基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統設計

鄭旭東 楊現民

摘要：學生綜合素質評價是推動新時代育人方式和評價系統綜合改革的關鍵。我國經過10余年的學生綜合素質評價探索，基礎教育的育人方式和高校招生考試改革均有較大轉變，但也存在綜合素質評價效用不高、權責不清、客觀公正不足、安全可靠性不敷等問題。區塊鏈作為一種新型的分布式數據存儲技術，具有去中心化、點對點傳輸、共識機制、加密防偽和智能合約等技術優勢。構建和應用基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統，不失為解決學生綜合素質評價問題的一條有效途徑。基于Hyperledger Fabri設計的學生綜合素質評價系統架構包括基礎設施層、網絡層、共識層、數據層、智能合約層、接口層和應用層，可在宏觀治理層面支持弱中心化的評價聯盟運行，在中觀評價層面實現安全、可信、溯源的數據錄入，評價實施，結果查詢與應用等評價過程。但建設和應用基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統是一項系統性工程，需要不斷明確和解決理念、技術、數據、算法、制度等方面的問題。

關鍵詞：綜合素質評價;區塊鏈;教育大數據;人工智能;系統設計

中圖分類號：G434? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-5195（2020）01-0023-10? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.01.003

作者簡介：鄭旭東，博士，講師，江蘇師范大學智慧教育學院（江蘇徐州 221116）;楊現民（通訊作者），博士，教授，博士生導師，江蘇師范大學智慧教育學院（江蘇徐州 221116）。

一、引言

自2006年教育部要求中小學實施綜合素質評價以來，經過10余年全國各級教育部門的推進落實，我國學生的綜合素質評價已取得較大進展。特別是2014年國務院發布了《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》，明確提出“評價要能反映學生德智體美全面發展情況，并作為學生畢業和升學的重要參考”“要建立規范的學生綜合素質檔案，客觀記錄學生成長過程中的突出表現，注重社會責任感、創新精神和實踐能力”，并進一步明確了評價內容，包括學生思想品德、學業水平、身心健康、興趣特長、社會實踐等方面（中華人民共和國中央人民政府，2014）。至此，我國確立了學生綜合素質評價在新高考改革中的地位，評價結果也成為高校招生錄取的重要參考。

時隔5年，為了深化落實全國教育大會精神，進一步推進高中新課程改革和高考綜合改革，國務院于2019年6月發布了《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》（以下稱為《意見》）。《意見》在提出要加強綜合素質評價的基礎上，進一步明確要求“強化綜合素質培養”，包括改進科學文化教育、強化體育鍛煉、加強美育工作、重視勞動教育等方面;也提出要“以省為單位建立學生綜合素質評價信息管理系統”“建立健全信息確認、公示投訴、申訴復議、記錄審核等監督保障與誠信責任追究制度”（中華人民共和國中央人民政府，2019）。以上要求標志著綜合素質評價將成為學生全面發展的重要導向，學生綜合素質評價過程也將向信息化、數據化、智能化轉變。

當前快速發展的大數據、人工智能、物聯網和區塊鏈等技術，為構建學生綜合素質評價系統，推動信息化評價過程提供了關鍵技術支撐。特別是區塊鏈作為一種新型的分布式數據存儲技術，具有去中心化、點對點傳輸、共識機制、加密算法和智能合約等技術特征，已成為解決金融等領域有關信用、安全、追責等問題的有效技術方案。習近平總書記在2019年10月24日開展的中央政治局第十八次集體學習時強調，“要把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口”“要積極推動區塊鏈技術在教育……等領域的應用，要探索利用區塊鏈數據共享模式”（習近平，2019）。綜上可見，基于區塊鏈技術構建學生綜合素質評價系統，有效推進基于教育大數據評價過程的誠信化、有效性、可靠性和安全性，化解傳統學生綜合素質評價中的弊端，促進學生綜合素質發展和高考綜合改革的深化落實，已成為當前理論和實踐研究的重要趨勢。

