、降低成本、提高相关记录安全和真实性等，可具体应用于数字认证、成绩认可、学分转换等方面”[6]。2016年，Sharples[7]提出了一个基于永久性学习经历和相关声誉奖励的分布式记录方法。Turkanovic[8]等提出了基于区块链的全球高等教育学分平台。Kandaswamy[9]提出了4项区块链计划，包括教育和学术出版、学习者付款和奖励、终身学习护照、知识产权管理和信用。2018年，牛津大学首先将区块链技术应用于教学。该校利用区块链技术实现智能合约、学生表现记录、费用管理等。伦敦大学、韩国延世大学也通过应用区块链技术来查询学生学历证书和杜绝学生作假等[10]。从国内来看：许涛[11]从区块链成绩单、基于区块链技术的学习者资源管理和学习账本3个方面，呈现了区块链技术在全球教育领域的应用现状及应用中存在的问题和挑战。李凤英[12]通过对国际MOOC“三驾马车”(Coursera、Edx、Udacity)及其他在线教育机构对学习者身份认证的比较基础上，提出基于双因子模糊认证和区块链技术的MOOC学习者身份识别模式和解决方案。沈忠华[13]探究了区块链等新技术对教育评估的影响和作用。蒋明蓉[14]以伍尔夫(Woolf)大学区块链技术的学习支持服务模式为个案，探索了在线教育中教学、资源、管理等效果及质量保障的新模式。2018年，京津冀大数据教育区块链试验区启动建设，建成后将以大数据为平台，记录和建立学生学习成长轨迹数据和个人学习成长档案[15]。以上研究或实例表明：区块链技术应用于教学已从理论探讨逐步成为现实，并在应用范围或功能上有所扩大。

2 区块链技术应用于在线体育教学的场景

2.1 利用区块链技术跟踪和记录体育教学行为

区块链技术所具有的去中心化特征，可以应用于在线教学管理平台中，实现对在线教学和学习行为的跟踪和记录。区块链技术的工作原理是通过智能合约和分布式账本实现。智能合约存储在区块链中，是包含着双方协议的条约，一旦满足条件，就会自动执行；分布式账本通过网络成员之间共享、复制以及数据库同步，实现不能够被篡改。

在线体育教学中，当教师和学生登录到基于区块链技术的在线教学管理平台时，智能合约就开始跟踪。师生的教学和学习行为，以及这些行为的开始和结束时间，都可以作为数据被记录、存储下来。在一个完整周期的在线教学中，学生按照教师的要求，完成课时、单元、期中等任务，最后通过期末在线考试即可拿到相应的课程成绩。智能合约中还可以加入激励或惩罚机制，更好地促进学生学习[16]，以及记录学生对教师在线教学过程的评价记录，成为学生评教和考核教师的依据。另一方面，分布式账本会对教学和学习行为的过程、教师和学生的互评等信息进行共享、复制及与数据库同步。这一过程不会受到外在人为的干预，并且是加密和不可篡改的，可以确保被记录的教学和学习行为真实可信。

2.2 利用区块链技术共享和保护体育教学资源

区块链技术的去中心化特征，是以点对点为方式进行数据储存结构，可以规避传统教学资源共享方式中以学校作为中心节点的弊端。基于区块链技术的去中心化特征，已有公司开发出了相应的元数据协议——Media chain[17]，能够在方便教学资源共享的同时，更好地保护作为数据的教学资源。

在线体育教学中，基于区块链技术的在线教学管理平台中，借助区块链技术的元数据协议，作为资源创建者的体育教师可以通过区块上传教学资源，并以共享的形式发挥价值，被所有用户或学习者使用，以实现学习目标。不过，这些教学资源蕴含着教师的智慧，也是一种知识产权，需要加以保护。当教师上传这些教学资源时，可以在区块中写入知识产权或版权信息并加盖时间戳。当有资源被用户或学习者引用时，就会自动带入相关的知识产权或版权信息。在这些教学资源的传播中，利用区块链技术的可追溯性，就可以查询到教学资源的知识产权或版权归属。此外，区块链技术具有的开放性，还能够实现让所有用户或学习者对教学资源的知识产权或版权信息进行监督。

2.3 利用区块链技术管理学生体育档案和成绩

区块链技术由于其具有去中心化特征，每一区块都包含特定时间内的全部交流数据，且单一区块的破坏不影响整体系统安全，所以区块链存储的信息比较可靠。同时，每一区块包含的所有信息，可以交叉验证真伪，又保障了数据的真实。这种可靠和真实为解决跨系统、跨机构查询信息，提供了方便。

