区块链技术的教育数据共享平台设计探究

毛新康　邢思敏

摘要：探讨信息化时代教育数据共享的有效方法，针对建立教育数据共享平台中区块链技术的应用展开分析。首先介绍教育数据领域区块链技术的运用逻辑，夯实区块链技术在教育领域运用的基础。其次讨论区块链技术与教育数据共享现状，分别从层次结构设计、设计部署、上链处理、应用场景四方面总结设计方案，最后总结区块链技术的应用前景。明确认识教育数据共享领域运用区块链技术的必要性，旨在全面实现教育信息化发展目标。

关键词：区块链技术；教育数据；共享平台

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）34-0057-03

当代社会进入智能化时代，教育行业也树立了数字化、信息化、智能化的目标。但因教育数据概念在我国处于发展阶段，所以整体来说对数据治理、数据共享等欠缺重视。为了全面实现教育数据共享，教育信息化发展是当下行业发展的主要方向，在教育实践中构建了基于大数据的信息化发展架构，数据智慧过渡为“行动智慧”。数据信息具有极高的应用价值，实践教育数据共享也是我国教育领域创新所需的动力。搭建教育数据共享平台，利用区块链技术是目前教育行业的研究重点，本文也以此为话题展开讨论，总结区块链技术在设计教育数据共享平台中的应用，构建“数据-信息-知识-智慧”为核心的教育信息架构。

1 教育数据领域区块链技术的运用逻辑

教育部门近年来越来越关注信息化、数字化转型，为了充分发挥出数据价值，针对教育数据相关的体制、机制、技术等进行了整合创新[1]。应用区块链技术，不仅可以实现教育数据的去中心化，还能够保证信息私密性、安全性，以防被篡改。那么在教育数据领域，区块链技术的应用逻辑可从理念、技术、实际应用这三个维度展开讨论。

1.1 理念逻辑

教育数据共享使用区块链技术，主要原因是两者理念相契合。教育数据共享层面，其重点主要是保证教育数据在安全性基础上加强开放性，在数据应用过程中实现协同与高效。但要想完全实现数据共享，必须发挥信息技术的优势[2]。区块链技术作为现代智能化手段，其中便包含了治理理念，带动任意行业领域系统从中心化转型为扁平化，使领域内的工作系统更具安全性、开放性、高效性，并且实现协同共治，这和教育数据共享观念一致。从区块链技术的角度，也是其在教育数据共享中得以应用的逻辑起点。

1.2 技术逻辑

区块链技术形式比较多元化，如分布式存储技术、智能合约、非对称加密算法等，应用区块链技术可以实现去中心化、分布式存储以及安全防篡改等[3]。分布式存储技术在教育数据共享中，可以针对教育领域的系统进行去中心化处理，优化教育系统，并且提高系统的运行效率；采用非对称加密算法，主要包括公钥、私钥，是确保教育数据安全性的重要手段；智能合约属于自动化实施的脚本协议，可提高数据共享的效率。

1.3 应用逻辑

教育数据共享中应用区块链技术，其应用逻辑涉及两个层面：其一，区块链技术可应用性较高，所有教育数据可以在周期内达到全追溯的目的。区块链中包括分布式账本技术，该技术具有教育数据产生、共享、消亡各个阶段的记录功能，将数据溯源的问题解决。赋能教育数据全周期追溯，也可以保证教育数据真实性、公开性与安全性[4]。其二，区块链技术有利于加强教育数据的精准性，这是教育数据共享非常必要的一项要求，为底层教育数据完整提供保障。采用区块链技术，通过其防篡改与可追溯功能，极大保障了底层数据精准性，也为数据教育评价与教育管理赋予精准化特征。

2 区块链技术与教育数据共享现状

伴随着大数据理念的深入，教育信息化技术的运用也更加普及。教育数据在大数据中只是作为其中一个子集，即教育期间所产生以及按照教育需求采集的数据，为教育发展提供推动力，并具有应用价值的数据集合[5]。通过教育数据，不仅可以提高教育质量与公平性，还有利于凸显个性化，加强教育资源配置合理性，为教育决策提供支持。

总结教育数据的产生途径，分别涉及五点：1） 教育教学直接形成的数据；2） 教育管理活动所采集数据；3） 组织科学研究活动采集到的数据；4） 学生群体对应的数字化教育资源；5） 以数字化教育资源为对象的数字化教育系统形成数据。

