基于区块链的高校数字化教育资源开放服务平台构建研究

李文锋,李林勇，王 鑫，廖治凯

（1.郴州职业技术学院信息中心，郴州 423000；2.湖南省直公积金中心信息中心，长沙 410083）

0 引言

随着数字化时代的到来，大数据、云计算、人工智能、区块链等新技术得到了大力发展与应用，在教育信息化2.0背景下通过新兴技术推动高校教育数字化转型成为趋势［1］。教育部2022年工作中明确提出实施教育数字化战略行动，建设国家智慧教育公共服务平台［2］。当前，高校在推进教育数字化的过程中，面临的困难和挑战依然不少，主要难题是基础服务框架不够完善，缺乏应用创新服务平台，已有平台开放程度不够、资源质量和版权难以保障［3］。如何应用新兴技术构建开放、安全、可信的开放式教育资源新框架、新平台，是高校教育数字化转型亟待解决的问题。区块链技术具有去中心化、可追溯、信息不可篡改、公开透明等特点［4］。近些年，区块链发展迅速，在教育领域的应用也逐渐受到关注，并有了很大的进展。基于以上背景，本文研究将区块链技术应用到高校数字化教育资源服务平台的构建中，构建开放、安全、可信的数字化教育资源管理新框架。

1 数字化教育资源开放服务平台建设现状

近年来，随着数字化技术的发展和我国高等院校数字化校园建设推进，高校数字教育资源平台建设取得了一定的成效。但同时也面临了诸多挑战［5］，如平台开放程度不高、资源版权保护弱、安全和资源质量难以保障等。

1.1 开放程度不高

随着大数据、数字化及网络技术的应用普及，数字资源服务平台的搭建在技术方面越来越成熟，为各类教育资源应用平台的发展提供了支撑。目前主流教育资源服务平台有两类，一类是各高校独立建设的资源共享平台；另一类是市场化的知识服务平台，如知网、万方、维普等。各高校建设的数字化平台往往只对本校师生免费开放，外部人员无法使用。而市场化的知识服务平台不免费开放给机构和个人用户，并且存在收费过高的问题。目前来看，这些平台与平台之间难以实现互联互通，存在“资源孤岛”，资源的开放程度都不高［6］。

1.2 资源版权确权难

数字化教育资源包含学术资源、教学资源、电子图书资源等，这些资源往往需要大量时间去研究创作。“互联网+”大数据时代打破了传统的时空、资源的限制以及部分数字化资源的知识版权的认定障碍［7］。在数字化资源版权难以得到保障，资源版权难以得到保护的情况下，创作者通常不愿意进行资源的主动分享；同时因为缺乏有效的版权溯源机制，一些平台在没有经过创作者授权的前提下任意收录甚至窃取其资源，创作者对自己资源的版权确权、维护存在较大难度。

1.3 安全性和质量难以保障

在传统的服务平台中的资源大多是基于集中式的存储，而采用集中式的资源存储方式，资源的安全性难以保障，因为一旦平台停止服务，整个资源可能丢失。同时，存储资源的服务器还可能面临网络安全攻击，导致资源破坏或者服务停止。此外，由于大量资源集中存储在中心节点上，资源存在大量泄露的风险。

作为数字化教育资源服务平台，除了可靠的安全保障，最重要的是资源本身的质量。使用者希望通过平台来快速获取更多优质的资源，但是，目前已有平台资源的质量不容乐观，主要原因在于：对资源缺乏共识认证和动态管理机制；各高校的教育资源分布不均，资源提供者和使用者之间缺乏有效的互动，存在“资源流转不畅”。

2 区块链技术构建数字化资源服务平台的优势

针对上述传统高校数字教育资源平台现状及存在的问题，本文提出应用新兴区块链技术构建高校数字化教育资源开放服务平台，并总结了区块链主要技术特征，从技术层面分析了其独特优势，尤其是分布式存储技术、多方参与、共识信任、智能合约对促进高校数字化教育资源共建共用新生态建设具有重要意义。

2.1 区块链概念

区块链在狭义上是由多个区块组成的链。广义上讲，区块链是利用链式数据区块结构验证和存储数据，利用分布式的共识机制和算法集体生成和更新数据，利用密码学保证数据的传输和使用安全，利用自动化脚本代码（智能合约）来编程和操作数据的一种全新的去中心化的基础架构［8］。

2.2 区块链的主要技术特征

区块链是分布式存储技术、P2P网络技术、共识算法、非对称加密算法、智能合约等信息技术在互联网时代的创新应用模式［9］。区块链数据由所有节点共同维护，每个参与维护节点都能复制获得一份完整记录的拷贝，可以实现在没有中央权威机构的弱信任环境下，分布式地建立一套信任机制，保障系统内数据公开透明、可溯源和难以被非法篡改。区块链具有去中心化、开放性、信息不可篡改、可追溯和集体维护等特性［9］。基于这些技术特征，为构建数字化教育资源开放服务平台提供了新思路。