在线体育教学中，基于区块链技术的在线教学管理平台，可以管理学生的体育档案和成绩，如体质信息、体育成绩等，并将信息储存在区块链上，通过提供一个相应的二维码作为身份标识或密钥，这样在其他地方即可利用这个二维码或密钥来查询和访问学生的档案和成绩。同时，学生本人也可以利用个人密钥实时获得自己的档案和成绩，以确保个人数据的安全性与私密性。区块链技术的教学管理系统，是一种全新的信息组织形态。这就有效解决了传统教学管理或教学平台中，由学生所在学校建立、保存学生档案和成绩，其他机构或学生在其他地方需要这些档案或成绩时，必须要向原所在学校申请复印档案、成绩单等繁琐程序。

3 区块链技术应用于在线体育教学的困境

3.1 区块链技术还不够成熟

区块链技术自应用以来，至今发展了10余年，从技术层面来看还不够成熟和稳定。一方面，从存储空间来看，传统基于区块链技术的在线教学管理系统，至少需要60GB的存储空间才能够满足单个节点同步数据的需求[18]。一般民用的存储设备尽管可以满足这一空间容量的需求，但依旧需要开发能够推广至大规模跨系统、跨机构的在线教学管理系统。这是由于为保障区块链中各节点的数据完全同步，当节点存储的区块链数据伴随在线、访问学生数据急剧增加时，区块链的存储能力如果不足，难免会对实时更新数据产生影响。另一方面，当前所使用的在线教学管理系统大多网络节点规模较小，而未来要大规模应用区块链技术，必然需要面对网络中大数量的节点。这对于学生数据的大规模高效处理也提出了挑战。就现实而言，学生数据大规模处理效率问题是区块链技术面对高频读写场景的主要问题。另外，时间的确认也是一个难点。目前单个区块的生成时间一般较长(如比特币10min左右才产生新的区块)。这对于学生频繁提交数据和存储等带来了较大限制，毕竟延时或滞后会降低数据的及时存储和授权使用效率。

3.2 支持保障体系有待完善

区块链技术作为一种新的技术应用于在线体育教学，需要包括政策法规、技术应用者、数据规范标准等在内的相关方共同参与的支持保障体系，才能够取得良好效果。从目前来看，在政策法规方面，区块链技术带给在线教学的促进作用是毋庸置疑的，但对于学生公平享有体育学习权利也提出了挑战。因为经济、区域的原因，一些贫困或偏远地区的学生可能会因为设备、网络缺乏难以享受到在线学习，这势必会带来数字鸿沟的增大。同时，在线学习中，学生计算机技术的差异是否会造成学习结果的评价歧视，也是可能存在的问题。当前，政策法规方面对这些问题的应对还有所欠缺。在技术应用者方面，相比于其他学科，体育信息化的基础较为薄弱，体育教师对区块链技术的认同度、接受度、信息素养，也是区块链技术发展、应用的障碍之一。体育教师在教学中多以操场为课堂，对先进信息技术使用较少，甚至可能产生抵触情绪。这些都会直接影响区块链技术应用于在线体育教学。在数据规范标准方面，由于区块链技术记录的分布式存储和不可更改性，教师和学生难免会产生疑问，教学和学习行为的记录等数据是否该有一个规范标准，谁来验证查看者身份，如何确认和识别不同学习数据库中的学生等。如此这些数据规范标准方面的问题，也都还不够完善。

3.3 数据隐私可能发生泄露

区块链技术虽然具有去中心化、防篡改性、可追溯性、匿名性、开放性等特征和优势，但是从整个区块链网络的角度来看，其中也可能存在数据隐私泄露问题。微软公司下属的“美国教育”机构首席技术官Evans就曾直言不讳地指出尽管区块链技术在教学中具有无限潜能，但也存在着学习者个人信息泄露的担忧[19]。尽管区块链技术所使用的是公钥与密钥非对称密钥机制，可以有效保障数据存储过程中的安全性，但对于密钥的保存和使用，依旧需要关注。因此，区块链技术研究中，数据隐私泄露问题是不可忽视的问题。有报道称，在基于工作量证明共识过程的区块链中面临着51%的安全攻击问题。也就是说如果区块链网络节点拥有全网51%以上的算力，就可能会对区块链中存储的数据进行篡改或伪造[20]。当然，基于共识算法的改进能够解决这些安全攻击问题，但却引发了N@S(Nothing at stake)等新的安全攻击问题。未来，随着密码学、数学、量子力学等新技术的不断发展，区块链的非对称加密机制可能会越来越显得脆弱。不排除会被攻破的情况，随之造成数据隐私发生泄漏。