采集教育数据，处于社会文化环境下，为了适应多元化发展趋势，教育信息化也需要朝着多元化、智能化的方向不断转型。对比其他领域产生的数据，教育数据比较特殊，且又具有复杂性，要想完全实现教育数据共享还面临一些挑战。利用分布式计算和存储技术已经十分普遍，但教育环境与场景不断更新，数据分析挖掘和共享交易成为新的应用场景，难免导致隐私数据泄露。目前，为了加强教育数据私密性，多采用防御型技术，该技术通过预防、阻止隐私泄露的方式达到安全防护效果。除了防御型技术外，匿名保护、数据干扰以及推演控制技术等也可以优先应用[6]。

教育溯源技术在教育数据共享中，不管是标签类或者系统集成方案类，全部使用中心化架构。带有中心化特质的教育溯源系统不具备自证清白的能力，当然这也是教育溯源需要解决的关键问题。教育溯源行业以前建立的系统数据库，以教育机构数据库中心、教育系统技术服务方建立的教育云数据库为主，对应的主体在流转链条中均作为利益相关方，可以自行修改教育信息，导致溯源流程发生失效。

基于上述分析，教育数据共享中运用区块链技术，为了优化教育数据共享平台，在平台设计阶段还需要结合目前区块链技术应用情况，立足于平台的各个层次结构展开优化设计。

3 基于区块链技术的教育数据共享平台设计方案

3.1 层次结构设计

一般通过区块链技术设计教育数据共享平台，必须明确各个应用场景的要求，杜绝教育数据传输、泄漏、身份认证以及操作追溯等现象。为此，得出教育数据共享平台的设计框架。根据系统运行层次，主要有用戶层、业务层、基础设施层，设计阶段针对所有的教育数据进行加密、储存，构建共识机制。教育数据共享时，根据现行规范需要使用相应的技术算法，采集到的原始数据则储存于集群内，教育链中智能合约负责共享数据哈希指纹等关键信息的储存。业务应用层按照具体的业务要求进行针对性开发设计，具体涵盖了运行监督、资源和共享管理等辅助功能。

3.2 设计部署

在以往教育数据共享平台基础上，利用区块链技术设计的教育数据共享平台的部署方法如图1。一般教育区块链有中心节点、部门节点，中心节点采用组网方法处理平台中的区块链，提出数据共享开放相关的一系列规则合约，对组网结构起到保护作用，保证平台部署安全，教育数据也能够得到科学应用[7]。部门节点则需遵循信息中心所提规则，各个部门上传的数据，传递至区块链中共享，共享网络通过公共账本也可以查询到其他部门的数据。其间分布式账本是教育数据共享的关键，还具有维护、共享数据的作用，信息中心节点通过公共账本搭建教育数据目录体，为各个部门节点的快速查询、有效调用提供参考。立足于整体视角，区块链教育数据共享网络为转入教育节点，此时需要遵循统一性规则制度，对共享数据进行优化，并为相关部门、工作人员提供授权，使全国各个地区的数据链与地方数据链紧密联系，达到教育数据跨部门与跨地区的有效传输。

3.3 上链处理

1） 数据预处理

教育数据上链处理前需要在中心节点统一处理，无须部门节点的参与。采用相应的处理工具签名，还需要整合发送者身份信息。后续身份认证、信息处理完成之后，再传递至部门节点。通常对教育数据的处理，要想保证教育数据安全性，一般可采用序列化、拼装等技术形式。

2） 上链处理

上链处理需要在区块中融合教育数据进行去中心化操作，结束处理后的教育数据便不能随意篡改。教育链本身具有完整性准入机制，支持向其他节点的传递。在此基础上可搭建统一交易池，实现教育数据的共享。根据要求的方法构建共享流程，并组成区块，随后教育链中的所有节点区块均可保证协调性与统一性，教育数据也可实现实时追踪。

3） 智能合约

上链处理结束后教育数据需要展开智能合约操作，并且优化状态默克尔树。智能合约处理多是以非中心化为主，共识处理之后在状态数据库增加处理结果即可，为之后的教育数据追踪提供参考。状态默克尔树的调整则需要利用有关节点进行处理。

3.4 应用场景

1） 线上学习的认证

搭建教育数据共享平台，学生在线上的学习成果需要进行认证，通常该场景是指一些非正式性学习场合，在线认证学生的学习情况。学生登录区块链系统平台，整理在各个场所得到的学分，平台自动记录、整理其学习内容，通过互联网及时公开。利用区块链技术具有的在线学习认证功能，教育数据共享平台可以查询证书记录，也包括底层区块链分布式账本。利用全网广播、数字加密技术，可以为分布式账本记录不可撤销、安全性能提供保障。

