高等教育领域区块链技术应用现状研究

王岳 陈晨 陈翀 沙琨

摘   要：区块链技术的去中心化、可追溯性、共识机制、不可篡改性等特征引起了高等教育研究者的关注。为更好地明确区块链技术在高等教育领域中的应用现状，促进其在高等教育中的应用，文章系统地总结了包括招生、数字身份、学习档案等12类区块链高等教育应用情境，并对38所高等教育机构的区块链应用现状进行了分析。研究表明：区块链技术在高等教育领域主要用于数字证书管理、费用与奖励/资助、学生就业等方面;当前各高等教育机构都在积极探索区块链技术在不同教育情境中的应用。

关键词：区块链技术;高等教育;教育应用;内容分析

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）15-0021-07

一、引言

区块链是第四次工业革命的关键技术[1]，具有优化、改造和颠覆现有机构职能、商业运营、产品服务等的潜力。区块链是一种安全的分布式分类帐技术，可以提供全员参与的数据记录和共享方式[2]，可以存储数字签名、证书、资产交易、合同、身份等数字信息[3]，具有去中心化、可追溯性、共识机制、不可篡改性、智能合约和货币等特征[4]。

近年来，区块链技术加快演进，不断与金融、物流、能源、制造、生命科学、医疗保健、销售等领域融合，区块链技术也引起了高等教育工作者的关注。在教育领域中，区块链应用具有可靠、可信、安全和高效率等优势[5]，具备存储、传输、验证考试报告、学习成绩、学术成就、职业兴趣、毕业证等能力[6]。很多国家制定了推动区块链高等教育应用的战略规划。例如：爱沙尼亚推出Disciplina项目，旨在利用区块链帮助学生监控自己的教育记录，帮助教师建立个人档案等[7];荷兰成立了区块链联盟，帮助高等教育机构应对区块链应用挑战[8];德国联邦政府资助一项基于区块链技术的高等教育证书验证项目[9]。

当前，研究者利用案例分析法、访谈法、文献法等研究了区块链在高等教育领域中的应用现状。例如：Grech等人对基于区块链技术的数字证书进行了系统研究[10];Awaji等人通过系统的文献分析对区块链技术高等教育应用现状进行了分析[11];Turkanovi■等人详细介绍了基于区块链技术的高等教育学分平台EduCTX[12];李青等人讨论了区块链的教育应用概况[13]。但是，现有研究对高等教育机构区块链应用方案的系统分析较少。为系统地总结区块链高等教育应用的现状和趋势，本研究系统地分析了38所大学的区块链应用方案，以期为我国高等教育机构提供参考。

二、研究方法与过程

信息技术的快速发展促使高等教育机构为学生提供多形式学习机会，如何记录、验证、共享所有形式的学习，实现学生、高等教育机构和潜在雇主等之间的数据互通，避免教育记录造假，以及保护开放教育资源版权等成为高等教育机构面临的挑战。通过分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术，区块链允许学生控制自己的数据、简化教育机构的活动、提高数据访问的安全性并验证学生的学历，这为高等教育机构应对信息化挑战提供了支持。当前，不同的教育机构开始尝试利用区块链技术应对挑战。例如：霍尔伯顿学校利用区块链技术帮助学生记录学习行为和课堂活动表现等[14];立陶宛BitDegree平台为在职人员提供学习机会，记录并验证考试成绩、作业、问题解决能力等信息，支持利用比特币支付课程费用及申请奖学金等[15]。

1.样本选择

本研究主要基于欧盟委员会发布的《教育领域中的区块链》（Blockchain in education）[16]、Gartner发布的《区块链在高等教育中的4大应用情境》（4 Promising and Ambitious Blockchain Initiatives for Higher Education）[17]、美国教育委员会发布的《关联影响：通过区块链释放教育和劳动力机会》[18]（CONNECTED IMPACT——Unlocking Education and Workforce Opportunity Through Blockchain），选择16个国家的38所高等教育机构，对其区块链技术的应用进行分析，样本如表1所示。

