區塊鏈技術在教育領域的應用發展綜述

(中原工學院 河南 鄭州 450007)

近年來，作為分布式數據庫技術的區塊鏈技術對全球科技產生了深刻的變革。世界經濟論壇《2015年報告》指出，到2023年全球國民生產總值的10%將存儲在區塊鏈或與區塊鏈相關的技術中，并且到2023年政府機構將普遍應用區塊鏈技術[1]。區塊鏈技術的出現，沖擊了大部分領域產業，導致傳統中心化模式存在的問題變得尖銳。但在帶來沖擊的同時帶來了一種全新的眼光來看待這個世界，撬動著各領域的變革，顛覆了金融服務業，延伸至教育、醫療等多領域，影響著整個數字世界。我國在《“十三五”國家信息化規劃》(國發〔2016〕73號)中明確指出：“要加強區塊鏈等新技術基礎研發和前沿布局，構筑新賽場先發主導優勢”[2]。據現有的研究表明，區塊鏈技術在金融服務業等行業的應用已日趨成熟。而作為初步涉及區塊鏈技術的教育領域，其帶來的影響作用也在日益體現。

一、區塊鏈技術的基本概念及工作原理

(一)區塊鏈技術的基本概念

區塊鏈技術起源于比特幣，是比特幣的底層技術，最早是由中本聰(2008)在他發表的論文《比特幣：一種點對點的電子信息系統》中提出。區塊鏈技術是一種運用區塊鏈的技術方案，它不依賴于第三方中介機構，依靠自身進行數據交互、存儲等。區塊鏈技術作為互聯網中的一門新興技術，引領互聯網的趨勢發展，并逐漸在各領域被廣泛使用。在其廣泛應用的背后，最主要的原因是因為區塊鏈技術的本質特征所帶來的巨大市場。區塊鏈技術主要包括“去中心化”、“開放性”、“自治性”、“不可篡改性”、“匿名性”等五大特征。

(二)區塊鏈技術的工作原理

區塊鏈技術的去中心化特征依靠的是P2P網絡及其協議，由于在P2P網絡中不存在中心服務器，節點之間在傳遞信息的時候可能存在信息延遲的情況，因此在區塊鏈技術中采用人為的方式，在規定的時間內打包數據，將節點上的信息廣播到相連接的節點并等待驗證，信息經過驗證后再次進行廣播，此時信息會被全網節點快速接收。新區塊的生成也是通過廣播的形式，找到滿足條件的隨機數進行廣播，通過驗證后獲得區塊記賬權，此時新區塊會通過數字簽名的方式與網絡中的原始塊連接，并連接到較長的鏈上，其余的丟棄。在客戶端生成區塊時通過哈希算法對交易信息進行加密，并記錄上一個區塊的哈希值，計算出來的哈希值沒有變化則意味著區塊中的信息未被篡改。同時區塊鏈技術會通過時間戳的方式解決區塊的排序問題。

二、區塊鏈技術在教育領域的應用發展趨勢

隨著教育變得多元化，民主化，分散化，對教育相關領域的關注度也在日益加深。因此需要保持教育領域的聲譽和信任度，也需要更多的透明度，區塊鏈技術正好可以滿足這種需要。2016年10月，工信部頒布《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》，明確指出“區塊鏈系統的透明化、數據不可篡改等特征，完全適用于學生征信管理、升學就業、學術、資質證明、產學合作等方面，對教育就業的健康發展具有重要的價值”[5]。

(一)建立個人學信系統大數據

以目前的教育模式來看，個人學信系統往往只是存儲一些較為簡單且少量的數據，存在著系統不完善、數據安全性能低等問題，易產生一系列不良的負面影響。在企業、學校、科研院所選擇招聘人才的時候，往往也只能進行片面的評估。這個基礎上，依托區塊鏈技術有助于建立高等教育系統安全可信的數字經濟規則與秩序(杜華，2017)。利用區塊鏈技術的分布式特征，可以記錄跨地區、跨院校學習者的學習行為和學習結果，學生也可通過利用類似“比特幣錢包”的軟件存儲自己的學習數據，通過將其永久的存儲在云服務器中，形成個人學信大數據(李青等，2017)。

