区块链技术在教育数据治理中的应用研究

赵成杰，张峰凡，申世越，杨 成

（江苏师范大学智慧教育学院，江苏徐州 221116）

0 引言

智能时代，教育向着数字化、网络化、智能化方向发展，教学过程中产生了大量的结构化、半结构化与非结构化数据，数据的种类与数量迅速增加，成为一种重要的教育资产。然而由于数据治理意识不足，导致数据质量不高、数据安全不够、数据开放不足等问题［1］，严重阻碍了教育数据资产价值的发挥。

2013 年11 月，《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中提出：全面深化改革的总目标是完善和发展中国特色社会主义制度，推进国家治理体系和治理能力现代化［2］。要深刻认识到推进国家治理体系和治理能力现代化的重要性、紧迫性，分层分类、有序推进，加快提升教育治理体系和治理能力现代化水平［3］。因此，在教育治理现代化中扮演重要角色、为教育治理现代化提供重要保障的教育数据治理的重要性日益凸显。区块链技术作为去中心化的智能技术，蕴含了极大的治理功能，为教育数据治理提供了新的思路与方法。本文在分析区块链技术应用于教育数据治理逻辑基础上，借鉴巴西高等教育治理经验，探讨了区块链技术在不同教育场景中的应用路径。

1 区块链技术促进教育数据治理的逻辑归因

教育数据治理是教育行政主管部门或教育机构为充分发挥数据价值，围绕教育数据，在体制与机制、政策与法规、技术与行为等方面的行动集合，它的核心是数据应用［4］。区块链技术是一个去中心化、信息防篡改、透明可追溯、高保密性、自信用的分布式账本数据库技术［5］，在教育数据治理中的逻辑包括理念、技术和应用3 个方面。

1.1 区块链技术在教育数据治理中的理念逻辑

区块链技术在教育数据治理中的应用在于两者理念的洽适性。对教育数据治理而言，治理的关键在于促进教育数据的安全、开放与高质，核心在于数据应用［6］，即促进数据应用的协同、民主与高效。数据治理的兴起与实践应用离不开现代信息技术支持［7］，区块链技术是一种蕴含治理理念的智能化技术，其核心思想在于推动某一领域系统由中心化向扁平化转变，推动领域工作系统走向安全、开放、高效与协同共治，这与教育数据治理的理念相契合，也是区块链技术在教育数据治理中应用的逻辑起点。

1.2 区块链技术在教育数据治理中的技术逻辑

区块链技术的核心技术包括分布式存储技术、非对称加密算法、智能合约、共识机制、时间戳等［8］，其技术特征有去中心与分布式存储、安全防篡改、自动化与高效完成交易、防伪与真实可信任、可追溯可验证等。其中，分布式存储技术可以对系统进行适度去中心化，使系统达到最优，提高系统效率与民主程度。非对称加密算法可使用公钥和私钥技术，保证教育数据的安全防篡改。智能合约是一种自动执行的脚本协议，有助于提升数据治理业务效率。共识机制可确保节点间信息的有效性，避免任意节点的异常现象，使数据治理业务安全稳定运行。被加盖在区块头中的时间戳可保证数据的不可篡改和伪造。

区块链技术在教育数据治理中的技术逻辑如图1所示。

Fig.1 Technical logic of blockchain technology in education data governance图1 区块链技术在教育数据治理中的技术逻辑

1.3 区块链技术在教育数据治理中的应用逻辑

区块链技术在教育数据治理中的应用逻辑包含两方面：①具有较高的技术可用性，可实现教育数据周期的全追溯。区块链的分布式账本技术可以记录教育数据从产生到共享应用再到消亡的全过程，解决数据溯源难题。其赋能教育数据的全周期追溯可以保证教育数据的真实透明、安全高质，因而具有极大的应用价值，如大学入学选拔、学习成绩单、学习认证、学分转移、学位证书等都可应用［9］；②区块链技术可以实现教育数据的精准治理。精准性是教育数据治理的内在要求，其关键是保障底层教育数据的完整性、正确性。在传统的教育数据治理中，由于数据篡改、丢失等问题使治理效率、效果大打折扣，尽管在教育数据治理领域引入了大数据技术，但并未很好地解决上述问题。区块链技术的防篡改、可追溯特性可以保障底层数据的精准治理，聚焦解决具体数据问题，并促使基于数据的教育评价、教育管理等实现精准化。

