探讨区块链技术对计算机专业教学的影响与实践①

黄丽丽

（江西环境工程职业学院，江西 赣州 341000）

随着现代科技的高速发展，现已进入“互联网+”时代，区块链等先进技术已逐渐被应用到各行各业，教育事业在此形势下开展创新变革工作，积极引进了区块链等先进技术。相较于其他专业，计算机专业教学工作与先进技术的关系更紧密，在教学实践期间，教师应从不同角度融入并应用区块链技术，创新计算机专业教学工作，搭建高质量专业教学课堂。

一、区块链技术的特征

从本质上来看，区块链技术属于分布式账本系统，其通过一定时间顺序排列信息，以此得到数据结构，同时借助共识机制改善鲁棒性，并依靠密码学内容提升数据安全程度。区块链技术采用分布式存储方式，将集中化数据信息分散至多台独立设备中进行存储，分散安全风险。此外，基于共识机制，在多个设备节点之间建立一致性关系，为节点数据互通奠定了基础，而共识机制以分布式共识算法为核心，根据节点结构构建一致性规格，用于保障网络数据状态。由此可见，对于区块链技术而言，共识机制是确保功能实现的关键组件。区块链作为当代先进技术手段，其优势明显，区块链技术凭借自治性、开放性、不可篡改性、去中心化的特征而被广泛应用在各行各业中。（1）自治性。在区块链中，所应用的协议及规范均一致，可确保协议及规范在区块链系统节点能够自由且安全地自主完成数据交换，无须过度干预。（2）开放性。区块链系统的开发代码及底层代码均透明化，开放程度高，在保障系统自治的同时，可实现信息数据公开共享。（3）不可篡改性。当信息数据上传至网络后，可由各节点设备进行验证，将其纳入区块链，被写入区块链的信息数据将会永久存储，且不可被修改。（4）去中心化。各个节点构成了区块链，节点同时具备服务响应者、申请者的身份。此外，各节点之间相互信任，可自由交换数据，且地位平等。

二、计算机专业教学在区块链技术作用下的影响变化

区块链技术的应用可在一定程度上改善计算机专业教学工作，对教学活动产生正面影响。（1）处于区块链系统结构内的信息数据安全性较高，在其“不可篡改性”特征的作用下，可避免计算机专业课程资源被篡改，保障了资源的有效性，且更改或添加信息时，相关数据需通过检验验证，并按照特定时序纳入区块链，在此期间形成了信息记录，实现了信息留痕，为后续数据追溯奠定了基础，有利于保护资源版权，防止计算机专业课程资源被恶意盗用。（2）结合上述分析可见，区块链技术具有开放性特征，计算机专业教师可将课件、微课视频、题型试题、课程软件等资源上传至区块链系统内，构建计算机专业电子资源库，而各专业课程则为区块链各节点，教师可根据自身需求建立独立区块，教学资源经共识机制验证通过后，学习可依托于区块链便捷化获取信息资源，继而大幅提升计算机专业教学质量及效率。（3）区块链技术具有去中心化特征，各节点在系统内处于平等地位，在计算机专业教学期间，可将课程考核标准编写为区块链智能合约，在此基础上，可设置多个专业课程区块，下设期末测评、线上提问、课后作业、学习时间等模块，当学生完成课程学习后，可依托区块链技术及智能合约对学生学习表现进行综合评分，在智能合约标准及节点地位平等性作用下，可精准化完成计算机专业学习认证与评价工作。（4）除借助区块链技术革新计算机专业教学活动外，还可将区块链技术纳入教学管理系统中，用于升级教学管理系统功能，使计算机专业教学工作更为便捷。（5）区块链技术不仅促进了计算机专业教学方法的创新，还在一定程度上影响了计算机专业课程体系，可以全面提升学生计算机技能水平，开阔学生视野，还可将区块链技术内容渗透到计算机专业课程中，从编程语言、加密算法、数据结构等方面开展区块链技术教学工作，确保计算机专业教学工作能够与时俱进。

三、基于区块链技术的计算机专业教学创新实践路径

（一）优化课程体系

区块链技术优势显著，且技术程度较高，对于计算机专业而言，其不仅需依托区块链技术改革创新教学方式，还可将区块链技术融入计算机专业教学课程中，用于补充教学内容，帮助学生完善知识体系。