2.内容分析框架构建

区块链应用主要经历了三个主要阶段：第一阶段是加密货币应用，第二阶段是智能合约应用，第三阶段是去中心化应用[19]。相关研究者从技术、教育情境两个维度对区块链教育应用进行了分析。技术角度方面，Kandaswamy定义了颠覆者、数字资产市场、提高效率、记账4种区块链应用情境[20];Gopane将区块链高等教育应用划分为一般应用和学术应用两类[21]。教育情境方面，Grech等人认为区块链在教育情境中应用的8个情境包括颁发数字证书、证书认证、学分认证与转移、终身学习通行证、知识产权跟踪与奖励、学费支付、为学生提供资助、学生身份验证[22];Alammary等人通过文献分析，将区块链高等教育应用领域划分为12类，包括数字证书管理、能力和学习结果管理、学生专业能力评估等[23];吴永和等人将区块链教育应用划分为证书管理、学习数据存储与追踪、提高学生在线学习中的互动以及基于区块链的学术机构4类[24]。为系统地分析区块链高等教育用例，促进区块链高等教育应用落地，本研究基于现有文献总结了12类区块链高等教育应用情境，如表2所示。

3.编码过程

根据构建的分析框架，研究者基于对高等教育机构区块链技术应用的理解，分別进行编码。编码结束后，研究者对比编码结果，保留相同的编码结果，并对编码不同的部分再次进行分析、调整，最终完成所有编码工作。

三、研究结果

区块链高等教育应用主要领域包括数字证书管理、费用与奖励/资助和学生就业，如图1所示。所选样本中，25所高等教育机构（66%）利用区块链技术发放、存储、共享、认证数字证书;10所高等教育机构（26%）允许学生利用代币支付学费，以及发放奖学金助学金、获得捐赠等;9所高等教育机构（24%）利用区块链技术将学生、教育机构和潜在雇主链接，帮助学生就业。区块链在招生、数字身份、学习档案、评价与指导、学习环境、学分转移、资料审查、学术活动、知识保护等方面的应用较少。所选样本中，利用区块链技术记录学习档案、对学生与教师等进行评价与指导、管理学习环境的高等教育机构各有3所，利用区块链技术进行招生、学分转移和知识保护的高等教育机构各有2所，利用区块链技术管理数字身份、审核资料的高等教育机构各有1所，没有高等教育机构利用区块链技术管理学术活动。

1.数字证书

成绩单、获奖证书、学位证书等是证明学生在特定领域取得学习成果的凭证。传统纸质证书的验证需要依靠相关的机构进行，面临数据缺失、效率低下以及数据造假等问题。区块链技术可以很好地解决上述问题，“区块链技术+数字证书”是存储、保护、分享和验证学习成果的理想选择，具有更高的完整性、真实性、永久性和可验证性。

不同高等教育机构构建了基于区块链的数字证书管理平台，从而实现数字证书的发放、存储、共享和认证。例如：麻省理工大学[25]制定了创建、颁发、查看和验证基于区块链的证书的开放平台Blockcerts，使用Hyland证书服务为学生颁发数字文凭和成绩单;格拉斯哥大学[26]基于Etherum区块链平台建立了智慧校园系统，存储学生的成绩和学位等信息;英国开放大学[27]基于Ethereum区块链平台创建了OpenBlockChain系统，为开放学习网站和英国FutureLearn平台学生发放开放学习徽章;欧洲最大的应用科学研究机构弗劳恩霍夫协会[28]提出了Blockchain for Education平台模型，支持认证机构生成、存储、发放学生证书，支持学生管理、共享证书;马里博尔大学[29]基于开源Ark区块链平台建设了高等教育学分和成绩平台EduCTX，该平台支持学生成绩的记录、管理;马来西亚大学联盟[30]利用NEM区块链系统提供学历认证服务，防止学历欺诈;苏黎世大学构建了基于区块链的文凭管理系统UZHB[31]。