2 巴西高等教育学位证书和学分数字化应用案例

2.1 案例介绍

巴西高等教育长期存在学位证书伪造、学位证书颁布方式不透明和过程冗余、学术记录和管理由高等教育机构负责，存在遗失风险等问题［10］。对此，巴西教育部门提出一种基于区块链技术的解决方案，以保证学生的学业成绩安全，并在学生完成学位后自动颁发学位证书。该方案参与者有4 种：①授予本科学位的监管机构（RA）；②向学生颁发学位证书的高等教育机构（HEI）；③参加HEI 提供的课程并获得学位证书的学生；④检查学位证书是否有效的验证者，如图2 所示。

Fig.2 Four types of participants in the blockchain solution图2 区块链解决方案中4 种类型参与者

参与者与区块链之间的接口由RA 创建的3 个智能合约实现：①智能合约是“授权”，它负责规范HEI 的权限，保证HEI 只能记录其提供的学位所涉及的学生，其每次记录都会创建一个日志供监听程序使用。为准确识别HEI，由巴西政府签发公钥基础结构，授权机构将区块链中的HEI签署交易的密钥与公钥证书相关联，一旦HEI 的公钥证书过期或撤销，授权机构就会阻止HEI 在区块链中记录事件。此外，该合约还具有撤销和检查功能。撤销功能，即RA 可以撤销区块链中的证书，但证书撤销的同时也会在区块链日志中添加事件。检查功能是RA 以外的参与者都可以调用，通过输入机构地址就可以验证学位证书的有效性；②智能合约详细列出注册该学位的学生和他们需要完成的课程，学生只有完成规定的课程数量才能获得学位。HEI可以在区块链中验证学生的地址，列出学生已经完成的课程并更新学习历史，同时也可在区块链中注册新课程和添加新学生。此外，智能合约会自动识别学生何时完成学位并颁发学位证书，对转学要求或实习证明等文件信息也可附加到学生记录中以便查验；③智能合约是“文凭”，它主要证明学生完成了学位。一旦学分等学生信息发生错误，HEI 可以通过清除代码和数据来禁用智能合约并撤销学位。此外，学位验证者可以通过查找区块链中学生地址来验证学生是否具有学位文凭。区块链智能合约工作流程如图3 所示。

Fig.3 Participants and workflow of smart contracts in the blockchain图3 参与者和区块链中智能合约的工作流程

2.2 案例分析

过去巴西高等教育的学分和学位证书的数据治理存在以下问题：①治理理念不强，学位证书伪造；②数据由HEI 单一主体进行存储，面临存储安全风险；③数据监管机制不健全，监管机构缺失，治理主体权责不清；④数据纸质化、可用性不高，导致数据共享不畅；⑤HEI 管理结构冗余，业务流程繁琐，效率低下，管理成本较高。

基于区块链技术，巴西从4 个方面对学分和学位证书的数据治理流程进行改造：①治理过程由HEI 单一主体变为学生、HEI、RS 和学位验证者4 类主体共同参与；②学分、学位证书和学生学习记录的数据数字化，不仅降低了数据存储风险，还有利于数据的开放共享；③任何数据的操作行为都会生成可监管日志，降低了数据的篡改风险，权责到人；④区块链的智能合约和共识机制简化了数据处理流程，提高了数据处理效率，数据治理成本降低。

当然，该方案还面临一些问题：①隐私问题。尽管数据允许不受限制的访问，使HEI 的学位证书接受公众审查，但不受限制的访问学生记录容易引起隐私问题。如何在数据的开放和隐私之间寻找平衡是区块链技术应用数据治理的关键；②数据安全问题。区块链技术可最大程度上保障链上数据的安全性，但上链之前的数据安全无法保障，如教师可对学生日常课程数据进行篡改、管理人员可在智能合约中添加虚假数据等；③成本问题。尽管区块链技术可以优化业务流程，有效降低治理成本，但区块链技术的基础设施建设以及使用以太坊网络运行操作都需要一定的费用。