3.4 全面育人目标难以实现

区块链技术应用于在线体育教学，是通过技术的手段让师生相聚于在线教学管理平台，打破了师生面对面的方式。通常情况下，教学目标不仅包括知识目标，还包括学生的品德、情感、价值观等目标。这种情况下，区块链技术应用于在线体育教学，就存在着缺少了教学真实情境的问题，造成学生品德、情感、价值观等方面目标难以实现的困境。如在传统体育教学中，当学生在体育练习、体育竞赛中，学生遭遇了失败，需要团结一心等情况时，教师可以结合当时的情景，及时培养学生败不馁、团结协作的精神品质。但是，在线体育教学时，教师与学生隔着屏幕以网络为载体进行教学，就很难及时发现和培育学生的意志品质。应该清楚，无论教育技术发展到何种程度，区块链技术应用于在线体育教学有多少优势，都不能脱离教学中全面育人的本体价值。从目前的现状来看，尽管区块链技术应用于在线体育教学，可以通过语言为交互载体，进行知识之间的交流和传递，但却难以深入掌握学生在线学习中的感受；同时，生生之间的合作意识等也较难实现，师生间无法像传统教学中那般情感互动，也就造成了全面育人目标难以实现的困境。

4 区块链技术应用于在线体育教学的对策

4.1 完善区块链技术应用于在线体育教学的保障体系

区块链技术是一场推动在线体育教学进步的新技术，也是推动在线体育教学发展的新力量。伴随着区块链技术的日趋成熟，将催生更多在线体育教学与线下体育教学混合发展的新样态，教学样态的转变将进一步带动教学、学习模式的全面转型。从国际已有经验来看，区块链技术的发展，正在与大数据、个性化学习、智能算法相结合，改变着传统教学模式与课程生成方式。一些企业的涉足，也推动着区块链技术向着普及化的方向发展。从现有的情况来看， 截至2018年我国约有52万所学校，各级各类学历教育在线人数约2.8亿人，专任教师约有1 673万人[21]。这些人员将是我国实施区块链技术在线教学的重要基础。但与之对应的是，我国在区块链技术应用于在线体育教学方面还存在着保障体系不够完善的问题，如教育技术基础设施不够完善、教师信息技术能力不足、区块链技术应用于在线教学产品缺乏等。为此，我国应继续努力做好规划与政策扶持、经费投入、转变理念等工作，努力完善区块链技术应用于在线体育教学各方参与的保障体系。从政府的角度而言，要牵头协调参与部门，并提供经费支持，提高区块链技术应用的硬件条件，如终端设备、网络普及等。同时，寻求与企业在区块链技术方面的合作，共同协作与共享资源，确保学校在线体育教学质量。从教育界角度而言，要转变传统教学理念，适应新技术带来的变化，熟练掌握该在线体育课堂教学形态。从科技界而言，要开发适合在线体育教学的教学管理平台，满足跨机构、跨系统的教学、共享、存储、查询等要求。总之，要从区块链技术应用相关的各方面着手，完善区块链技术应用于在线体育教学的保障体系。

4.2 提高区块链技术在线体育教学应用者的信息素养

区块链技术应用于在线体育教学，为教育领域带来了全新的变化，特别是为体育教师的教学和学生的学习提供了便利。但从另一方面讲，这也意味着每个相关的区块链技术应用者需要迎接新的风险和承担新的责任。当区块链技术应用于在线体育教学成为常态形式，过去所开展的传统体育教学模式将发生翻天覆地的变化，每一位相关的人员都需要掌握相应的技术以顺应在线体育教学的需要。只有这样，才能不被技术束缚，才能利用技术取得良好的成效。在区块链技术应用于在线体育教学的驱使下，应重视和提高应用者包括设计、计算、数据、交互等人员的信息素养，从源头上推动区块链技术应用于在线体育教学的协调发展。信息素养已成为每个公民适应未来生活不可或缺的基础，也是提升国家可持续发展的基础。培养具备高水平信息素养的人才也是国家建设和满足未来发展的重要任务之一。为此，需要拓宽受教育者信息素养培养渠道。将普及信息素养和培养信息应用人才，作为国家教育发展的优先战略目标。