ECPI大学、新罕布什尔南方大学、梅利维尔大学、南艾伯塔省理工学院[32]、尼科西亚大学[33]、塞萨洛尼基亚里士多德大学、色雷斯德谟克利特大学、雅典经济和商业大学[34]、墨尔本大学[35]、阿联酋大学[36]、迪拜大学[37]已正式推出基于区块链的数字证书。英国开放大学QualiChain项目[38]、米兰比科卡大学、帕多瓦大学[39]、室兰工业大学[40]、浦项工科大学[41]计划发行基于区块链的数字证书，以便学生申请、管理、共享、验证数字证书。此外，美国的德克萨斯大学达拉斯分校[42]和我国的中央财经大学[43]利用区块链技术管理学生的学术记录，包括成绩单、数字徽章、证书、推荐信、获奖记录等信息;俄罗斯国立财政金融大学[44]使用区块链技术数字化存储过去十年的学位证书，为毕业生提供学位证书验证服务。

2.费用与奖励/资助

基于区块链相关协议，用户可利用代币进行交易。基于区块链的交易是点对点的交易，不需第三方参与，这可以确保交易的安全性，增加交易的可信性。当前，高等教育机构支持利用加密货币进行的交易主要包括：以学生为中心的学费支付、奖金和助学金发放、奖励发放，以教师为中心的绩效奖金发放，以机构为中心的版权费支付、日常消费交易、接受捐赠等。

美国国王学院[45]、坎布里亚大学[46]、西蒙弗雷泽大学[47]、尼科西亚大学允许学生利用比特币支付学费或课程费用。其中，坎布里亚大学开通了Bitpay支付系统;西蒙弗雷泽大学校园里已安装了不少于三台比特币自动取款机，为学生利用比特币支付学费提供支持。奖金和助学金方面，德克萨斯大学达拉斯分校允许学生利用GreenLight申请入学奖学金;延世大学[48]计划利用智能合约以加密货币的方式发放奖学金。奖励方面，格拉斯哥大学利用智能合约自动奖励课程表现最好的学生名为开尔文币（Kelvin Coin）的加密货币;延世大学Ideian知识共享系统中浏览量最高内容的所有者可获得加密货币奖励;利用浦项工科大学Engram知识共享系统分享、查阅知识的学生可以获得相应的积分，积分可兑换名为Neuron的加密货币。

以教师为中心和以机构为中心的应用较少。所选样本中，仅有英国开放大学PeerMiles研究项目[49]计划利用Etherum区块链平台开展科研学术奖励。以机构为中心的应用方面，美国国王学院、西蒙弗雷泽大学、浦项工科大学接受比特币形式的捐款;美国国王学院、清华大学[50]、延世大学、江工科大学支持利用比特币进行餐厅消费等校园服务费用支付。

3.学生就业

学生就业是区块链技术在高等教育中的重要应用领域。区块链技术可以将教育机构、学生和潛在雇主链接，帮助教育机构搜集、记录、存储、验证学生数据，允许学生拥有个人数据的所有权和控制权，允许潜在雇主发布招聘信息等。利用基于区块链技术的学生就业系统，高等教育机构可以根据学业成绩和表现评估学生专业技能，结合招聘信息实现智能就业推荐;潜在雇主获得学生授权后，可验证相关信息的真实性。

阿肯色大学、阿肯色州立大学、阿肯色中央大学和阿肯色理工大学[51]利用SmartResume创建并验证学生数字简历（包括学历、课程和所获荣誉等信息）。利用该程序，学生可以控制个人数据的访问权和使用权，添加其他信息;潜在雇主与具备相关胜任力的学生联系并获得学生授权后，可以获取学生个人身份信息。德克萨斯大学达拉斯分的学生可以通过GreenLight平台申请工作。此外，马里博尔大学EduCTX平台、弗劳恩霍夫协会Blockchain for Education平台、俄罗斯国立财政金融大学、中央财经大学、阿联酋大学均为潜在雇主提供信息验证服务，支持潜在雇主查看和验证学分、学位证书、获奖证明等信息，为学生就业提供支持。