二、學生綜合素質評價與區塊鏈

1.學生綜合素質評價及存在的問題

10余年來，學生綜合素質評價對我國基礎教育的育人方式轉變、高校招生考試改革、學生綜合素質發展有較大促進作用。但不容忽視的是，以往的學生綜合素質評價通常采用傳統人工方式或借助普通信息技術，開展記錄信息、整理遴選、公示審核、形成檔案和實施評價等一系列活動，因而也容易帶來一些問題。

測評效用不高。黨的十八屆三中全會明確提出，要全面推行初高中綜合素質評價，并逐步將學生綜合素質評價納為高校高考招生錄取的指標之一。現如今，學生綜合素質評價結果雖然作為高校招生的參考，一定程度上促進了國內高考考試改革，但其評價結果的應用成效并不高，主要原因如下：第一，學生綜合素質評價的本質是“育人”，根本目的是關注與促進學生的成長與發展過程，提供過程性、發展性的評價和引導。但不少基礎教育學校并未將其落實到日常的教育過程中，學生綜合素質資料的遴選和評價存在臨時突擊，甚至是捏造事實的問題（劉志軍等，2018），“以評價促發展”的應用效果不高。第二，將綜合素質評價結果用于招生考試是綜合素質評價的生命力所在（辛濤等，2019）。但由于學生綜合素質評價中易出現評價過程不規范、評價結果可信度不高等問題，使高校招生錄取常出現“軟掛鉤”，甚至是“不掛鉤”的問題，綜合素質評價促進招考改革的成效不理想，也對后續綜合素質評價的實施形成抑制，不斷產生非良性循環。

測評權責不清。當前學生綜合素質評價中存在的權責不清問題，主要表現在以下方面：第一，評價主體不明確。教育部和各省市關于學生綜合素質評價的規定和建議，基本是從宏觀視角對評價主體做了規定或建議，盡管均提倡根據現實情況實施多元主體評價，但實施評價的主體基本是以學生、教師（包括班主任和任課教師）、學校和家長為主（劉麗群等，2018），高等院校和社會組織參與較少，尚未形成明確的評價主體構成機制。第二，評價主體的“合法性”不高。學生的綜合素質評價結果與其能否被高校優先錄取及未來發展密切相關。而現行綜合素質評價主體，多與學生有直接或間接的利益關系，如同由“運動員和教練員”共同組成的“裁判組”，有著糾纏不清的評價利益、權利和責任關系，評價主體的“合法性”不高。第三，評價權重和責任不明晰。盡管不同評價主體可從不同視角做出多維度評價，但不同評價主體的評價權重及應承擔的責任存在不明晰的問題。

客觀公正不足。第一，評價內容以質性活動資料為主，難以全面而精準刻畫出學生的綜合素質水平。一方面，記錄質性活動資料易于出現夸大吹噓、捏造事實和弄虛作假的問題，難以保證學生成長檔案的客觀性和真實性（劉志軍等，2018）。另一方面，盡管電子化檔案已被不少地區采用，但學生活動資料的采集流程遵循學生先提交后遴選的程序，難以確保學生活動資料的客觀性和過程性。第二，評價手段以主觀評判為主，難以確保評價結果的客觀公正。在具體的評價環節中，雖然施評者依照一定的評判指標或標準進行評價，但仍存在對評價指標或標準的理解主觀性，不同的施評者會基于主觀理解或自身經驗做出自認為客觀的主觀評價。同時，學生綜合素質評價將對學生的升學和未來發展形成影響，而學生、家長、教師和學校作為施評者，均是評價結果的利益相關者，很難確保每一位施評者做出客觀公正的評價。

