基于区块链的高职院校德育学分制评价系统设计

曹云峰

1 概述

教育的根本任务是立德树人，落实立德树人必须建立科学合理的德育评价体系，作为高等教育半壁江山的高职院校，因其独特的职业特点而与众不同，建立科学合理的适合于高等职业教育学分制评价体系，是引导职业教育公平发展的必要选择。也是推动高等职业院校精细化管理的必由之路。本文利用区块链技术分布式存储、多方匿名评价，不可篡改、安全可信等特点，设计一套克服传统学分制评价系统评价集中、容易篡改、安全性能差等弊端的高职院校德育学分制评价系统。

高职院校德育的范畴主要包含思政理论课、思政实践课教育，日常行为规范安全、卫生、纪律、社会实践、公益劳动、文体奖励、心理健康教育、职业操守、创新创业等教育。高职院校德育学分制评价方主要是根据德育所涉及的范畴，经评价方评价给出的学分绩点，最终构成高职学生在校的德育学分。高职院校的评价方主要由思政教学部门、学生处、教务处、就业处（创新创业处）、校企合作方构成。评价参与人员主要是思政理论课、实践课指导师，创新创业理论课、实践课指导师，团总支老师、辅导员、班主任、学生干部等组成。传统的德育学分制所有的学分都是由评价方单方面给出、不够公开透明、容易篡改、所以导致高职院校学生德育履历造假、信用缺失，用人单位对学生德育评价无法信任。本文将通过区块链技术，实现高职院校学生德育学分多方匿名评价、公开透明、记录信任、无法篡改等特点，为实现高职院校“三全育人”奠定良好的信任基础。

2 系统设计特点

2.1 分布式存储

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统是分布式存储结构，并不是中心化集中存储。高职院校学生对个人的德育事件信息录入后存储在P2P网络节点机上，并可以转发到全网。参与德育评价的校企指导师所有的评价过程和结果都记录在分布式的节点的每一台节点机上。整个系统分布式存储构成联盟链，其上的每个节点根据智能合约事先编辑的规则访问分布式数据库及数据完整的历史记录。每个节点都可以直接验证其他交易节点的记录。

2.2 点对点网络

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统是一个点对点的网络结构，网络结构中的节点有两类，一类是学生节点支持学生录入个人的德育事件的支撑材料、查询个人德育的学分情况等。另外一类是评价节点，评价节点的登录需要按照系统设计好的联盟链准入机制进入系统，可以对学生提交的匿名德育事件进行评价。每个节点均具有存储并转发信息到所有其他节点的功能。

2.3 匿名评价

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统中学生录入或提交的德育事件都是通过加密编码对应的，评价方只能看到对应的编码，所有信息对评价方是完全透明的。

2.4 记录不可篡改

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统分布式数据库中一个节点输入事务之后更新了账户数据后，记录将无法篡改，因为分布式数据库中的每一条评价记录都直接链接到它的前一个相邻的交易记录上，形成链式结构。再采用哈希加密算法和梅克尔树来确保联盟链中的记录的可靠存储、并按时间顺序用时间戳标记。当然网络上的所有节点都是可以访问的。

2.5 数据安全加密

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统中按照区块链技术的特点，在数据转发传输过程中，利用非对称密码算法和数字签名技术确保安全可靠传输。

2.6 可编程性

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统因其分布式存储中的数据特征和图灵完备性，决定了该联盟链中每个交易所关联的计算逻辑和可编程性。所以各节点均可设定自动触发节点间交易的算法和规则，即是所谓的智能合约。

3 系统应用架构设计

根据区块链技术的特点，高职院校德育学分制评价系统的设计应用框架主要分4层结构。顶层是应用层：包含学生应用和导师应用接口，和传统的系统比较没有管理接口；次顶层是共识层：主要是由RPC协议、共识节点的准入验证、DPOS组成，实现多方评价德育学分过程中的节点准入认证、协同评价和工作过程确认；第三层是网络层：由P2P网络、传播机制、验证机制构成，主要实现对等网络中数据安全可靠传输；最底层是数据层：是由区块数据、链式结构、分布式存储、哈希算法、非对称密码算法（实现的数字签名）和梅克尔树构成，是整个区块链的核心技术设计所在。系统的应用框架如图1所示。

4 系统模块设计

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统主要设计了两个模块，即学生节点模块和参与评价的校企评价导师模块。

4.1 学生模块

学生模块的主要功能包括个人身份认证、个人信息、德育学分查询、德育凭证录入、评价事件查询、联盟链。学生功能模块如图2所示。

4.2 校企评价导师模块

校企导师评价模块主要是指学校的思政、创新创业、学团、辅导员等导师对学生的德育进行学分绩点评价。该模块主要包括个人身份认证、个人信息、德育事件评价、评价事件查询、德育事件录入、共识机制、联盟链。导师功能模块如图3所示。

图3 导师模块

5 系统功能设计

基于区块链技术的高职院校德育学分制评价系统功能设计按照系统的数据流方向，学生个人录入德育事件数据或凭证，记录到个人的节点上，经过加密匿名后进入到评价系统，最后经过系统的评价节点评价后将评价过程和结果事件存储在德育区块链中。给出数据数据流图如图4所示。

图4 顶层数据流图

将顶层数据流图中评价系统放大，将评价系统中的数据接口、网络结构、联盟链模式进行设计。然后加入多个学生节点、评价导师节点、区块链分布式账本，最终设计出基于区块链的高职院校学分制评价系统的整体设计架构如图5所示。

6 系统访问控制设计

该系统在实际应用过程中，利用区块链的可信的技术特点，不论是学生节点还是评价导师节点，在访问该联盟链上数据之前，都会先进行身份权限验证（即网络层的验证机制），判断当前的访问请求节点是否具有访问权限，必须通过身份验证并符合智能合约设置的访问控制条件才可以进一步操作。

本系统中将学生录入的待评价事件用数据来描述，学生是定义该数据的拥有者，他根据自己的需求去定义数据的访问规则或合约。评价导师是数据的访问者，需要满足一定的条件才可以访待评价数据。本系统设计基于区块链的数据访问控制框架如图6所示。

学生可以根据数据的敏感程度来定义数据访问控制规则，并将访问规则表示成智能合约的形式，部署到联盟链网络之中。评价导师访问数据时，需要进行身份验证并符合智能合约条件方可获的身份令牌（即访问权限的令牌），评价导师凭令牌访问待评价事件。

在本系统所设计的访问控制框架中，学生和评价导师均可发布任务，或接受任务。比如评价导师在具体的操作过程中可以是辅导员录入学生的违纪事件、卫生通报事件等。学生如果是团学干部，也可以参与评价。辅导员或学生既是该待评价事件的拥有者，也是待评价事件的任务发布者，二者通过自定义数据访问权限和评价事件的具体规则，二者也可以根据自身的条件，去申请评价权，通过联盟链上的加密算法验证，便可以去访问执行评价任务。整个评价过程无第三方的参与，而评价可以多节点参与，实现匿名公平评价，所有的评价过程也被完整记录，可查可追溯，起到了充分监督公正评价的目的。

图5 系统整体架构图

图6 访问控制框架

7 系统设计总结

本文首先描述了基于区块链的高职院校德育学分制评价系统所涉及的概念和相关内容；接着对该系统设计的6个基于区块链技术的主要特点，并给出了该系统科学、先进的设计理念陈述；之后分别就该系统的4层应用框架模型进行了设计，并给出了各层描述；接着对本系统功能组成模块、系统功能架构和系统访问控制等3个方面进行了设计和描述。