2.3 案例启示

（1）区块链技术可以促进教育数据的互联互通。数据共享不畅是当下教育数据治理的难点。由上述案例可知，业务流程的纸质化、业务环节的繁琐化造成了数据孤岛严重、数据共享困难。区块链技术作为一个去中心化的分布式账本数据库技术，其可以通过对业务数据进行全网公布、共同记账，打造一个共识数据库，进而实现各底层数据库之间的互联共通，打通数据流通的中间环节，破解数据孤岛问题。

（2）区块链技术可以确保教育数据的安全高质。数据面临的操纵、篡改、伪造等安全风险会影响教育数据的质量及可用性，给教育数据治理带来挑战。区块链技术的智能合约和共识机制可以保证数据的不可篡改与伪造。区块链上的智能合约具有不可篡改特性，教育数据嵌入智能合约后可以实现安全高效的信息交换，任何人都不能删除和篡改。区块链的共识机制也可以确保只要没有掌握51%以上的算力就无法修改区块链上的任何数据，进一步保证了数据的安全性。

（3）区块链技术可以保护个人隐私。随着数据挖掘、数据分析技术在教育领域的深入应用，势必对用户隐私产生极大威胁。一方面，区块链技术通过采用新型的非对称加密技术（公钥和私钥）对区块链节点间的通信信息进行加密和解密，使数据收集商无法在线监测目标用户数据［11］，高度保证数据的安全性；另一方面，区块链的时间戳可以对数据的所有使用日志进行记录，部门机构通过对数据操作行为进行溯源查找、验证和追责，可以保证数据治理中监管机制的实施，有效保障用户的数据隐私。

3 区块链技术在教育数据治理中的应用场景

教育数据治理的核心是数据应用，基于巴西高等教育学位证书和学分数字化应用区块链技术分析，对区块链技术在4 个教育场景中数据治理应用进行探讨。

3.1 面向教育行政治理，促进各级教育部门协同化

教育管理是一项非常庞大复杂的体系性工作，需要不同部门和人员协同推进，但不论是跨部门还是部门内部，协同性不足尚未引起重视，如针对同级区域协同不足问题，目前只有上海市通过建立“市和区县民办教育联动执法协作组”对此问题进行了探索［12］。区块链技术可从以下3 个方面解决当前教育部门间协同性不高问题：①以区块链技术打破数据共享壁障，促进教育数据资源透明共享。信息透明共享是跨部门协作的基础和前提，兼容的软硬件和信息系统、技术能力、信息安全、部门间的信任、领导支持和成本是影响跨部门信息共享的6 个因素［13］。区块链技术在理念和技术层面能最大程度地为上述6 个因素发展提供支持，使需要公开的数据信息在协同部门间流动与共享；②以区块链技术建立协同治理结构。区块链技术的核心理念在于去中心化而不是去管理化，通过分布式特征可建立“1+N”式的治理结构，为教育部门间的协同工作提供有效支持。在纵向结构上，运用区块链技术可对传统中心化的数据治理体系适度削弱，既可促进协同治理成效提升，又可保留教育治理中的决策和顶层设计功能。在横向结构上，区块链技术可保障教育部门层级各方的平等权益，避免部门之间不信任、不合作、互相推诿等现象发生，以透明的教育工作数据流推动部门间工作协同；以区块链技术推进教育问责和奖励制度落实。区块链技术可以对教育项目数据进行记录和溯源，教育工作者的参与状况都“有迹可循”，可以最大程度保障问责和奖励制度的落地实施，落实各方责任，提高执行力，实现教育工作管办评分离落地。