安全可靠性不敷。在當前的學生綜合素質評價中，國內主要采用紙質和電子檔案袋來記錄學生的綜合實踐與發展活動。在信息技術的支持下，電子檔案袋在評價資料的記錄、儲存、管理，以及反復瀏覽和施評環節有一定優勢，但安全可靠性方面還存在不足。第一，傳統信息技術創建的電子檔案袋等電子數據庫，只是紙質檔案袋的電子化，并未從本質上改變綜合素質評價的過程，未能實現基于電子數據信息的智能化分析與評價，并不能消減評價中的不可靠、不誠信等問題。第二，傳統信息技術的加密算法相對簡單，信息數據安全等級不高，而且信息資料和評價數據的中心化存儲和傳輸，存在泄露和篡改的風險，如計算機病毒感染和黑客攻擊對數據安全形成的威脅。第三，傳統信息技術的使用，還未深度融入數據治理的技術理念，沒有實現數據流驅動評價工作流程的透明分工和權責明晰，難以對評價數據的傳輸、存儲及評價過程進行實時監控、風險預警和溯源追責。綜上，在智能時代的學生綜合素質評價中，亟需采用去中心化、匿名傳輸和防偽等級更高的區塊鏈技術，提升學生綜合素質評價及結果應用等一系列環節的安全可靠性。

2.區塊鏈的技術原理與核心技術優勢

（1）區塊鏈及其技術原理

區塊鏈本質上是一個龐大且不斷增長的分布式賬本（Ledger），也可理解為通過密碼學算法將多個相連的數據塊（區塊）加密連接后形成的數據結構，每個區塊包含前一個區塊的加密散列、時間戳和事務數據。區塊鏈能有效、可驗證和永久地記錄用戶雙方之間的交易，可以防止數據信息被篡改和偽造，允許用戶不經過第三方的權威認證，開展有效可信的合作（楊現民等，2017）。區塊鏈的形成主要包括創世區塊、主鏈和孤立塊三部分。創世區塊（Genesis Block）是區塊鏈里的第一個區塊，是區塊鏈中所有區塊的共同“祖先”，對任一區塊鏈進行循鏈回溯，最終都將回歸到創世區塊。主鏈（Main Chain）是正式上線、獨立自主的區塊鏈網絡，是區塊鏈社區公認的可信區塊鏈網絡，用戶可以在鏈上部署合約和協議，其交易信息被全體成員所認可。孤塊（Orphan Blocks）是在區塊鏈的維護過程中，因區塊分叉而不在主鏈（算力最大的鏈）上所被遺棄的數據塊。

主鏈是由時間節點連續的數據區塊連接所形成的鏈式結構，而每個數據區塊又由區塊頭和區塊兩部分構成，如圖1所示。區塊頭主要包含以下元數據（謝輝等，2019）：用于連接前一區塊（父區塊）和后一區塊（子區塊）的數據;時間戳和隨機數（Nonce）等;用以快速歸納和校驗區塊數據存在與完整性的Merkle根數據;版本號、難度值等數據。區塊體主要記錄和存儲了一定時間內生成的詳細數據，如當前區塊經過驗證，以及區塊創建過程中生成的所有交易記錄或其他信息，故可將其理解為賬本的一種表現形式。如圖1所示，區塊01中的所有交易信息都將被加密編碼、存儲和快捷校驗，既能確保數據不被篡改，也可對區塊數據進行定位和溯源。

（2）區塊鏈的核心技術優勢

第一，去中心化與分布存儲。區塊鏈的核心技術是分布式賬本，以弱中心、多中心、甚至是去中心的方式來記錄和存儲數據信息。區塊鏈通過去中心的分布式賬本技術，能極大地削弱或去除中心節點的數據管理權限。雖然，歸屬于相同網絡中的所有節點在理論上都可獲取數據賬本，但在實際的應用中，可以通過公開密鑰、私有密鑰和數字簽名實現對賬本訪問權限的有效控制（楊現民等，2017）。另外，去中心化與分布存儲也能有效防止故障和惡意攻擊，也不會由于單點故障或失效而降低整個系統網絡的可靠性，進一步確保了數據的安全獲得。

