泛在学习时代基于区块链的高校新工科大学生学习成果认证模型构建研究

丁丹 王晓娜 吴贝贝

摘 要：针对当前高校新工科大学生学习成果认证中存在的形式复杂多样、质量参差不齐、信度和效度不高等问题，本研究基于泛在学习理念和区块链技术特点，结合新工科大学生不同的学习形式，提出以区块链基础平台为主体搭建学习成果认证模型，以提高学习成果认证的质量和效率。

关键词：泛在学习;区块链;学习成果认证

信息技术环境下，学习方式已经从“网络学习”过渡到“移动学习”，进而发展为“泛在学习”。泛在学习，又名无缝学习、普适学习等，意指每时每刻的沟通和无处不在的学习，是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的学习方式。原昉等学者认为，泛在学习是信息技术与教育深度融合的产物，它通过现代技术手段促进教学的个性化、灵活化发展。王怀波等学者认为，泛在学习是移动学习的高级发展阶段，是技术变革时代的新型学习方式。区块链是一个分布式的共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、公开透明、集体维护等特征。基于这些特征，区块链技术可应用于泛在学习时代的高校新工科学生学习成果认证，以提高认证工作的质量和效率。

一、泛在学习时代高校新工科大学生学习成果认证的现状和存在问题

信息技术的飞速发展不断影响着高校教师的教学方式和学生的学习形式。泛在学习时代，高校新工科大学生的学习形式和学习成果认证都呈现出多样化的态势。

（一）“全线下”正式课程的学习成果认证

在传统的正式课程的线下学习模式下，学生一般需要在特定时间到特定地点接受教师指导，逐步掌握知识要领。其学习成果一般由學校出具的成绩单、学习绩点以及学信网提供的证书等方式进行认证。这种学习成果是被广泛认可的，具备较高的信用度、认可度。

（二）“线下+线上”正式课程的学习成果认证

“线上+线下”是一种“传统+现代”的混合式学习模式。这种模式下，一方面，学生通过网络平台实现部分内容的线上自主学习，且这种学习成果在课程考核评价时占据一定比例;另一方面，学生仍需在特定时间到特定地点跟随教师的讲解进行学习。最终，学生的学习成果体现为线上的学习经历+线下的成绩单。此类学习成果也是被广泛认可的，其中包括学习绩点、论文发表、科研项目等。

（三）“全线上”非正式课程的学习成果认证

伴随着移动互联网技术的飞速发展，网络上高校MOOC资源库和线上培训机构的在线课程不断丰富，考试认证机构的考级培训也为学生提供了多种多样的学习途径和方式。学生可以根据个人兴趣和需要，打开各种终端设备随时随地自主学习。这种泛在化的学习，满足了学生个性化学习的需要，受到学生的广泛欢迎。在“全线上”非正式课程的学习模式下，学生的学习成果体现为学习经历、技能、网络竞赛名次等。但由于缺乏可信任的管理和监督，此类非正式学习成果通常很难被认可。

在此背景下，区块链技术为解决高校新工科大学生的学习成果认证所面临的难题提供了方向和技术支持。

二、基于区块链的高校新工科大学生学习成果认证模型的构建

学习成果认证是对学生取得的学习成果的真实性、有效性进行验证。区块链技术具有安全、透明、不可篡改等核心特征，能够为记录学习轨迹、存储数据、共享信息、安全管理、认证学习成果等提供技术支持。基于此，多位学者从不同角度对区块链技术在学习成果认证方面的应用进行了研究。韦书令将区块链技术引入学习成果认证，构建了学习记录查询接口和区块链在线学习平台。梁青青使用“主从多链”的架构对数据实行分类存储，实现了在线学习成果与课程质量的双向评价。袁亚兴等学者引入“互联网+”理念，以信息支撑平台建设为切入点，构建了支持不同院校间学分转换的学习成果互认模型。

课题组从区块链的技术逻辑出发，按照严格审核、公开透明的运行原则，构建了以用户端、管理系统、查询端三个使用终端为主体的学习成果认证模型。

（一）技术逻辑

泛在学习时代，高校存在多种学习模式和资源，这些不同形式的学习模式和资源又衍生出复杂多样的学习成果，而学习成果的认证过程往往涉及多个有着不同诉求的利益相关方。以链式时间戳、分布式存储、共识机制等为底层技术支撑的去中心化的区块链，可以确保不同学习成果可追溯、可验证。

因此，厘清区块链在学习成果认证过程中的技术逻辑（如图1所示），能为认证模型的构建提供有力的技术理论支撑。

学习成果认证的技术线路主要由技术层、基础层、服务层、功能层、应用层构成。其中，技术层主要通过哈希算法、加密算法和共识机制等技术将学生上传的学习成果数据存储到盖有时间戳的数据区块;基础层主要通过链式时间戳、分布式存储和智能合约等技术对学习成果的数据区块进行分时分层存储;服务层主要通过学习成果认证联盟进行密钥分发和管理、上传者身份认证，在多节点达成共识后存储新的学习成果，并对区块链进行更新和多重签名;功能层主要依据去中心化、可追溯、防篡改的特性，通过点对点的数据传播（P2P网络）和认证机制，对数据实行校验和传播;应用层主要用于学生上传学习记录和学习数据，进行信息查询等。

（二）运行原则

针对当前新工科大学生学习成果认证中存在的形式复杂多样、质量参差不齐、信度和效度不高等问题，课题组结合区块链的安全、透明、不可篡改等特点，构建高校新工科大学生的学习成果认证模型。其运行原则如下：