4.3 制定区块链技术应用于在线体育教学的规范标准

区块链技术应用于在线体育教学，在数据规范标准方面，也需要考虑建立新的规范标准。这是因为区块链技术记录的分布式存储具有不可篡改性。师生的教学、学习行为该遵循怎样的规范，这牵扯到后期教师对学生的评价、学生对教师的评教、跨系统或跨机构精准检索等。另外，对于用户的身份，也应该建立统一的规范，以方便确认和识别不同学习数据库中的用户等，杜绝学生作弊等情况发生。就目前来看，这些方面仍然没有建立起统一的规范标准，表现出各自为战的状态。这种情况下，应该考虑到伴随区块链技术应用于在线体育教学，会有越来越多的数据呈现出来。若没有统一的规范标准，就难以做到公平、合理，特别是对于数据跨系统、跨机构检索时，难以做到高效、精准。为避免这些问题，应该及早制定区块链技术应用于在线体育教学的规范标准。

4.4 确立区块链技术应用于在线体育教学的法规制度

区块链技术应用于在线体育教学，离不开背后数据的处理、存储。相应的伴随区块链技术与大数据、云计算、人机交互等领域的连通、互动，数据隐私可能发生泄漏也成为不可忽视的问题。数据的安全问题不仅仅是技术本身的不足，更是数据资源的共享、开放、流通过程中存在的危机和风险[22]。介于各类数据的重要性，越来越多的国家已开始采用立法的形式加强数据的安全性，如《美国消费者隐私权利方案(草案)》《欧盟数据保护通用条例》《德国联邦个人数据保护法》等。如前文所述，在线体育教学数据包含着学生档案、成绩等。这些数据构成了教育大数据系统，也是我国的核心数据构成内容之一。由于这些数据的采集、应用、分析过程较为复杂，这些数据的安全性也就不容忽视。当前，这些信息存在着一定的泄露隐患。如缺乏相应的法律法规与问责体系、教育大数据的监管体系不尽完善、数据标准不规范、安全技术不成熟等问题。根据国外的经验，应该在我国教育数据保护上确立相应法规和制度，同时防止数据被相应的平台负责机构霸占，破除教育大数据的人为分割等。此外，还应做好个人教育数据的保护，如安装必要的保护程序，做好教育数据保护的知识普及等，保障师生的隐私安全不被泄露。最后，还要建立相应的数据问责制度。通过法规、制度等措施，加强对区块链技术等数据应用的监督，避免教育大数据被网络侵害和非法使用。

4.5 注重区块链技术应用于在线体育教学的育人实际

区块链技术应用于在线体育教学，对于教学的发展有促进作用，但也难以实现对学生品德、情感、价值观的全面培育。面对这种困境，需要注重区块链技术应用于在线体育教学的育人实际，采用相应的措施加以应对。一方面，要转变教学理念，明确在线体育教学的价值。区块链技术应用于在线体育教学本身就是通过对技术的应用，来改善和提高传统教学的一种形式。2016年世界经济论坛发布的《教育的新愿景：通过技术培育社会和情感学习》中，倡导要把人的社会性和情感教育置于应对新工业革命的高度[23]。这也启示我们要转变对区块链技术在内的在线教学应用理念，清楚其存在的不足，尽可能地利用它们的优势为学生服务。另一方面，区块链技术应用于在线体育教学中，教师要注重利用其所具有的交互功能等优势。即在教学过程中注重增加学生间、师生间互动交流及展示的环节，培养学生独立、多元思考问题，多元价值观和同理心等；注重利用网络资源的丰富优势，在教学过程中大量融入真实场景，引导学生融入情境，促进品德、情感、价值观的目标实现；注重教学过程中学生的反馈，结合社会化软件或其他认知工具，并根据学生的表现及时捕捉与品德、情感、价值观的结合点，鼓励学生发表自己的观点，让学生在对话与互动中建构、理解价值观，进而培养学生集体、合作意识，尽可能实现全面育人的目标。

5 结语

技术的发展为体育教学带来了新的变化，技术赋能下体育教学理念也要与时俱进。区块链技术的发展和应用，为体育教学变革夯实了技术基础。尽管区块链技术在体育教学中的应用还存在着诸多困境，但不可否认的是，它已经引起了教育界的高度重视。目前来看，区块链技术在体育教育领域尚处于起步阶段，但日新月异的技术变革必将给体育教育领域带来冲击和影响，需要业内人士提前做好迎接和准备。