第二，高度加密與防偽溯源。對數據進行加密主要通過對稱或非對稱兩種加密方式實現。在以往的信息技術應用領域，通常采用對稱加密技術對數據加密，即加密和解密采用的是同一個密鑰，難以高度確保加密數據的安全性。區塊鏈采用的是非對稱加密算法，即對數據加密和數據解密分別使用公開密鑰和私有密鑰，并且在使用過程中必須配對使用。公開密鑰為區塊鏈網絡上的所有人可知，確保了賬本信息的透明性;但由于私有密鑰只有持有人可知，則極大地確保了數據隱私信息的高度安全性。就現有算力而言，難以通過公有密鑰窮舉破譯私有密鑰，可保證區塊鏈數據在存儲和傳輸中的高度安全。另外，區塊鏈上每一次數據信息的錄入與存儲，都會形成對應的時間戳，支持對數據信息的溯源驗證，確保數據安全和追責。

第三，智能合約與不可更改。智能合約是用程序語言編寫的商業合約，在預定條件滿足時，能夠自動強制的執行合同條款，實現“代碼即法律”的目標（邵奇峰等，2018）。運行于區塊鏈系統中的智能合約，實際上是對區塊鏈上的交易邏輯和訪問規則進行了定義，拓展了區塊鏈的上層應用功能，即依照智能合約來開展和直接完成交易，無需任何第三方機構支持，極大地簡化了交易和監管過程。另外，由于發生于區塊鏈上的所有交易操作，都需要用戶的數字簽名，而且交易一旦錄入到區塊鏈上，任何人都不能否認、更改、刪除、篡改和逆轉。區塊鏈還具有一套共識機制，只要沒有掌握51%的算力來攻擊區塊鏈，也就無法操控和修改區塊鏈上的數據信息，進一步確保了智能合約與交易數據的有效性。

綜上所述，若要彌補或解決當前學生綜合素質評價中的主要問題，可充分發揮區塊鏈的核心技術優勢，構建和應用基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統，并達成以下目的：第一，推進學生綜合素質評價中的管辦評分離，厘清評價主體間的權責關系，提升教育教學評價和招考中的治理能力。第二，確保學生綜合素質評價數據資料和評價結果的安全存儲和加密傳輸，保證從活動資料的遴選、錄入、評價和招考等一系列環節的透明性，并能對各個流程環節進行溯源追責。第三，可不斷拓展評價系統的上層應用，按需獲取學生在正式或非正式教育教學中的活動數據信息，而非單純依靠學生主動錄入，提升展現學生綜合素質水平的活動數據數量、客觀性和真實性。第四，促進學生綜合素質評價的更廣泛應用，為未來的高校招錄、求職和人才雇傭提供高可信證明。

三、基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統

1.總體設計思路

第一，構建理念。一方面，要以“立德樹人”為教育指導思想，深化與落實學生德智體美勞全面綜合發展，通過學生綜合素質評價系統為學生的成長成才，提供客觀、可信的增值性與過程性評價。另一方面，要堅持以評價活動促進高校招考錄取改革，根據精準、可信、公正的學生綜合素質畫像，為他們未來接受高等教育乃至開展職業規劃，提供權威可信的參考。

第二，技術架構。其一，要以區塊鏈技術為核心，確保數據信息的高度可信、防偽溯源、安全可靠，彌補以往綜合素質評價中“誰應用，誰評價”帶來的誠信問題（樊亞嶠，2016）。同時，也要以云計算、大數據、人工智能為關鍵支撐，保障學生綜合素質系統能夠采集、存儲和分析多源數據。其二，學生綜合素質評價涉及學生活動隱私、教育管理數據和高校招生錄取等不宜廣泛公開的信息數據，而在區塊鏈的公有鏈、私有鏈和聯盟鏈三種技術中，唯有聯盟鏈既可實現評價系統的去中心化，確保若干教育機構共同參與管理評價過程，也允許連接到系統內的教育機構實施評價和查詢結果，從而保證系統內的學生隱私和數據安全。其三，由于綜合素質評價系統將采用先進的區塊鏈和人工智能等技術，而以當前教育領域的資金、技術和人員投入來看，建設全新的區塊鏈框架不具有現實性，故可優先采用目前相對成熟的區塊鏈技術框架來建設學生綜合素質評價系統。