4.学习档案、评价与指导和学习环境

利用区块链技术系统地记录学生正式和非正式学习过程，形成个人数字学习档案，有助于高等教育机构、教育培训机构、潜在雇主等跨机构即时验证学习的真实性，进而减少学历欺诈，降低学习档案认证的工作量。例如：格拉斯哥大学智慧校园系统存储学生的课程注册信息;马里博尔大学EduCTX平台记录学生获得的学分;阿联酋大学利用基于区块链的UAEU Passport应用程序帮助学生管理学业记录。

区块链技术为评价指导以及学习环境带来新的可能。高等教育机构可以利用智能合约对学生的学习表现进行定性和定量评价。例如：英国开放大学QualiChain项目正在研究正式或非正式的、形成性或终结性的教师评价和同伴评价：延世大学计划开发和验证基于区块链的考勤系统：浦项工科大学Engram知识共享系统支持同伴评价。高等教育机构还可以利用区块链技术收集、分析、评价和报告相关数据，指导学生制定学术规划与职业规划，改善学习环境，并帮助机构进行决策等。例如：英国开放大学QualiChain项目正在研究支持学生利用区块链技术对课程和教师进行评价;浦项工科大学计划允许学生利用Voting投票调查系统进行投票，对各种校园服务开展评价。

高等教育机构可以利用区块链技术为学生创设或改善学习环境，确保学生与教师进行安全有效的交流和互动等。例如：英国开放大学QualiChain项目计划建设一个去中心化的教育系统，学生可以利用该系统参加课程学习、创建和分享学习成果;延世大学学生可利用名为Ideian的区块链知识共享应用程序分享对课程或俱乐部的观点;浦项工科大学的Engram知识共享系统允许学生共享知识。

5.招生、学分转移和知识保护

利用区块链技术，高等教育机构可以验证学生的成绩、推荐信、教育记录、电子档案等信息，开展新生录取工作。例如：德克萨斯大学达拉斯分校允许学生利用GreenLight平台控制成绩单、证书、推荐信等通过验证的学术信息，消除学生申请大学的障碍;阿联酋大学向高等教育机构提供在线数字验证服务，为学生申请研究生提供支持。

高等教育机构进行学分转移时，学生需从转出机构获得相关证明并递交至转入机构，转入机构需确认课程学分是否符合要求等。传统的学分转移方式存在安全度低和信任度低等问题，基于区块链技术的学分转移可以实现安全的、自动化的学分转移。例如：亚利桑那州立大学[52]利用Salesforce区块链平台将转学学生的课程完成记录转回原来的大学，支持学生在本校学习的同时获得原来大学副学士学位;马里博尔大学EduCTX平台支持学分转移。

高等教育机构是传播、创造、应用知识的场所，面临知识创造、使用、重用等版权问题。随着开放教育资源的不断发展，高校面临如何公正开放教育资源出版日期、记录参考文献、追踪资源的使用和重用等版权问题。高等教育机构尝试利用区块链技术保护知识产权。例如：日本在线学习大学联盟附属机构CCC-TIES[53]开发了基于区块链的“CHiLO”系統，用来保护电子书的版权和所有权。传承文化遗产是高等教育机构的使命，区块链技术为信息爆炸时代保护文化遗产不被破坏及制止未经授权的更改等提供了可能。例如：圣光机大学[54]为保护知识和文化遗产，利用区块链技术开发了学习对象库。