2.2.1 分布式账本技术

将数据分散存储到多个地方的数据储存技术，存储的数据可在多个参与者之间共享，并共同参与记录数据。通过分布式存储技术可以实现每个区块都是一个独立的存储节点，实现资源去中心化和资源的点对点传播。

2.2.2 共识机制

区块链作为一种分布式系统，没有中央权威，需通过一种决策机制来促成参与者达成一致，共识机制主要起到了数据的维护作用。资源需要平台用户达成共识才能上链，从而保证了数据资源的优胜劣汰。

2.2.3 非对称加密技术

区块链系统中，应用了多种多样的加密技术，包括哈希算法、公钥私钥、数字签名等，以此来保证整个系统的数据安全，并且证明了数据的归属。

2.2.4 时间戳技术

区块链中的时间戳是将某一时间内发生的所有事件在区块链数据库中进行唯一的、不可更改的记录。利用时间戳在用户创建资源、发布资源、交易资源时加盖时间戳保存在链上，从而实现资源操作行为的可追溯，确保资源版权信息和交易行为的不可篡改。

2.2.5 智能合约

由事件驱动的、具有状态的、运行在可复制的共享区块链数据账本上的一段计算机代码程序。该程序代码是现实世界中合约和规则的算法实现，能够实现主动或被动的数据处理，控制和管理各类链上数据资产等功能［10］。利用智能合约、共识机制和虚拟币可以在没有第三方权威机构的情况下实现资源的自动审核认证、交易流转，从而促进资源的创作和分享。

2.3 区块链对构建数字化资源服务平台的优势

区块链技术的特性为解决目前教育资源服务平台存在的一系列问题，构建开放、安全、可信的数字化教育资源服务平台提供了独有优势。

2.3.1 加强资源版权确权和保护

应用区块链的非对称加密技术、时间戳技术实现对资源版权的保护，具有高安全性与可靠性。平台上任何资源的上传信息、审核信息、发布信息等相关信息都全程留痕可追溯，从根本上保障版权归属和版权保护。资源的版权信息和交易信息，包括资源创作者、创作时间、资源类型、交易记录都存储在区块链上，可随时被追踪和查询，并被有效证明。

2.3.2 解决“资源孤岛”问题

利用区块链的分布式账本技术、P2P技术和智能合约技术，不同的平台通过区块链接口及智能合约，进行资源调用与获取。针对同一平台不同的区块中分散的数字化资源，用户可通过点对点的网络传播方式基于授权管理［11］、智能合约直接进行资源共享和交易，既有利于提高资源创作和流转效率，又能解决“资源孤岛”问题。

2.3.3 提高资源质量和安全保障

应用区块链的智能合约与共识机制完成数字化资源审核认证。资源上传后的加密、审核均由区块链底层的非对称加密、智能合约技术自动完成，整个过程公开、留痕、不可篡改，审核通过后再由各节点上的用户通过共识机制认证资源的质量后发布到各节点。基于区块链技术的资源审核认证机制可以有效提升资源质量和安全保障。

3 应用区块链技术构建数字化资源服务平台

区块链技术的特性为解决目前教育资源服务平台存在的一系列问题，构建开放、安全、可信的数字化教育资源服务平台提供了独有优势。

3.1 基于区块链的数字化教育资源服务框架

根据区块链账本的公开程度，区块可以分为私有链、联盟链和公有链三种表现形式［12］。高校数字化资源服务平台的服务主体是各高校师生，因此，数字化资源的构建需要各高校院系及高校师生等形成联盟，共同参与维护数字化资源服务平台。根据区块链原理，每个高校内部各院系建立私有链，高校每个院系或者师生可以作为区块链一个节点。高校各院系师生负责数字化资源上链审核。高校与高校之间通过对校园网络改造来搭建高速点对点的分布式区块链平台协议，进行网络互连建立联盟区块链，每个高校作为一个节点可以加入到资源服务平台的创建和使用中。平台总体框架如图1所示。

每个节点的主体可以是高校教师、高校学生。高校师生上传到平台的数字化资源通过区块链智能合约、共识机制等底层技术实现资源自动审核、认证、上链，具体流程如图2所示。

各高校院系的认证用户（高校师生）通过高校联盟区块链中的“每个高校的私有链”将其创作的数字化教育资源按照一定格式上传到服务平台，进行资源加密后存储到区块，利用智能合约完成自动审核后将资源传播给所有节点，有资源认证权限的人员对资源进行认证，按照共识算法认证通过后应用智能合约机制生成证明，并将资源信息进行数字签名，加盖时间戳确权后再发布到区块链上流通。

3.2 基于区块链的数字化教育资源服务平台功能设计

数字化教育资源开放服务平台是以区块链的分布式账本、共识机制、非对称加密技术、智能合约等底层技术建设的去中心化的开放式服务平台，如图3所示，由用户层、应用层和区块层构成。

