區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

黃達(dá)明

摘要 區(qū)塊鏈本質(zhì)上的去中心化和安全特性，使得其很適合于解決目前教育領(lǐng)域面臨的困難.本文首先介紹了區(qū)塊鏈的基本技術(shù)原理，包括區(qū)塊的結(jié)構(gòu)和區(qū)塊鏈的構(gòu)成、區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)、區(qū)塊鏈的分類、共識(shí)算法、智能合約.接著分析了目前教育領(lǐng)域發(fā)展的終身教育和跨地區(qū)教育的新形勢(shì)，以及傳統(tǒng)數(shù)字化教育系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題.然后從教育相關(guān)信息的多方共享和驗(yàn)證、學(xué)習(xí)過(guò)程跟蹤、激勵(lì)和學(xué)習(xí)路徑塑造、學(xué)習(xí)評(píng)估、教育管理與決策輔助等幾個(gè)方面對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和分析.最后總結(jié)了目前區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域的主要問(wèn)題，并展望了未來(lái)的發(fā)展方向.

關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈技術(shù);教育領(lǐng)域;共識(shí)算法;智能合約

中圖分類號(hào) TP13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

區(qū)塊鏈技術(shù)的基本思想最早由中本聰在其有關(guān)比特幣的論文中提出[1].在沒(méi)有可靠的第三方干預(yù)的情況下，因特網(wǎng)應(yīng)用中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間很難建立起信任.區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間基于共識(shí)機(jī)制的互相合作，在不需要互相信任的條件下，通過(guò)使用分布式的P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，能夠提供一種去中心化、透明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)被打包進(jìn)區(qū)塊構(gòu)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并復(fù)制到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，被稱為分布式公共賬簿，通過(guò)密碼學(xué)、哈希技術(shù)、共識(shí)算法和智能合約等技術(shù)的共同配合，區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)容易被驗(yàn)證，但是卻很難被惡意修改和完全摧毀[2-3].目前區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被廣泛研究并應(yīng)用于商業(yè)、財(cái)務(wù)、醫(yī)療、政府等很多領(lǐng)域，但是在教育領(lǐng)域還很少有成熟的例子，近幾年已經(jīng)有越來(lái)越多的工作開始投向區(qū)塊鏈技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用.例如阿聯(lián)酋大學(xué)（UAE University）的研究者對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行比較，并測(cè)試了區(qū)塊鏈技術(shù)在阿聯(lián)酋大學(xué)部署的性能參數(shù)，證實(shí)大規(guī)模部署區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是可行的[4].

文獻(xiàn)[5]從宏觀技術(shù)層面對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域的需求和過(guò)程進(jìn)行了分析，認(rèn)為需要主要關(guān)注幾個(gè)問(wèn)題：1）定義運(yùn)行數(shù)據(jù)的服務(wù)和參與方;2）定義加密密鑰和方法;3）關(guān)注共識(shí)算法及其執(zhí)行過(guò)程;4）構(gòu)建定義和部署智能合約的過(guò)程.

本文對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析，第一節(jié)介紹區(qū)塊鏈的技術(shù)原理;第二節(jié)闡述教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和傳統(tǒng)數(shù)字化教育信息系統(tǒng)面臨的問(wèn)題;第三節(jié)從多方面介紹和分析區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用及其技術(shù)細(xì)節(jié);第四節(jié)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用面臨的問(wèn)題和未來(lái)研究方向進(jìn)行了總結(jié).

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理

1.1.1 區(qū)塊的結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈中所有應(yīng)用信息以交易數(shù)據(jù)的形式保存在區(qū)塊中.如果區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式賬簿，則每個(gè)區(qū)塊相當(dāng)于賬簿中的一頁(yè).區(qū)塊的結(jié)構(gòu)由區(qū)塊頭和區(qū)塊主體構(gòu)成，區(qū)塊頭部包含前一區(qū)塊的哈希值、區(qū)塊時(shí)間戳、隨機(jī)神奇數(shù)、交易數(shù)據(jù)Merkle樹根等重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖1所示.區(qū)塊基于哈希、時(shí)間戳、Merkle樹、數(shù)字簽名、共識(shí)協(xié)議等技術(shù)生區(qū)塊的生成節(jié)點(diǎn)通過(guò)在區(qū)塊頭部加入時(shí)間戳來(lái)標(biāo)識(shí)區(qū)塊生成時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)按照時(shí)間維度的交易數(shù)據(jù)可追溯性.

區(qū)塊體中存儲(chǔ)著自上一區(qū)塊生成以來(lái)所完成的所有交易的數(shù)據(jù).

在每個(gè)區(qū)塊的頭部包含前一區(qū)塊的哈希值，通過(guò)前一區(qū)塊的哈希值，可以使得所有區(qū)塊構(gòu)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，而新的區(qū)塊按照時(shí)間順序被加入鏈中，構(gòu)成區(qū)塊鏈，最初的區(qū)塊被稱為創(chuàng)世區(qū)塊.而在區(qū)塊體中，每筆交易數(shù)據(jù)都會(huì)被計(jì)算哈希值，然后將所有交易數(shù)據(jù)的哈希值作為葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)造Merkle樹，Merkle樹的樹根作為整棵Merkle樹的哈希值被記錄到區(qū)塊頭部.通過(guò)這兩種哈希技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)區(qū)塊的篡改，包括對(duì)區(qū)塊內(nèi)任何一筆交易的篡改，都容易被檢測(cè)到，從而保證了區(qū)塊中記錄的賬簿數(shù)據(jù)以及區(qū)塊數(shù)據(jù)本身的不可篡改性.