1.严格审核。学生本人递交学生证和身份证到所在高校学务管理部门进行资格审核。审核通过后，由工作人员上传该学生的相关信息，同时为其获取实名注册区块链用户的权利。

2.公开透明。基于区块链的技术特性，学生的信息识别、学习成果记录、学习质量评价等环节无需引入第三方监管。模型在公开透明的环境中，依据智能合约记录、上传相关信息，并保证各种记录可追溯、可查询。

（三）系统架构

传统模式下，高等院校新工科大学生面临多样化学习成果认证困难的难题，高校或企事业单位在招生或招聘过程中也难辨多样化学习成果的真伪。针对这些亟待解决的问题，课题组提出依靠区块链技术构建一个可信、公平、透明的区块链基础平台。具体架构如图2所示：

区块链基础平台的系统架构主要包括用户端、管理系统、查询端三个主体，学习成果认证的所有流程在这三个主体之间进行。

首先，用户端的主要使用对象是高校新工科大学生。高校管理部门工作人员在严格审核后，向区块链基础平台上传学生的个人信息，提交实名注册申请。区块链基础平台系统再次审核通过后，将学生个人信息加密存储到与之匹配的区块链地址，并将该区块链地址及对应的公钥和私钥分配到学生手中。成功加入区块链后，该学生可将自己的各类证书、成绩单、社团活动证明、科研论文、发明专利等学习成果及相关学习经历、数据记录等上传。这些信息经学习成果管理系统的各联盟机构审核后，最终将存储在该学生的主区块链上。

其次，管理系统的主体是由各高校管理部门（负责记录和甄别正规学习成果及学生在校期间的社团活动、社会实践等）、培训机构（负责记录和证明学生通过某一培训后获得的技能、经验、相关证书等）、认证机构（负责鉴别学生提交的各种资格考试证书、技能证书等）组成的学习成果认证联盟。认证联盟的每个机构都有属于自己的主链，共同维护联盟链账本。在区块链技术支持下，连接到联盟链上的各高校管理部门、培训机构和认证机构能够公平公正地甄别存储在区块链基础平台上的各种学习成果认证请求，并给予认证和授权上链，从而保证系统有效运行。同时，学习成果认证联盟各成员也能获取联盟链上的学生学习信息，从而实现各高校及部门之间学习成果数据跨平台的对接和管理。

最后，当升学或就业时，用户端的主要使用对象——高校新工科大学生向高校或企事业单位提供学习成果及私钥，查询者（高校或企事业单位）在拥有公钥和私钥的同时，向区块链基础平台发出查询申请。区块链基础平台系统审核查询者的“双钥”后，给予其相应的查询、下载权限。

在区块链技术的支持下，基于共享数据、共同维护的理念，学习成果认证联盟系统架构为整个区块链基础平台提供硬件和软件基础，是整个学习成果认证系统的核心。学习成果认证联盟的职责包括制定联盟成员管理办法，明确联盟成员权利及义务，拟定联盟内各教育组织的学习成果认证标准等。一方面，学习成果认证的区块链系统由联盟主要机构提供的节点构成，所有节点地位平等，共同验证链上学生提供的学习成果的真伪，形成可信记录并存储。另一方面，区块链联盟可以向各节点用户、用人单位提供数据检索、下载、分享、可视化呈现等服务，满足平台使用者对教育资源数据的开放、共享与应用需求。

三、结语

基于区块链技术的学习成果认证，不仅保证了高校新工科大学生学习成果认证的科学性、公平性、公正性和公开性，而且完整地记录了他们的学习经历及学习成果，便于人才市场快速便捷地找到适合的人才，为学生求职与就业创造便利。但是，基于区块链技术的高校新工科大学生学习成果认证模型是一项不断发展和完善的系统性工程，需要持续分析和解决认证过程中出现的各种问题。对此，课题组也将在今后的实践中继续修正和完善。

参考文献：

[1]原昉，乜勇.智能时代泛在学习的基础和教学支持服务研究[J].現代教育技术，2019（5）.

[2]王怀波，杨现民，李冀红.泛在学习应用研究的发展与典型模式分析[J].中国远程教育，2015（12）.

[3]刘革平，农李巧.从“泛智”论到泛在学习进阶智慧学习：论“泛”教育思想的内在关联和价值意蕴[J].电化教育研究，2020（6）.

[4]王妍妮.泛在学习环境下心理健康教育课教师角色重构[J].开封文化艺术职业学院学报，2020（6）.

[5]韦书令，邓孟红，邓明.区块链技术对社区学习成果认证的影响研究[J].广西广播电视大学学报，2019（3）.

[6]梁青青，张刚要.融入课程质量的在线学习成果认证区块链模型及实现机理研究[J].电化教育研究，2020（4）.

[7]袁亚兴.基于“互联网+”的职业教育学分银行支撑平台设计研究[J].中国电化教育，2021（4）.

[8]张双志.“区块链+学分银行”：为终身学习赋能[J].电化教育研究，2020（7）.

责编：文 墨

基金项目：河南省软科学研究计划项目“泛在学习时代基于区块链的高校新工科大学生学习成果认证模型构建研究”（编号：222400410232）;河南省重点高校科研项目“开放教育资源视域下基于区块链的高校校际学分银行评价系统构建研究”（编号：22A880018）;河南省医学教育研究项目“‘新医科建设视域下数学建模一流课程‘2+5培养模式构建及实践研究”（编号：Wjlx2021063）

作者简介：丁丹（1984— ），女，新乡医学院三全学院副教授，研究方向为高等教育教学、数学建模;王晓娜（1986— ），女，新乡医学院三全学院副教授，研究方向为高等教育教学、微分方程;吴贝贝（1989— ），女，新乡医学院三全学院讲师，研究方向为图像处理与模式识别。