1.编程语言

借助编程语言，可将理论性区块链切实转化为技术应用层，现阶段Golang（简称Go语言）为开发区块链的主要编程语言，其具有垃圾回收功能，Go语言现已被广泛应用。计算机专业教学之前，在教学Go语言前需带领学生全面学习C语言知识，用于夯实基础，并采用对比教学法，便于学生理解掌握。结合编程语法来看，Go语言数据类型丰富程度远高于C语言，Go语言不仅具备条件判断、循环功能，还实现了功能增强，但两者函数格式存在一定差异。结合编程思想来看，C语言侧重于过程，而Go语言更加强调对象，并在C语言基础上新增了异常处理、反射、并发、接口等内容，可有效提升系统处理效率。因此，在新时代背景下，结合区块链技术补充计算机专业教学内容是极有必要的，可进一步提升教学效果，使学生能够通过计算机专业课程掌握更多技能知识。

2.数据结构

区块链属于链式数据结构，为提升学生的区块链知识水平、开阔学生的视野，应开展数据结构课堂，在完善计算机专业课程体系的同时，带领学生学习数据处理方法及存储形式。区块链技术数据存储及验证均建立在块链式数据结构基础上，各区块内均记录着特定时间内所发生的事件，是对区块链条的共识，且通过区块哈希指针的记录而实现点对点的关联，以此构成了块链式数据结构。哈希指针具有地址存储的功能，还可在存储期间记录结构体哈希值，通过哈希值判断该结构体是否存在篡改现象。区块链从宏观角度上是由多个区块共同构成的链式存储结构，且各区块存储结构均呈树状，在该树状结构中，数据信息元素间的层次关系具有“一对多”特点，在该数据结构关系作用下，使区块链内数据信息不可被篡改。区块链作为当代先进技术之一，其已被应用到各行各业中，为确保计算机专业学生能够进入社会，需将区块链链式数据结构纳入计算机专业课程体系中。

3.计算机网络

通常情况下，区块链具有多层结构，如应用层、合约层、激励层、共识层、网络层、数据层等，各层具备相对应的核心功能，且层次间协作互通，由此搭建了去中心化信任机制。从功能层次角度来看，区块链与计算机网络存在共通之处，计算机专业课程在实践教学期间，可结合计算机网络教学讲授区块链结构知识，使学生能够掌握区块链数据传递方式及作用，在明确区块链层级关系基础上带领学生学习区块链结构。区块链主要借助P2P对等网络构建底层网络，属于分布式通信方法，在计算机专业教学过程中，可将该部分区块链知识融入“互联网的组成”课程中，通过讲解互联网对等方式，使学生深入理解并掌握区块链的去中心化结构。计算机网络与区块链均涉及节点通信传播功能，其中区块链技术主要包括Peer节点管理、地址管理、节点连接管理、Peer区块同步协议，而计算机网络则依托于TCP完成通信协议连接。在计算机专业教学期间，可带领学生学习计算机网络数据流服务、TCP报文格式、Peer网络协议、消息格式等内容，同时渗透区块链技术等知识点，使学生以对等协议为切入点切实了解区块链技术内容，并通过该方式，借助区块链技术完善计算机专业教学体系，增强教学实用性，提高计算机专业人才培养实效。