1.1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)綜合看可以由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、智能合約層、應(yīng)用層5層構(gòu)成，如圖2所示.

1）數(shù)據(jù)層采用哈希、Merkle樹等合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)交易、區(qū)塊進(jìn)行表示、組織和管理，并落實(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)在具體節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ).

2）網(wǎng)絡(luò)層基于P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的通信，完成交易和區(qū)塊數(shù)據(jù)的傳輸以及節(jié)點(diǎn)間其他信息的傳輸任務(wù).

3）共識(shí)層基于共識(shí)算法和激勵(lì)措施，解決分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題.

4）智能合約層提供構(gòu)建智能合約的語(yǔ)言和編譯服務(wù)，以及運(yùn)行智能合約腳本的虛擬機(jī)和沙箱環(huán)境.

5）應(yīng)用層通過(guò)提供各種可編程接口搭建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的各種應(yīng)用，包括電子貨幣、商業(yè)應(yīng)用、政府應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等，用戶不必了解區(qū)塊鏈技術(shù)的底層細(xì)節(jié).

1.2 區(qū)塊鏈的分類

按照區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和管理、節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入條件、去中心化程度以及區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用模式，可以將區(qū)塊鏈分為公有鏈（Public Blockchain）、私有鏈（Private Blockchain）和聯(lián)盟鏈（Consortium Blockchain）3類[2-3，6].

以比特幣[1]和以太坊[7]為代表的公有鏈，無(wú)官方管理組織機(jī)構(gòu)和中心服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)可以按照區(qū)塊鏈的系統(tǒng)規(guī)則自由加入或退出網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)具有平等的存取數(shù)據(jù)和競(jìng)爭(zhēng)記賬的權(quán)限，節(jié)點(diǎn)之間不需要互相信任，基于共識(shí)機(jī)制維持區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)展開工作，去中心化的程度最高.

以Quorum為代表的私有鏈，通常由某個(gè)組織或機(jī)構(gòu)（例如企業(yè)、政府等）構(gòu)建和管理，節(jié)點(diǎn)需要管理方授權(quán)才能加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫和記賬權(quán)限不完全平等，還有少數(shù)高性能的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)全局管理，系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)則可以由構(gòu)建組織自己決定并更改.在具有區(qū)塊鏈技術(shù)不可篡改和安全性等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，只能做到部分去中心化.

以Hyperledger/Hyperledger Fabric為代表的聯(lián)盟鏈，通常由多個(gè)機(jī)構(gòu)和組織協(xié)商共同構(gòu)建和管理，節(jié)點(diǎn)分屬于不同的管理方，通過(guò)準(zhǔn)入機(jī)制加入和退出區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，兼具公有鏈和私有鏈的特點(diǎn)，具有多中心的特征，去中心化程度高于私有鏈而低于公有鏈.在聯(lián)盟鏈中，由預(yù)先選出的授權(quán)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)共識(shí)過(guò)程和區(qū)塊驗(yàn)證.

聯(lián)盟鏈和私有鏈又可以歸為許可鏈.

公有鏈支持匿名化，而聯(lián)盟鏈/私有鏈由于節(jié)點(diǎn)受管理，因此使用過(guò)程可以不匿名化，從而更容易被監(jiān)管.

1.3 共識(shí)算法

區(qū)塊鏈?zhǔn)谴嬖谟赑2P網(wǎng)絡(luò)上的分布式賬簿式的數(shù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有確認(rèn)后的賬簿狀態(tài)和一系列等待打包進(jìn)區(qū)塊并添加到賬簿的未確認(rèn)的數(shù)據(jù).為了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)能夠保持功能，節(jié)點(diǎn)需要在賬簿的某個(gè)狀態(tài)和將數(shù)據(jù)打包進(jìn)區(qū)塊的方式上取得一致意見.這是通過(guò)分布式共識(shí)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的.分布式共識(shí)算法保證足夠數(shù)量的節(jié)點(diǎn)在分布式賬簿的精確狀態(tài)以及新的區(qū)塊被添加到賬簿的次序上達(dá)成一致，從而保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的一致性和真實(shí)性[8-10].

共識(shí)算法的主要過(guò)程由4部分構(gòu)成，即選擇記賬節(jié)點(diǎn)、排序造塊、驗(yàn)證和新區(qū)塊添加到鏈.選擇記賬節(jié)點(diǎn)又稱選主，是共識(shí)算法的核心，是根據(jù)一定的策略從所有礦工節(jié)點(diǎn)中選出具有記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn).具有記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)會(huì)將網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)的交易依據(jù)區(qū)塊容量、交易費(fèi)用、交易等待時(shí)間等因素排序后打包生成新區(qū)塊，并將新區(qū)快廣播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他礦工節(jié)點(diǎn)或代表節(jié)點(diǎn).其他節(jié)點(diǎn)收到新區(qū)塊后將獨(dú)立驗(yàn)證其正確性.只有獲得大多數(shù)參與驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)后，記賬節(jié)點(diǎn)才能根據(jù)規(guī)則，將新的區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈的主鏈上.

以具有代表性的工作量證明算法PoW（Proof of Work）算法為例，規(guī)定每個(gè)礦工節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)共同挖礦（求解SHA256數(shù)學(xué)難題），以最快者勝出的規(guī)則來(lái)確定具有記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)，因此其本質(zhì)是通過(guò)分布式節(jié)點(diǎn)的工作量或者說(shuō)計(jì)算能力來(lái)競(jìng)爭(zhēng)記賬權(quán).PoW算法是最早也是目前為止最安全可靠的公有鏈共識(shí)算法，但是對(duì)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力要求較高且會(huì)造成電力等資源的浪費(fèi).因此權(quán)益證明算法PoS（Proof of Stake）中提出將節(jié)點(diǎn)對(duì)特定數(shù)量貨幣所有權(quán)定義為權(quán)益，以權(quán)益的競(jìng)爭(zhēng)而非計(jì)算能力的競(jìng)爭(zhēng)來(lái)確定記賬權(quán)歸屬.