2） 教育资产数据共享

教育资产数据在教育数据中是非常重要的来源，学校教育资产较多，部门管理缺少透明性，无法及时做到数据共享，而且还会出现设备闲置、采购重复等现象。应用区块链技术，可以做到数据的及时共享，公开处理过程，所有教育资产形成的数据，在群众监督下实现全民共享。例如应用区块链技术构建教育数据共享平台时，主要使用其中包含的分布式记账本技术与数据溯源技术，设计基础设施架构、应用协作架构等，随后再深入设计运行模式、运行环境、数据架构、应用架构等，如图2。采购环节产生的信息、过程等全部公开，明确采购行为一致与精准[8]。此外，区块链各个节点为保留交易、使用记录产生的教育资产数据赋予独立性，通过区块链时间戳这一项功能，此次搭建的教育数据共享平台具备连续性追溯功能，管理人员随时都能获取教育资产应用、利用率、设备参数等关键数据。区块链技术应用基础上，还使教育资产管理更具信任度与公开性，提高教育资产共享、管理效率，无须更多的人工成本。

3） 学生综合素质评价

现阶段我国教育行业中，考试、就业面临越发严峻的竞争趋势，很多用人单位、教育机构也转变思路，开始关注学生综合素质。针对学生综合素质进行评价，评价的依据为教育教学活动形成数据、学生自身形成数据。利用区块链技术，设计以学生综合素质为核心的评价系统，学生群体的重要事件、获奖、参与实践活动信息等，应用非对称加密技术，在分布式账簿中传输，随之采用智能合约，保证教育数据安全性，不会被随意篡改，通过智能算法可以对评价算法进行编写，按照分布式账本中记录的教育数据，针对学生自身实施评价，此时需要用到共识机制，对于不同类型的用户评价，可以处理交易环节突出请求，非中心化认证机构则保证可综合素质评价的可靠性、评价系统运行的稳定性。

4 教育数据共享领域区块链技术的应用前景

结合目前我国教育行业的发展现状，区块链+教育这种数据共享模式得到广泛关注，科研机构与教育机构在实践探索区块链+教育模式中，加强教育数据的应用，可以产生示范效应。区块链技术的应用，可以加强链上记录教育数据准确性、完整性与安全性，但是与线下场景相关的情况下，链上数据、链下资产信息可能存在偏差。未来需要利用物联网和大数据，链外信息数字化上链处理阶段，尽可能地避免人为干预，确保教育数据真实性，全面实现教育数据共享。

5 结束语

综上所述，教育信息化发展目标的实践，更加注重教育数据的应用与共享。为了实现教育数据共享，在教育行业实现信息化、数字化发展进程中，需要构建教育数据共享平台。在平台设计中使用区块链技术，可以保证教育数据的安全性、传输高效性，通过自动化分析了解平台中所有储存数据以及各个主体的实际情况，明确今后教育信息化发展方向，通过教育数据共享，攻克目前面临的教育信息泄漏、被篡改等问题，发挥区块链技术优势，推动教育信息化目标的实现。

参考文献：

[1] 全立新.区块链在数字教学资源评价中的应用[J].中国现代教育装备，2022（7）：9-12.

[2] 方琼.区块链赋能高校思想政治教育的技术逻辑、价值意蕴和发展路径[J].宁德师范学院学报（哲学社会科学版），2022（1）：110-116.

[3] 郑旭东，狄璇，岳婷燕.区块链赋能区域教育治理：逻辑、框架与路径[J].现代远程教育研究，2022，34（1）：31-39.

[4] 张振岳.区块链对教育数据治理的功用与创新场域[J].教育评论，2021（12）：37-46.

[5] 李燕峰，刘亚男.高等教育数据治理领域的区块链融合研究[J].中国教育信息化，2021（17）：60-66.

[6] 叶文锋，吕文龙，林梦瑶，等.运用区块链技术促进教育治理现代化的探讨[J].中国教育信息化，2021（9）：12-16.

[7] 呂建富，彭楚风.基于联盟链的教育数据存储共享模型研究[J].中国信息技术教育，2021（6）：76-79.

[8] 郑旭东，杨现民，岳婷燕.教育政务数据开放平台的区块链技术架构与运行机制设计[J].中国电化教育，2021（3）：71-78.

【通联编辑：张薇】