4.密码学

结合上述分析可见，区块链技术具有不可篡改性，而该特征功能的实现则主要依靠密码学知识。对计算机专业而言，密码学是重要课程之一，考虑到区块链与密码学知识间的关联，故可将区块链部分知识融入计算机专业密码学课程中，当信息数据被融入区块网络中时，区块链内各节点可借助时间戳及数字签名验证数据信息真伪。密码学课程教学便于学生深入了解区块链信息加密过程及密码学技术的作用效果，基于区块链展开密码学教学活动时，可侧重讲授数字签名及哈希函数，其中哈希函数更为关键。哈希函数具有显著的隐匿性、抗碰撞性特征，输入x与y，运用H（）哈希函数表示，若此时存在x≠y，H（x）=H（y），则可将其称之为哈希碰撞。若区块链内信息数据被篡改，则哈希值将会相对应地做出改变，由此提升了区块链信息的安全性，在哈希函数作用下，区块链技术具备了不可篡改特征。隐匿性是哈希函数的另一显著性质，该特征主要表现为哈希函数的不可逆单向计算过程，而该特征实现的前提是区块链具有足够大且均匀的输入空间，但在通常情况下输入空间有限，此时区块链多引入随机数，在此基础上导入输入值，以此获取哈希值。哈希函数是区块链技术实现的重要内容，且为现代密码学关键知识体系，因此，计算机专业课程教学期间必须重视哈希函数的教学工作。处于区块链系统内的数据信息具有较高安全性，从区块链结构角度来看，数据信息安全性还在一定程度上依靠数字签名、非对称密钥加密技术，区块链各节点内均具备私钥与公钥，私钥、公钥分别用于签名、加密，在区块链结构中，多应用公钥认证、公钥加密两种方式构建非对称加密系统，因此，计算机专业课程教学期间，可将哈希函数及加密算法作为重点内容。

（二）资源共享管理

区块链技术具有共享性、不可篡改性、去中心化特征，将其应用到计算机专业教学中，可实现专业知识技能的共享性及安全性，对现有计算机专业教学资源、教学成果、案例库进行梳理，按照区块逻辑及特定时序重新排布，以此构建了一个共享性、便捷化的计算机专业教学区块网络，基于该区块网络，教师可更新教学资源，最大限度地发挥集体智慧，同时在区块链分布式存储网络中，学生可便捷化自主学习，按照需求提取教学资源，采用区块链点对点的方式衔接课程知识与学生，继而有效提升计算机专业课程教学质量与效率。此外，可借助区块链技术智能合约算法，设定教学资源提取标准，优化共识机制认证流程，构建高效化、智能化计算机专业学习空间，并可根据专业教学内容动态化生成并存储资源，使计算机专业学习更便捷。

（三）打通学习场所

在现代化背景下，电子设备、移动互联网规模化普及，学生学习场所不再仅限于教室，可借助网络及移动互联网学习与掌握计算机专业知识点，这就导致学生学习场所及学习场景表现出一定的分散性、去中心化特征。区块链具有分布式结构，在计算机专业教学期间，可依托区块链技术打造分布式学习场景，打破传统教学服务的场地单一化局面，在区块链网络系统内，学生可随时随地学习，并可结合自身需求选择学习知识，自主性较强。此外，在区块链技术作用下，有效互通了多种教学场景，实现了课下非正式学习及课堂正式学习的融合，继而搭建计算机专业个性化教学局面。借助区块链网络系统统一了计算机专业课程学习空间，在此学习空间内，教师可设定多个模块节点，经共识机制验证后上传课程资源，由此搭建了多维度资源结构，便于学生自主学习，将固态化教学模式转变为动态化教学过程。

（四）学习成果评估

区块链具有一致性协议及规范，计算机专业课程教学期间，可在师生间构建教学评估网络，基于区块链技术记录学生学习时序特征、学习过程、认知过程及基本信息，并借助分布式存储方法，将所采集到的学习数据记录至教学平台系统内。学生的学习数据可在加密算法作用下保障安全，避免非法篡改，并可将该学习信息及成果评估结果在特定范围内共享，用于展示学生的成绩及技能，为计算机专业学习成果的反馈与利用奠定基础。基于区块链技术开展学生学习成果评估时，可设定多个评价区块，从不同角度记录学生的表现情况，在此期间，可将计算机专业知识掌握标准编写为区块链智能合约，并设定多个学习等级，用于量化学生学习成果。相较于传统计算机专业教学评价评估工作，基于区块链技术的教学评价工作更为便捷、高效，且学生在计算机专业教学区块内的所有学习过程均可被记录，使学习成果评价依据更为全面，继而提升了教学评价工作的精准性及可靠性。

综上所述，区块链技术优势显著，可加速计算机专业教学工作的创新改革步伐，结合实践来看，区块链技术现已对计算机专业教学产生了一定的影响，必须予以重视。在教学实践期间，可依托区块链技术改革专业课程，加强专业资源管理，并可打通学习场所，使学生借助各类电子设备学习课程知识，大幅提升课程教学效率。此外，还可用于专业学习成果评估，对学生学习产生一定的督促效果。