可以從容錯(cuò)類型、部署方式和一致性程度等不同角度出發(fā)對(duì)共識(shí)算法進(jìn)行分類，綜合文獻(xiàn)[8-10]，可以根據(jù)選主策略將共識(shí)算法分為證明類共識(shí)算法（例如PoW算法和PoS算法）、直接廣播選舉類共識(shí)算法（例如VR算法、Paxos算法和Raft算法）、輪流類共識(shí)算法（例如BFT算法）、聯(lián)盟類代表共識(shí)算法（例如DPoS算法）、隨機(jī)類共識(shí)算法（例如Algorand算法和PoET算法）、混合類共識(shí)算法（例如PoW+Pos混合共識(shí)算法、Pos+BFT混合共識(shí)算法）等6類.

1.4 智能合約

智能合約是可以執(zhí)行合約條款的計(jì)算機(jī)化的交易協(xié)議，能夠?qū)⒎蓞f(xié)議、應(yīng)用邏輯和網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜關(guān)系程序化.智能合約應(yīng)該由具備專業(yè)知識(shí)的人制定和審核，具有法律效應(yīng).在區(qū)塊鏈上下文中，智能合約的形式是具有唯一地址的存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中的程序，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的沙箱環(huán)境中執(zhí)行[11].

智能合約作為共享的資源被部署在區(qū)塊鏈上，可以被外部事件觸發(fā)自動(dòng)執(zhí)行.通過(guò)數(shù)字簽名和時(shí)間戳技術(shù)，可以保證智能合約內(nèi)容的不可篡改性和可追溯性，而且智能合約的所有條款和執(zhí)行過(guò)程都是預(yù)先確定的，節(jié)點(diǎn)需要驗(yàn)證合約的有效性，通過(guò)共識(shí)后才能執(zhí)行，合約中任何一方都不能擅自修改合約內(nèi)容和干預(yù)合約的執(zhí)行.

智能合約通過(guò)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的封裝和共識(shí)，隱藏了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)之間復(fù)雜的行為，通過(guò)提供區(qū)塊鏈應(yīng)用層的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)通用目的的計(jì)算，可以形成基于區(qū)塊鏈的服務(wù)，從而能夠構(gòu)建各類可編程的智能資產(chǎn)、系統(tǒng)，令區(qū)塊鏈技術(shù)具有更廣闊的應(yīng)用前景.

2 傳統(tǒng)數(shù)字化教育系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)教育機(jī)構(gòu)都?jí)艛嗔藢W(xué)習(xí)認(rèn)證的功能，而學(xué)習(xí)者、教師卻對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)構(gòu)無(wú)法自治.雖然技術(shù)在發(fā)展，但是傳統(tǒng)的以學(xué)校為中心的教室學(xué)習(xí)改變很慢.另一方面，終身學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目以及實(shí)際問(wèn)題的分布式學(xué)習(xí)變得越來(lái)越普及.近些年，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，學(xué)習(xí)環(huán)境逐漸數(shù)字化和全球化，傳統(tǒng)的教育機(jī)構(gòu)缺乏必要的方法、資源和能力去驗(yàn)證學(xué)習(xí)者的知識(shí)、技能和成果，也很難管理、認(rèn)證學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)、過(guò)程和結(jié)果[5，12-23].

傳統(tǒng)的數(shù)字化教育系統(tǒng)通常采用中心化的結(jié)構(gòu)，所有的教育相關(guān)數(shù)據(jù)以及處理代碼通常都存儲(chǔ)在中心化的服務(wù)器上，用戶通常可以通過(guò)瀏覽器或移動(dòng)APP與中心服務(wù)器通信，而數(shù)字化教育系統(tǒng)通常由某個(gè)教育機(jī)構(gòu)例如學(xué)校、某個(gè)公司、某個(gè)組織或者某個(gè)國(guó)家/地區(qū)的政府教育部門來(lái)建設(shè)和管理.

隨著教育全球化和個(gè)人成長(zhǎng)學(xué)習(xí)的終身化趨勢(shì)，每個(gè)人在人生的不同階段可能會(huì)在不同類型、不同地區(qū)乃至不同國(guó)家的教育機(jī)構(gòu)接受教育.因此，不同的教育機(jī)構(gòu)之間需要交換和共享學(xué)習(xí)者的相關(guān)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，例如課程學(xué)分、學(xué)歷證書、學(xué)習(xí)能力證書等等;利益相關(guān)第三方例如企業(yè)或政府部門需要查詢和驗(yàn)證學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄、成績(jī)和結(jié)業(yè)證書等，未來(lái)雇主甚至還可能查詢與應(yīng)聘者所申請(qǐng)職位相關(guān)的課程的學(xué)習(xí)過(guò)程和課程作品等信息.而目前由某個(gè)教育機(jī)構(gòu)擁有的中心化數(shù)字化教育系統(tǒng)在解決以上場(chǎng)景的問(wèn)題時(shí)將會(huì)遇到很大困難.