目前，各國也紛紛開始創新教育學院及平臺，利用區塊鏈技術建立起屬于個人的學信系統大數據，維護學習者利益。日本的“索尼全球教育”已經建設了基于區塊鏈技術的全球學習和認證平臺，該平臺為全球不同年齡段、不同社會背景的人帶來了全新的教育體驗，并提供可認證的教育經歷和證書，具有個人的學信系統，學習者可以將這些信息直接共享給第三方(Luke Parker，2016)。此外，基于區塊鏈技術的學習存儲平臺LRS((LearningRecording Store)通過應用xAPI(experience API)實現了跟蹤，通過此平臺構建了個人完整的學習信息網絡，當學習者在使用新工具或內容、選修新課程、轉換工作時，所有累積的學習記錄都可隨身攜帶(許濤，2017)。

(二)開發學歷認證平臺

學習認證往往是評估學習者的有效手段。我國高校學歷認證流程復雜，費用昂貴，時間周期長，存在異地認證困難等問題。并且隨著就業數量的不斷增加，學歷認證造假現象越來普遍，成為了阻礙全球教育發展的重要因素。區塊鏈技術的出現給學歷認證帶來的困擾提供了解決方案，這一有效解決有助于減少學位欺詐現象(G Chen等，2018)。

目前，國外在區塊鏈技術的基礎上對學歷認證平臺的開發已經進行了探索和嘗試。2015 年10 月，霍伯頓學校宣稱計劃應用區塊鏈記錄學生的成就，開創了歷史先河，成為世界上第一個使用區塊鏈技術驗證學術成就和學士學位的學校[6]。2017年，該校開始在區塊鏈上將學歷信息進行共享(Market Wired，2017)。霍伯頓學校利用區塊鏈技術的加密性和不可篡改性，發行256 位加密的私鑰和兩個身份驗證入口，把數字學位證書嵌入其中。驗證學歷證書的有效性時，運用網上區塊鏈開發平臺Merkle，幾秒鐘即可免費驗證(許濤，2017)。對基于區塊鏈的學歷、學位認證平臺開發的初步嘗試，在軟件項目托管平臺GitHub 上，可找到使用模擬私鑰和公鑰進行學歷認證的開源代碼示例。在進行學歷認證平臺開發時利用區塊鏈技術的公證作用，替代現行認證模式中政府認證機構的授信作用，選擇加入比特幣區塊鏈，采用非對稱加密技術的公鑰，可保證學歷信息的真實性(喬光華等，2018)。霍伯頓學校的聯合創始人Sylvain Kalache認為，利用區塊鏈驗證相比目前行業內能找的驗證方式來說，更加有效、更加安全和簡單。

(三)打造智能教育系統

智能合約作為區塊鏈技術的特性之一，將智能合約以數字化的形式寫入區塊鏈中，可保障存儲、讀取、執行的過程透明可跟蹤、不可攥改。Mike Sharples等學者(2016)提出建立一個關于永久性的分布式智能分配和相關聲譽獎勵記錄，基于智能合約的基礎上，啟動一個新的公開區塊鏈來管理教育記錄和獎勵，并認為與區塊鏈技術相關的廣義聲譽管理系統可能有助于打開目前與學術界相關的學術聲譽系統。此外，還可采用嵌入智能合約的方式，利用區塊鏈技術打造一個配合虛擬經濟的教育系統，在無人工干預的情況下，處理教育服務的購買、使用、結算、驗收等任務(Jacob Lee，2016)。同時基于智能教育系統，利用區塊鏈技術的貨幣性質可以獲得學習獎勵金，幫助減少經濟壓力，保護學生和學校的利益，緩解評估不公等現象(G Chen等，2018)。

(四)形成高效、綠色、透明的教學網絡

針對目前的教學網絡而言，存在信息泄露、教育中介費高、學習經費不足等很多弊端，無法滿足日益發展的科技對其所提出的要求。如何構建高效、綠色、透明的教學網絡，區塊鏈技術有望成為解決這一難題的推手。區塊鏈技術可以對在教學過程中產生的海量數據進行精準的存儲和傳輸，教育工作者可以隨時查看學生的學習行為。同時依靠加密技術，保證數據的安全性，保障個人的利益，學習者同時也可以通過未加密的數據集，獲取學習的便利，提高學習效率(馮熳等，2017)。此外，許濤(2017)認為在區塊鏈技術的應用下實現大規模學習認證的同時，能夠擴大受教育機會，在學業無法完成的情況下，能夠通過區塊鏈技術平臺繼續完成學業，還能夠提升個人在勞動力市場上的競爭力；對低收入人群或國家而言，使用基于區塊鏈技術的數字貨幣通過而防止銀行從國際匯款中獲取高昂的交易費用以增加其教育投入。