6.其他

高等教育机构利用区块链技术可以存储学生的入学注册信息，利用公钥和私钥能够实现学生自主身份识别。例如：圣何塞州立大学[55]致力于利用区块链技术识别学生身份，从而给予学生图书馆资源的访问权。区块链技术还可用于试卷、课程大纲、论文等材料的审查，提高材料审核的公平性、安全性。例如：英国开放大学PeerMiles研究项目计划利用区块链技术开展研究论文评审，记录并追踪作者、审稿人和编辑等的工作全过程。此外，区块链技术还可以用于学术活动管理。虽然所选高等教育机构中并无机构涉及学术活动管理，但是已有相关学者开始尝试利用区块链技术测量、评价学生的操作技能[56]。

四、讨论与总结

区块链技术可以实现多方输入、分布式存储数据、应对多方输入造成的信任缺失、实现非中介化交易关联、按照特定规则自动交易、利用交易日志进行验证、实现价值存储等[57]。在信息技术快速发展的背景下，区块链技术对高等教育改革有积极作用。它不仅可以进行教育全方位精准画像，赋予学生对其学习记录的自主权和控制权，提高高等教育机构的工作效率，还可以推进高等教育机构、学生、潜在雇主新型关系的重构。通过系统分析，本研究发现高等教育机构以各种创新的方式将区块链技术应用于不同的教育情境，其中数字证书管理、费用与奖励/资助、学生就业是最主要的应用。同时，高等教育机构已开始探究区块链技术在学习档案、评价与指导、学习环境、学分转移、知识保护、数字身份和资料审查等方面的应用。

然而，大多数高等教育机构仅提出了相关规划或正处于试点测试阶段，区块链技术在高等教育领域中的应用仍处于初级阶段，其广泛应用仍面临很多问题和挑战。从技术角度看，区块链技术在高等教育中的应用面临可扩展性、集成性、数据隐私、数据安全、延迟和标准化等挑战[58];从推广角度看，区块链技术教育应用仍存在推广度低、数字鸿沟大、实施成本高等问题[59]。高等教育机构应充分意识到区块链技术的优势与不足，消除应用区块链技术的障碍，抓住区块链重塑未来高等教育的机遇。

高等教育机构应当加强对区块链技术的研究，提高区块链技术的成熟度。虽然，区块链技术通过去中心化可以实现数据安全，但是仍面临被攻击的风险。高等教育机构应避免数据篡改、泄露等问题，保护学生、教师、机构的数据隐私和安全;加强学生化名与真实身份的映射关系，避免匿名化泛滥带来的数据监控问题。同时，还应提高区块链技术的可扩展性，打破区块链交易速度低的瓶颈，以应对高等教育机构学生人数众多、教育数据庞大的挑战。此外，高等教育机构应当设计或选用操作界面简单易操作的平台或程序，为所有师生提供技术支持，从而提高区块链的可用性和师生接受度;还要增加区块链应用的成本投入，鼓励科研人员加强区块链技术平台或程序的设计与开发，购置数据存储设备和应用设备，保证数据的存储、管理。

为促进区块链高等教育应用落地，高等教育机构首先应当与其他机构共同制定技术标准、协议、监管框架以及互操作性系统，打破技术壁垒，实现包括学生、K12学校、高等教育机构、教育培训机构、潜在雇佣者等在内的基于区块链的生态系统构建。其次，高等教育机构还需开展区块链应用试点工作，探究区块链在不同高等教育领域中的应用，实现机构内部和跨机构的多领域运作，从而帮助相关决策者了解区块链技术高等教育应用的优势和潜力，建立对区块链的信任，实现其在高等教育领域的推广。再次，由于长期采用传统的教育系统，高等教育机构在推行基于区块链的应用时，可以先利用区块链技术增强其现有系统，逐步推行相关应用，最终提高区块链的采用率。最后，由于信息化发展不均衡，高等教育机构还应加强网络等信息技术基础设施建设，提供网络及访问设备，确保所有师生能够在“区块链+”智慧校园中开展学习与工作。

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（編辑：王晓明）