這樣的困難無(wú)法通過(guò)構(gòu)建一個(gè)更大的包括相關(guān)教育機(jī)構(gòu)的中心化的數(shù)字教育系統(tǒng)來(lái)解決.首先，從管理角度看，這些教育結(jié)構(gòu)很可能來(lái)自不同的地區(qū)乃至國(guó)家的學(xué)校，也可能是不同的商業(yè)化教育機(jī)構(gòu)，從管理權(quán)來(lái)說(shuō)不可能歸屬到一個(gè)所謂更高級(jí)的教育機(jī)構(gòu)中來(lái).其次，從技術(shù)角度看，這些教育機(jī)構(gòu)原先構(gòu)建的數(shù)字化教育系統(tǒng)可能采用了不同的技術(shù)架構(gòu)和產(chǎn)品，要實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)的替換，或者連通和互操作，其代價(jià)是非常高昂甚至無(wú)法接受的.最后，從安全角度出發(fā)，建立這樣一個(gè)所有教育機(jī)構(gòu)都能夠信任，并且能夠防止未獲授權(quán)的對(duì)數(shù)據(jù)篡改的中心化數(shù)字教育系統(tǒng)是很難的.

此外，傳統(tǒng)的教育信息系統(tǒng)還面臨著存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)維度有限、歷史記錄不完善等問(wèn)題.

區(qū)塊鏈本質(zhì)上的安全和去中心化使得其可以成為教育領(lǐng)域中某些急需改進(jìn)和創(chuàng)新的方向的完美技術(shù)解決方案.基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育系統(tǒng)用戶包括學(xué)習(xí)者、教育機(jī)構(gòu)的教師、管理者以及其他的利益相關(guān)方，例如公司、雇主等，其主要作用包括以下幾點(diǎn)：

1）存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)資質(zhì)和證書;

2）存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者課程成績(jī)、學(xué)分和課程修習(xí)結(jié)果;

3）存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程日志;

4）存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)獎(jiǎng)勵(lì);

5）提供對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果、資質(zhì)和證書的共享和驗(yàn)證;

6）存儲(chǔ)課程相關(guān)信息;

7）支持對(duì)學(xué)習(xí)效果的評(píng)估以改進(jìn)課程/課程體系;

8）存儲(chǔ)教師相關(guān)信息;

9）提供對(duì)教師/課程的評(píng)估;

10）存儲(chǔ)學(xué)校資產(chǎn)和設(shè)置信息;

11）完成教育部門高層次的決策分析，例如對(duì)學(xué)校、學(xué)生、教師群體特點(diǎn)的分析，以幫助制定教育政策;

12）為其他利益相關(guān)方提供接口，例如工業(yè)界、潛在的雇主公司、合作教育機(jī)構(gòu)、后續(xù)教育機(jī)構(gòu)等;

13）提供用戶交互.

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 學(xué)習(xí)者教育相關(guān)信息的多方共享和驗(yàn)證

區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的最重要的應(yīng)用是解決學(xué)習(xí)者教育相關(guān)信息的多方共享和驗(yàn)證.如第2節(jié)所述，在終身學(xué)習(xí)的趨勢(shì)下，每個(gè)人可能會(huì)跨機(jī)構(gòu)、跨城市、跨管理域甚至跨國(guó)家接受不同形式的教育，并需要在學(xué)習(xí)者個(gè)人、學(xué)校、雇主、政府部門之間共享和驗(yàn)證學(xué)習(xí)者所取得的教育成果、資質(zhì)和證書等教育相關(guān)信息，因此需要在多個(gè)利益相關(guān)方之間架設(shè)透明和高效率的橋梁，從而無(wú)縫連接教育界內(nèi)部和教育界與外部世界（例如工業(yè)界）.

這里區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建基于不同的應(yīng)用需求可能會(huì)有不同的選擇.早期的區(qū)塊鏈教育網(wǎng)應(yīng)用主要集中于對(duì)證書和學(xué)位的認(rèn)證，并且大多基于比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò).這些工作包括美國(guó)麻省理工學(xué)院的“數(shù)字證書項(xiàng)目”[24]、阿根廷CESYT學(xué)院的學(xué)位認(rèn)證項(xiàng)目[25]等.

具有跨國(guó)家不同管理域全球化需求的教育網(wǎng)區(qū)塊鏈應(yīng)用，往往采用聯(lián)盟鏈類型的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，這是因?yàn)槿蚧闆r下，不可能建立由一個(gè)機(jī)構(gòu)管理的私有鏈網(wǎng)絡(luò)，而教育網(wǎng)應(yīng)用背景下，教育機(jī)構(gòu)和學(xué)習(xí)者、雇主等其他用戶地位并不相同，因此聯(lián)盟鏈比較合適.歐洲學(xué)分轉(zhuǎn)換和累積系統(tǒng)EDUCTX平臺(tái)[12-13]是這方面目前最為典型和成功的案例，最早是基于ARK[26]區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，后來(lái)的新版本基于以太坊平臺(tái).印度的研究者提出的學(xué)分轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[14]是EDUCTX之后的又一個(gè)工作，其原型也是基于ARK區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的.文獻(xiàn)[15]是基于Hyperledger Fabric的一個(gè)工作，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)教育界-工業(yè)界信息共享的合作系統(tǒng).約旦的研究者們所做的使用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建智能教育認(rèn)證的工作[27]目前主要用于約旦的Al-Zaytoonah大學(xué).美國(guó)幾所大學(xué)合作構(gòu)建的一個(gè)教育區(qū)塊鏈系統(tǒng)[16]可以連接大學(xué)和企業(yè)，并支持企業(yè)雇員的在職繼續(xù)教育.

本文按照區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)類型和體系結(jié)構(gòu)，以EDUCTX平臺(tái)為主進(jìn)行介紹、對(duì)比與分析，EDUCTX平臺(tái)的概念體系結(jié)構(gòu)如圖3所示.