(五)創新教育系統一體化模式

現階段的教育體制屬于教育的中心，學校和政府扮演壟斷教育的角色。利用區塊鏈技術開發去中心化的教育系統，可以幫助緩解壟斷的局面，使得全民參與到教育中，使教育系統創新為一體化模式(楊現民，2017)。在學習過程中學生也無需等待后臺機構的審核直接進行學習互動(馮熳等，2017)。產學研一體化是培養優秀IT人才的最快方式(徐海虎，2018)，通過構建校企合作育人平臺、可以推動產學研一體化，而基于區塊鏈技術的教育系統一體化模式對推動產學研一體化發展起著至關重要的作用。

三、結論與展望

區塊鏈技術的應用與發展，給教育領域帶來了深刻的變革，創新了教學模式和學習模式，讓身處教育領域的人員感受到這一巨大的改變。目前，區塊鏈技術在教育領域還處于起步階段，應用范圍有限，并且也存在一定的挑戰。隨著區塊鏈技術教育應用的不斷完善，也期待教育機構、專家學者、老師、學生對區塊鏈技術所帶來的教育變革抱著更開放的心態，迎接教育領域的新發展。

1.結合技術，創新存儲方式。對于區塊鏈容量有限、導致的數據存儲和傳播效率低下等問題，有專家提出采用擴容的方式，將區塊鏈體積擴至2MB，使得升級過程更加可控一些，風險更低一些。筆者認為除去依賴區塊鏈自身技術的改進，還可將區塊鏈技術和如今的新興技術相結合，創新存儲方式。例如，將區塊鏈與云存儲技術相結合，使輕量級的數據實行加密分級存儲的形式上傳至各機構、老師、學生的云數據庫中，這會大大減少區塊鏈的存儲容量，加速數據的查詢、管理與交易頻率。

2.加強監管，實行風險監控。任何領域和任何技術的應用，監管是必不可少的環節。區塊鏈的2.0 版本要想健康發展就必須在監管下推進(熊源，2018)。首先，從技術本身入手，加強對技術的監管，研制區塊鏈“法律腳本”并植入(肖雯雯等，2017)，利用大數據和人工智能等手段建立防攻擊和不良信息識別系統。第二，政府、教育機構應加入區塊鏈生態鏈中，成為其中的節點，審核過濾交易信息。第三，成立教育監管聯盟，與網絡監管部門實行聯合監管。

3.實時檢測，確保合約有效。打破教育領域的智能教育瓶頸的有效途徑是解決智能合約的安全性問題。首先，在嵌入智能合約之前，需對智能合約代碼規范化并進行檢測，對發現的漏洞進行彌補；其次，在嵌入智能合約時，使創建的智能教育系統在虛擬教育環境下交易，查看過程的準確性，并模擬外來入侵，檢測其承受能力；最后，查看智能交易成果，并進行檢測審核，確保滿足預期目標。若目標準確完成且智能教育系統運行無差錯時，再將其投放到真實教育環境，這樣的流程確保了智能合約的實時有效性以及教育大環境的安全性，避免學生、老師等遭受不必要的侵害。

4.頒布政策，減少推行阻力。區塊鏈技術在教育領域的應用實踐經驗較少，時期短暫，其技術推行受到了一定的阻力。解決這一問題的方式可以依靠政府及教育機構的政策扶助。通過頒布相關保護政策，優化區塊鏈技術在教育領域的應用環境，保證政府、教育機構、老師、學生等各方的利益；頒布獎勵激勵政策，吸引更多人員積極參與研究區塊鏈技術教育的應用，通過獎勵的方式，推動其在教育領域的創新；頒布利益分配政策，通過切實可行的利益分配制度，讓教育各方機構及人員享受合理的利益，助力技術在教育領域的不斷推行。

5.培養人才，優化發展環境。技術的進步，關鍵在于人才。特別是在目前教育信息時代下，區塊鏈技術人才的需求呈迅猛增長趨勢，更需要注重區塊鏈技術專業人才培養，優化教育區塊鏈發展環境，更好的保障教育信息安全性。國外已有尼科西亞大學、區塊鏈技術大學、赫伯頓軟件工程學院等開設區塊鏈課程，培養專業技術人才。我國也應采取相關手段培養專業人才：第一，可以聯合教育機構和專家學者，形成教育聯盟，普及區塊鏈技術，惠及更多教育人員，使其更加了解區塊鏈技術；第二，在高校開設區塊鏈技術教育課程，讓區塊鏈理念深入每一個學生心中，力爭讓在校學生獲得必備的專業知識與技能；第三，在學校舉辦相關區塊鏈比賽、競賽，并對取得優秀成績的人員進行獎勵，通過這種方式，讓更多的人加深對區塊鏈技術的了解。