3.2 面向高考综合素质评价治理，促进评价规范化

综合素质评价是新高考改革的重要组成部分。国务院发布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》中明确指出，要规范高中学生综合素质评价［14］。然而现阶段的高考综合素质评价仍存在一些问题，如有学者以上海市综合素质评价为例进行研究，发现当前的综合素质评价仍然存在数据效用不高、公正不足、安全不够和信用不强等问题［15-16］。将区块链技术应用于学生综合素质评价，能确保评价数据的精准性、规范性、真实性和安全性。①基于区块链技术对学生综合素质活动数据进行客观记录，保证内容真实、评价精准，使评价过程与结果由以往的“粗放”向“精准”转变。一方面表现为综合素质评价数据的采集更为精细和丰富，可通过传感器、数据挖掘、学习分析等技术对学生学习成果进行伴随式采集；另一方面表现为学生综合素质评价数据通过“上链”，提升评价过程和结果的真实性、安全性、可靠性、可追溯和不可篡改，将促进综合素质评价真正落地应用；②基于区块链技术开展的综合素质评价可以促进厘清多元主体的权责。综合素质数据采集与评价过程需要学校、师生、家长等多元主体参与，可能面临评价客观公正不足的问题。而区块链技术和教育大数据的融合应用，将以客观、真实、可信的评价数据，推动考评过程和结果应用走向规范。

3.3 面向学术研究治理，促进学术研究诚信化

学术不端会影响学术的严谨性和公信力，已引起社会各界的广泛关注。其中，学术抄袭是最主要的学术不端类型［17］，是学术研究治理的关键问题。当前，应对学术抄袭的主要措施是同行评审和数据查重，虽然可对学术抄袭行为有所遏制，但并不能彻底杜绝。应用区块链技术可为基于教育数据的学术研究治理提供有效解决途径。①学术研究成果“上链”和保留证据追责。学术不端证据不足时很难判别研究者是否存在论文抄袭行为，而借助区块链技术可将学术论文的名称、作者姓名、写作时间、论文内容等信息统一记录，防止论文被侵权时引起纠纷，可通过鉴定中心迅速维权，保障论文创作者的基本权益。目前，“区块链+版权”应用逐步落地，如“版权云”（国家网络音像传播服务平台）等基于区块链的版权服务平台已成功上线，可实现版权的快速登记、实时记录和高效管理［18］；②建立数据平台以记录研究过程和辅助数据查重。数据查重是为避免论文抄袭而设置的重要评估方式，区块链技术可以确保上链数据的可信度，但是上链之前数据的可信度无法保证。借助区块链技术建立数据平台，论文创作者进行写作时可将研究过程、研究数据、检索过程等相关信息一一记录，待数据查重时将所有信息一并提交，使查重的有效性大大增强。总之，借助区块链技术来促进学术研究治理和提升学术研究诚信化不失为一种有效途径，但还需要解决许多机制制度问题。

3.4 面向在线教育治理，保障在线教育安全性

疫情期间开展的在线教学暴露出师生隐私和教学数据泄露等问题［19］，有关部门针对教育APP 乱象已多次联合开展专项整治行动，查处了“同学帮”“互动作业”等大量违法违规平台［20］。在线教育乱象对教育数据治理造成不良影响，区块链技术为在线教育治理提供如下解决途径：①基于区块链技术实现在线教育数据的安全存储与共享。以往的在线教育数据大多存储在中心化数据库中，一旦数据库出现黑客或病毒攻击等问题会带来非常严重的教育数据事故。而将在线教育数据“上链”可确保所有数据被保存到各个节点，能避免节点数据库出现异常带来的数据安全问题；②利用区块链技术能避免教育数据被恶意篡改。不少学校和教育部门实施的在线教育常使用私有或社会机构的服务器，学习者的个人数据信息和学习证书存在被篡改的风险，严重影响在线学习成果认证的可信度。而区块链的防篡改技术可确保“上链”的在线教学数据和凭证无法篡改，提升了在线教育可靠性；③确保教师和学生的隐私安全。在使用线上教学平台时，往往需要用户绑定姓名、学校、专业等个人信息，在学习过程中，教学平台也会搜集用户的使用轨迹，带来了极大的隐私问题。而区块链技术可以让师生自己设置私码，未经授权者无法获取其隐私数据［21］。

4 结语

数据治理是教育治理的重要组成部分，也是我国2035年实现教育治理现代化的重要支撑。本文针对4 个教育场景中的教育数据治理难题，分析了区块链技术的应用路径和方法。区块链技术作为一个蕴含治理理念的智能技术，在教育数据治理中有着重要价值，但其价值的发挥需要与其它智能技术结合使用。在教育数据治理中，区块链技术研究不应仅仅局限于具体问题解决，更应重点关注区块链技术在促进治理秩序的形成等方面的应用研究。