在網(wǎng)絡(luò)層，系統(tǒng)利用分布于全球的P2P網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，一般而言經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的授權(quán)高等教育機(jī)構(gòu)會(huì)作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的主要網(wǎng)絡(luò)成員節(jié)點(diǎn)參與分布式共識(shí)過(guò)程，而其他用戶可以匿名方式有限使用公開存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的賬簿信息.在數(shù)據(jù)層，在EDUCTX中，當(dāng)學(xué)生在一個(gè)高等教育機(jī)構(gòu)注冊(cè)時(shí)，高等教育機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)會(huì)為該學(xué)生產(chǎn)生一個(gè)學(xué)生ID、一個(gè)新的區(qū)塊鏈地址以及一個(gè)公鑰私鑰對(duì)，同時(shí)，高等教育機(jī)構(gòu)還會(huì)使用自己的公鑰以及剛產(chǎn)生的學(xué)生公鑰來(lái)生成一個(gè)新的2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址，并將此2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址和學(xué)生ID存儲(chǔ)到高等教育機(jī)構(gòu)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中.學(xué)生將使用2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址來(lái)構(gòu)建自己的區(qū)塊鏈錢包.當(dāng)學(xué)生完成一門課程的學(xué)習(xí)后，事先規(guī)定好的課程相應(yīng)的ECTX代幣將從高等教育機(jī)構(gòu)傳輸?shù)綄W(xué)生的2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址錢包.當(dāng)雇主或其他高等教育機(jī)構(gòu)要驗(yàn)證一個(gè)學(xué)生的學(xué)分記錄時(shí)，學(xué)生將自己的區(qū)塊鏈地址、公鑰以及和高等教育機(jī)構(gòu)相應(yīng)的2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址發(fā)送給驗(yàn)證方，驗(yàn)證方可以以此驗(yàn)證學(xué)生的學(xué)分等信息，并通過(guò)一個(gè)私有信道，驗(yàn)證方根據(jù)學(xué)生的區(qū)塊鏈地址發(fā)送信息給學(xué)生，要求學(xué)生使用自己的私鑰來(lái)簽收，以驗(yàn)證學(xué)生身份的合法性.從安全考慮，學(xué)生無(wú)法獨(dú)自傳輸所獲得的學(xué)分代幣，因?yàn)閷W(xué)分代幣是存儲(chǔ)在2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址錢包中的，需要學(xué)生和高等教育機(jī)構(gòu)的共同同意才可以傳輸.而在印度的學(xué)分轉(zhuǎn)換系統(tǒng)工作中，使用的擴(kuò)展的M-B多重簽名地址，作用也是在M個(gè)節(jié)點(diǎn)中，需要B個(gè)節(jié)點(diǎn)共同確認(rèn)才能保證交易的合法性，該系統(tǒng)相較于EDUCTX的一個(gè)改進(jìn)是可以為一個(gè)學(xué)生在同一個(gè)導(dǎo)師下注冊(cè)多門課程.

在區(qū)塊結(jié)構(gòu)中，交易信息中除了包含收發(fā)雙方的信息以及代表學(xué)分的代幣外，還可以包含外鏈指向更加細(xì)節(jié)的學(xué)分和證書信息，這些信息保存在相應(yīng)高等教育機(jī)構(gòu)自己的服務(wù)器上，每個(gè)高等教育機(jī)構(gòu)可以選擇是否在交易信息中包含可選的細(xì)節(jié)信息外鏈.

在共識(shí)層，EDUCTX使用DPoS共識(shí)協(xié)議，因此不需要耗費(fèi)額外的計(jì)算資源，因?yàn)橹挥惺跈?quán)的高等教育機(jī)構(gòu)構(gòu)建的節(jié)點(diǎn)才能參與共識(shí)過(guò)程，所有節(jié)點(diǎn)可以使用選舉投票的方式依次決定“記賬員”的產(chǎn)生.

在智能合約層，EDUCTX擴(kuò)展了以太坊的ERC20，在智能合約中增加新的結(jié)構(gòu)，維護(hù)一個(gè)驗(yàn)證過(guò)的授權(quán)機(jī)構(gòu)列表，從而可以在學(xué)分傳輸時(shí)檢驗(yàn)學(xué)分傳輸方是否獲得了相關(guān)的授權(quán)，并且通過(guò)使用定制的商業(yè)邏輯標(biāo)準(zhǔn)化“傳輸”函數(shù)從而能夠存儲(chǔ)所傳輸?shù)奶囟▽W(xué)分代幣相關(guān)的更加細(xì)節(jié)的信息.文獻(xiàn)[16]中可以通過(guò)智能合約來(lái)自動(dòng)地為企業(yè)提供其員工所接受的在職繼續(xù)教育所獲得的最新教育成果，包括學(xué)術(shù)成果或其他任何項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)等.

在應(yīng)用層，EDUCTX平臺(tái)上所有利益相關(guān)方都是通過(guò)用戶接口友好地去中心化WEB接口以及一個(gè)P2P的超媒體協(xié)議IPFS來(lái)使用EDUCTX平臺(tái)，這是目前應(yīng)用層接口最友好的一個(gè)實(shí)現(xiàn)工作.

3.2 學(xué)習(xí)過(guò)程跟蹤、激勵(lì)和學(xué)習(xí)路徑塑造

香港幾所大學(xué)構(gòu)建了一個(gè)基于以太坊的“Word-Learning System”區(qū)塊鏈數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的概念模型，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的跟蹤[17].為了提升學(xué)習(xí)參與度，系統(tǒng)可以通過(guò)智能合約技術(shù)基于部署于區(qū)塊鏈中的激勵(lì)策略為排行前列的學(xué)習(xí)者提供額外的虛擬貨幣獎(jiǎng)勵(lì)，這些虛擬貨幣又可以被用于購(gòu)買一些要求付費(fèi)或者加密的文件，這可以避免抄襲并保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán).作者還使用來(lái)自ISO 9126質(zhì)量模型對(duì)提出的區(qū)塊鏈數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的功能改進(jìn)、可用性以及可維護(hù)性進(jìn)行了驗(yàn)證.