本文数字化教育资源开放服务平台应用层有平台用户管理、资源发布管理、资源交易管理、运营管理、平台接口管理五大功能。

3.2.1 平台用户管理

运用区块链的非对称加密算法、留痕可追溯等技术构建平台的用户管理功能，实现对数字化资源服务平台使用者的身份、操作权限管理，对用户发布、下载、访问数字化资源的行为进行管理。

（1）用户权限管理：平台的主要用户为资源创作和使用者，高校平台管理员通过权限管理实现对这些用户身份合法性认证，确保平台使用主体的安全性，对合法性的用户赋予相应资源的上传、发布、下载、查阅等权限。高校平台管理员具有身份管理和版权服务管理功能，高校教师和学生具有资源发布、获取、授权查阅等资源交易功能。

（2）用户行为管理：对高校师生认证用户通过平台进行资源创建发布、资源下载、资源查阅、资源撤回等行为进行记录。对用户的所有行为加盖时间戳来实现数字化资源的版权保护、资源交易留痕和可追溯，并利用区块链分布式账本技术将用户行为等实时发生的事件按顺序记录下来，并分散存储在区块链节点，实现资源交易的不可篡改。

（3）资源检索：提供高校师生用户资源检索功能，对平台上资源的上传、下载、查阅等交易查询，方便各类型用户进行资源获取及查看资源学习记录。

3.2.2 资源发布管理

运用区块链的共识算法、智能合约、激励机制等技术构建平台资源发布管理，用户将自己创作的数字化资源上传到平台，上传后通过共识机制来完成对资源自动审核、资源认证，从而筛选出优质资源发布，通过智能合约和激励机制根据用户发布资源情况和创作资源的查阅下载量来给予相应数字资产（虚拟币等），从而激励用户维持资源创作、审核、发布等活动。

（1）资源上传审核：资源创作者将资源上传区块链网络，平台生成哈希值，然后用户按照一定的格式填写资源名称、资源描述、资源查阅所需数字虚拟币，平台自动对用户上传进行初步审核，推送至相关用户进行资源认证。

（2）资源共识认证：利用区块链技术的共识机制原理，对上传后平台自动审核通过的数字化资源，由平台有资格参与资源认证的用户进行资源认证，超过51%用户认证通过后，资源才被允许发布到链上。

（3）资源发布上链：资源审核、认证通过后，平台会自动调用区块链智能合约方法将用户上传的资源发布，并将资源相关信息打包成区块上链存储，用户获得相应的资源版权证明。

3.2.3 资源交易管理

应用区块链的分布式账本技术和智能合约技术来实现资源的购买、资源分享、资源下载等交易，并对所有资源交易上链留痕。用户通过资源检索功能查询到所需的数字化资源，在支付资源的所需虚拟币数量后可以查阅和下载资源，同时也可以通过点对点的方式向资源的创作者或版权归属人发起资源获取的请求，资源的创作者或版权归属人可以授权特定的人查看自己的资源。

3.2.4 运营管理

运用区块链可追溯、智能合约技术来实现对资源使用的授权管理、资源流转监控、虚拟币管理、版权管理。通过资源的免费授权使用来促进资源的开放，扩大资源的流转，应用区块链的智能合约技术构建资源流转监控体系，自动监控平台中资源的使用下载等流转，从而评价资源的质量。应用区块链的可追溯性以及非对称加密算法技术来加强资源的版权保护，包括资源版权信息的追踪、查询和鉴定。同时引入市场化的虚拟币管理，激励平台用户积极参与资源的创建、分享并从中获取相应的数字化资产。

3.2.5 接口管理

平台是以各高校为节点建立的联盟，每所高校都存储了整个高校生成的数字化资源库的区块链。作为开放式的资源服务平台，平台允许非高校的一些第三方机构、学习人员等作为节点加入到数字化资源服务平台中来。第三方用户基于高校VPN专用网络和统一开放的API接入平台，提供区块链准入审核及数据的调用与访问权限授权等管理。

4 结语

区块链技术的快速发展和教育数字化转型的机遇，加速了区块链技术在教育数字化转型中的创新应用，为高校教育教学服务体系的构建提供了新的技术基础。本文应用区块链技术和数字化理念构建高校数字化教育资源开放服务平台，解决目前存在的开放式数字化资源平台少，高校现有平台存在“资源孤岛”，数字化资源质量难以保障，资源版权难以确权等方面存在的诸多问题。当然，目前基于区块链技术构建的数字化资源服务平台仍面临一些挑战，如平台推广、大文件存储效率问题等。为此，基于区块链技术构建的高校数字化教育资源服务平台还需在实践中不断优化和深入研究，从而通过推进新信息技术与数字化教育的深度融合，促进高校数字化资源应用新模式的发展，打造更加开放、平等、可持续的教育新生态。