英國(guó)的研究者在數(shù)據(jù)科學(xué)教育的大背景下使用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能區(qū)塊鏈徽章作為學(xué)習(xí)者的動(dòng)態(tài)認(rèn)證記錄[18]，不僅能夠記錄學(xué)習(xí)者所獲得的學(xué)習(xí)成果和相關(guān)的學(xué)習(xí)技能，還能以此為依據(jù)為學(xué)習(xí)者提供匹配的工作機(jī)會(huì)，并提供接下來(lái)的學(xué)習(xí)建議，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程的跟蹤以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)的激勵(lì).該工作基于以太坊平臺(tái)，所構(gòu)建的區(qū)塊鏈徽章系統(tǒng)能夠與歐洲數(shù)據(jù)科學(xué)協(xié)會(huì)（EDSA）的白板系統(tǒng)互聯(lián)，從EDSA的白板獲取數(shù)據(jù)科學(xué)方面各種數(shù)據(jù)科學(xué)技能的需求情況.該系統(tǒng)的主要貢獻(xiàn)是通過(guò)不同類型的智能合約來(lái)幫助學(xué)習(xí)者塑造適合自己的學(xué)習(xí)路徑，從而達(dá)到更好的職業(yè)生涯目標(biāo)，其智能合約包含以下類型：

1）徽章合約：存儲(chǔ)在完成一門課程后所獎(jiǎng)勵(lì)的徽章的細(xì)節(jié)信息，包括頭銜、描述、發(fā)放者、獎(jiǎng)勵(lì)的原則等;

2）技能感知合約：存儲(chǔ)獲得一枚徽章所需的技能列表，以及從EDSA白板獲得的各種工作所要求的所有技能列表;

3）工作招聘合約：保存EDSA白板所獲取的特定工作的細(xì)節(jié)信息，包括職位、描述、國(guó)家、組織、地點(diǎn)等;

4）工作存儲(chǔ)合約：將工作招聘合約映射到技能，包含一個(gè)指針列表，可以將每個(gè)工作招聘合約映射到相應(yīng)的工作感知合約中所持有的技能.

3.3 學(xué)習(xí)評(píng)估

在高等教育中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)、考試來(lái)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況是很重要的任務(wù)，但是存在的問(wèn)題是評(píng)估可能是不透明的、不公平的，評(píng)估結(jié)果也可能被有意更改.應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)估可以有效解決這些問(wèn)題.武漢科技大學(xué)給出一個(gè)基于雙層聯(lián)盟鏈的在線測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ絒19].

為了在保證安全性的基礎(chǔ)上同時(shí)提高系統(tǒng)的效率和吞吐量，文獻(xiàn)[9]采取Ethereum 2.0 manve中的雙層聯(lián)盟鏈方法，即將區(qū)塊鏈分成一條主鏈和若干子鏈.在網(wǎng)絡(luò)中維護(hù)唯一一條主鏈，主鏈由網(wǎng)絡(luò)中的全功能節(jié)點(diǎn)共同維護(hù);同時(shí)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成若干個(gè)部分，每個(gè)部分維護(hù)一條子鏈，每個(gè)普通節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自己的任務(wù)和計(jì)算及存儲(chǔ)能力選擇加入一個(gè)或若干個(gè)子鏈.每個(gè)測(cè)驗(yàn)構(gòu)成一個(gè)小組，都由其參與的普通成員節(jié)點(diǎn)構(gòu)造一條子鏈.在一次測(cè)驗(yàn)中，所有組成員都會(huì)對(duì)測(cè)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并將驗(yàn)證結(jié)果保存到子鏈中，然后由組管理員將測(cè)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到主鏈中的全功能節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)主鏈全功能節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后同步到主鏈區(qū)塊中.這樣各測(cè)驗(yàn)小組的子鏈可以并行操作，增加了系統(tǒng)的吞吐量.同時(shí)，在將測(cè)驗(yàn)結(jié)果發(fā)送到主鏈中加入?yún)^(qū)塊后，子鏈中將不再保存測(cè)驗(yàn)結(jié)果的詳細(xì)信息，而僅僅保存測(cè)驗(yàn)結(jié)果信息的哈希值以及其在主鏈中存儲(chǔ)位置的索引，從而降低了子鏈節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)壓力.最終，主鏈區(qū)塊中保存的信息將包括課程名稱、教師姓名、學(xué)生別名、測(cè)驗(yàn)時(shí)間、分?jǐn)?shù)、答題細(xì)節(jié)等，而子鏈區(qū)塊中保存的信息僅僅包括學(xué)生別名、分?jǐn)?shù)、在主鏈中的位置索引等摘要 信息.

從安全性來(lái)說(shuō)，通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)可以保證匿名性，同時(shí)對(duì)每個(gè)小組使用多重簽名技術(shù)，可以保證可追溯性.在雙層鏈數(shù)據(jù)層面上，最終子鏈區(qū)塊中的信息是由主鏈信息產(chǎn)生的，因此只要保證主鏈全功能節(jié)點(diǎn)的誠(chéng)實(shí)，對(duì)主鏈和子鏈的惡意攻擊將都不能得逞.

學(xué)習(xí)產(chǎn)出能夠衡量學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)所獲得的能力，也相應(yīng)地能夠評(píng)價(jià)課程的教學(xué)質(zhì)量.傳統(tǒng)的教育機(jī)構(gòu)由于通過(guò)人力進(jìn)行評(píng)估，以及不同評(píng)估者以及所屬的管理域、地區(qū)和國(guó)家不同，從而很難客觀、自動(dòng)、準(zhǔn)確地去管理和認(rèn)證學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)習(xí)產(chǎn)出評(píng)估可以實(shí)現(xiàn)將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)估轉(zhuǎn)換為未來(lái)工作競(jìng)爭(zhēng)力的評(píng)估結(jié)果，而學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估的反饋則可以促進(jìn)課程體系的不斷改進(jìn)，進(jìn)而影響和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)方法.湘潭大學(xué)的研究者在使用教育區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)產(chǎn)出評(píng)估方面進(jìn)行了研究和實(shí)現(xiàn)工作[20].

區(qū)塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，除了課程名、課程的權(quán)重等常規(guī)內(nèi)容外，還包括了作為評(píng)估依據(jù)的各項(xiàng)畢業(yè)要求能力的名字，以及作為結(jié)果的課程學(xué)習(xí)產(chǎn)出結(jié)果值，該產(chǎn)學(xué)習(xí)產(chǎn)生結(jié)果值是結(jié)合學(xué)生的成績(jī)、學(xué)習(xí)過(guò)程以及學(xué)習(xí)證據(jù)，通過(guò)定量和定性的方法綜合評(píng)估決定的.這樣，就可將傳統(tǒng)的僅僅基于學(xué)生課程結(jié)果學(xué)分的評(píng)估提升為依據(jù)畢業(yè)要求能力索引的課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生結(jié)果評(píng)估.而共識(shí)機(jī)制被用于確保課程的評(píng)估不受限于教師的主觀意愿，從而保證評(píng)估結(jié)果的說(shuō)服力.

此外，復(fù)旦大學(xué)也對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)用于技能競(jìng)賽進(jìn)行了研究工作[27]，以電子商務(wù)沙箱為案例，設(shè)計(jì)了基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育操作技能競(jìng)賽評(píng)估系統(tǒng)，可以解決不科學(xué)的競(jìng)賽和非授權(quán)的評(píng)估等問(wèn)題.

3.4 教育管理與決策輔助

傳統(tǒng)的教育管理需要依賴對(duì)學(xué)校信息管理系統(tǒng)搜集、錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，但是目前現(xiàn)有教育信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)都是由本單位搜集、錄入和維護(hù)，可能不正規(guī)或是造假的，也缺乏獨(dú)立和系統(tǒng)化的方法在相關(guān)信息的整個(gè)生命周期內(nèi)驗(yàn)證其正確性，對(duì)于跨地區(qū)、跨管理機(jī)構(gòu)、跨國(guó)家的教育系統(tǒng)中的信息的分享和使用，以及上層管理部門如教育部門基于對(duì)所轄學(xué)校信息管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的分析來(lái)輔助政策制定，都缺乏可行與良好的支持.而基于區(qū)塊鏈的教育管理系統(tǒng)可以幫助解決這方面的困難，IBM公司的研究者在文獻(xiàn)[22]中介紹了在非洲肯尼亞所構(gòu)建的基于區(qū)塊鏈的學(xué)校信息樞紐SIH，該系統(tǒng)原型基于Hyperledger Fabric構(gòu)建，其體系結(jié)構(gòu)如圖4所示.

在學(xué)校信息管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)著包括學(xué)生、家長(zhǎng)、教師、學(xué)校設(shè)施和設(shè)備、學(xué)校資產(chǎn)等各種信息.這些信息對(duì)于教育政策的制定起著支撐作用，例如國(guó)家教育部門根據(jù)學(xué)校教師和學(xué)生人數(shù)進(jìn)行教育撥款等.SIH結(jié)構(gòu)中通過(guò)學(xué)校數(shù)據(jù)接口SDH平臺(tái)和預(yù)處理模塊完成個(gè)體注冊(cè)、個(gè)體相關(guān)信息收集、驗(yàn)證、存儲(chǔ)和管理等工作.個(gè)體相關(guān)信息包括生物信息如指紋、臉部數(shù)據(jù)等，數(shù)字化的文檔如出生證明等，教育相關(guān)信息如學(xué)生在校的畫像信息、學(xué)術(shù)表現(xiàn)、個(gè)人學(xué)術(shù)成就等，還有很多相關(guān)的圖像和視頻等多媒體數(shù)據(jù).

在區(qū)塊中并不存儲(chǔ)系統(tǒng)中個(gè)體的生物信息數(shù)據(jù)、文檔、圖像和大型的多媒體數(shù)據(jù)，而是將這些數(shù)據(jù)加密后存儲(chǔ)在一個(gè)本地的永久性存儲(chǔ)設(shè)施中，而區(qū)塊中存儲(chǔ)的是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后的<數(shù)據(jù)哈希值，存儲(chǔ)地址，相關(guān)事件信息>的三元組數(shù)據(jù)，由此可以通過(guò)區(qū)塊鏈來(lái)控制這些“賬本外”數(shù)據(jù)，保證其機(jī)密性、授權(quán)和完整性，并在需要的時(shí)候可以對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證、分析和制作報(bào)告等.

智能合約被用于管理區(qū)塊鏈之中的學(xué)校信息系統(tǒng)，用于實(shí)際控制所有的功能和服務(wù)，例如和學(xué)生有關(guān)的功能包括學(xué)生注冊(cè)、學(xué)生轉(zhuǎn)學(xué)、學(xué)生加入一門課程、修改個(gè)人標(biāo)識(shí)信息、畢業(yè)等，和教師相關(guān)的功能包括教師注冊(cè)、為課程指定教師、教師表現(xiàn)記錄等，其他還包括資產(chǎn)注冊(cè)、教學(xué)大綱上傳和修改、創(chuàng)建、開始和結(jié)束課程等.

決策支持模塊可以提供不同級(jí)別的和學(xué)生、教師、學(xué)校以及資源相關(guān)的分析服務(wù).包括資源分配、預(yù)算分配、學(xué)校影響力評(píng)估、學(xué)生退學(xué)模式預(yù)警、學(xué)生擇校模式分析、轉(zhuǎn)學(xué)模式分析、學(xué)生相似性分析、欺詐預(yù)防、教師分布等.

在使用牽涉到教育系統(tǒng)中學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估及決策時(shí)，如何保證學(xué)生數(shù)據(jù)隱私及獲得家長(zhǎng)的授權(quán)共識(shí)也是需要解決的一個(gè)問(wèn)題.印度的研究者在此方面進(jìn)行了研究[23]，基于Hyperledger系統(tǒng)，在智能合約層設(shè)計(jì)了授權(quán)、關(guān)聯(lián)和共識(shí)等算法實(shí)現(xiàn)，能夠確保學(xué)生數(shù)據(jù)被正確使用，并可以對(duì)抗吵鬧的父母、吵鬧的志愿者和黑客訪問(wèn)者等不同的安全威脅.

4 總結(jié)和未來(lái)研究方向

目前區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到教育領(lǐng)域的各個(gè)方向，包括學(xué)分、證書、學(xué)歷等數(shù)據(jù)的共享和驗(yàn)證，學(xué)習(xí)情況跟蹤，學(xué)習(xí)和課程評(píng)估，教育管理和決策系統(tǒng)等，并且有相應(yīng)的實(shí)際教育區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)被部署，但是成熟的平臺(tái)和系統(tǒng)并不多.

在教育區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，也暴露出一些需要解決的缺點(diǎn)和困難.在文獻(xiàn)[28]中，俄羅斯研究者給出了一些觀點(diǎn)，主要的問(wèn)題可能包括：1）教育區(qū)塊鏈建設(shè)需要必要的教育立法機(jī)關(guān)政策制定，也需要統(tǒng)一所有參與方的興趣;2）區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)需要有足夠的參與者，更少的參與者會(huì)導(dǎo)致更大的破壞數(shù)據(jù)的可能性，如果一些參與者不想花費(fèi)資源用于計(jì)算“外部”數(shù)據(jù)而僅僅希望成為網(wǎng)絡(luò)中的消費(fèi)者，不對(duì)驗(yàn)證和求解算法做出貢獻(xiàn)，會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的可靠性;3）如果采用公有鏈，參與者完全匿名和不用授權(quán)，由虛構(gòu)的教育機(jī)構(gòu)給出的專業(yè)證書數(shù)據(jù)可能會(huì)被寫入?yún)^(qū)塊，因此目前很多工作都是采用了聯(lián)盟鏈作為基礎(chǔ).

通過(guò)現(xiàn)有的研究工作，也可以給出教育區(qū)塊鏈技術(shù)未來(lái)的一些研究方向，具體如下：

1）教育并行智能區(qū)塊鏈技術(shù).基于并行智能理論的并行區(qū)塊鏈技術(shù)能夠提供一系列可計(jì)算、可行和可比較的建模、預(yù)測(cè)分析和制導(dǎo)優(yōu)化方法.中國(guó)科學(xué)院的研究者以此為基礎(chǔ)研究了并行完全教育區(qū)塊鏈模型[29].在這個(gè)方向上，數(shù)據(jù)層、共識(shí)層和智能合約層構(gòu)成的邏輯層以及應(yīng)用層都有很多問(wèn)題有待解決.

2）教育區(qū)塊鏈跨鏈和擴(kuò)展技術(shù).區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的工作正越來(lái)越多的浮現(xiàn)，而基于不同區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的教育區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)也會(huì)逐漸增多，因此實(shí)現(xiàn)不同教育區(qū)塊鏈之間的通信、數(shù)據(jù)共享是一個(gè)必然要面對(duì)的問(wèn)題.文獻(xiàn)[30-31]中對(duì)區(qū)塊鏈之間的互聯(lián)互通和區(qū)塊鏈的擴(kuò)展進(jìn)行了研究，可以作為有益的參考.而未來(lái)教育區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)的研究會(huì)是區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域應(yīng)用需要解決的主要問(wèn)題之一.

3）教育區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)分析.文獻(xiàn)[32]對(duì)區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)分析工作進(jìn)行了研究，具體到教育區(qū)塊鏈系統(tǒng)，未來(lái)有兩個(gè)主要問(wèn)題需要研究.首先是隨著區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，越來(lái)越多的學(xué)習(xí)者、教師、課程、教育機(jī)構(gòu)等數(shù)據(jù)會(huì)上傳到鏈中，如果所有數(shù)據(jù)都上鏈的話，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)將是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，并且是否所有數(shù)據(jù)都上鏈就合適呢？所以研究哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該打包進(jìn)教育區(qū)塊鏈系統(tǒng)，哪些數(shù)據(jù)離鏈存儲(chǔ)，是一個(gè)需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題.其次就是如何提供合適的算法、技術(shù)、工具以及良好的人機(jī)接口來(lái)方便進(jìn)行用于各種目的的教育區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)查詢和分析，也是一個(gè)需要進(jìn)一步研究的方向.

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