第三，應用管理。評價系統要堅持開環運行和開放應用接口。一方面，要能按需合理接入教育管理與教學數據系統，如學生德育水平、藝體特長、誠信狀況、心理發展等測評與評價系統，提升學生綜合素質評價的個性化、全面化、精準化。另一方面，要使學生的綜合素質評價系統能夠與網絡學習空間對接，為學生在日常的改善發展中提供參考依據和反饋建議，家長和學校的及時干預也有據可循。另外，要基于評價系統推進學生綜合素質評價的管辦評分離，以可信、可靠的評價數據流推動評價工作從管理向治理轉變。

2.評價系統架構

超級賬本Hyperledger是一個完全公開、共享、透明和去中心化的平臺，由Linux基金會牽頭，包括IBM、英特爾、思科、華為等30家初始企業成員共同成立。Hyperledger Fabri是超級賬本的核心，其本質上是一個分布式共享賬本，能為開發區塊鏈應用與解決方案提供優秀的基礎支持。Hyperledger Fabri在結構上采用高度模塊化設計，成員服務管理完備，還可靈活插拔共識協議，能有效提升系統平臺的維護擴展，切實保障用戶的數據隱私安全，是構建與實現聯盟鏈的優秀區塊鏈底層引擎（Cachin，2016）。根據學生綜合素質評價系統的總體設計思路，本文基于Hyperledger Fabri對學生綜合素質評價系統架構進行了設計，自下而上包括基礎設施層、網絡層、共識層、數據層、智能合約層、接口層和應用層，如圖2所示。

基礎設施層。基礎設施層為上層推動的綜合素質評價提供基礎服務，將虛擬化的計算資源、存儲資源和學生活動數據資源，通過網絡提供給用戶使用和管理，具體包含了以下功能：第一，基于新一代高速網絡、5G、物聯網、泛在網等技術，對學生綜合素質活動數據信息的實時采集和高速傳輸。第二，通過安全的教育云服務器和高性能存儲技術，實現對學生綜合素質活動數據、評價結果、招錄應用等數據的匯聚、儲存、分發。第三，通過集群管理與自動化運維技術，優化基礎設施層的服務能力，為評價系統的良好運行提供可靠保障。

網絡層。網絡層可為區塊鏈網絡上的節點與節點之間的信息交流提供通信支持。網絡層主要包括以下功能模塊：第一，節點（Peers），即提交交易并維護分布式賬本狀態的實體節點。不同的節點之間可以構成組織，不同的組織又可構成區塊鏈網絡。第二，排序者。排序者在客戶端和節點之間創建共享通信渠道，并負責將區塊鏈交易（如學生綜合素質的評價結果）打包成區塊發送給對應節點。第三，客戶端，即代表用戶（如學生）向區塊鏈網絡提交事務（如活動數據錄入）的應用程序。第四，CA認證。為注冊成功的節點和用戶提供合法加入聯盟鏈的CA證書。第五，Gossip協議。Gossip協議是P2P網絡中獲取和同步數據信息的協議，可用于獲取成員信息、獲取及推送賬本更新信息等（陳永豐，2018）。

共識層。共識層主要通過共識機制實現區塊鏈上所有節點數據記錄的同步與一致，確保區塊鏈系統的信息透明和數據共享。在Hyperledger Fabri中，共識機制主要分為兩類（Cachin，2016）：第一，提供交易管理的共識機制，主要使多個節點在某一批交易（如向系統錄入學生的綜合素質活動數據）的發生順序、合法性以及它們對賬本狀態的更新結構上達成一致的觀點，主要經過背書簽名、排序分發、驗證過程實現。第二，提供成員管理服務的共識機制，主要為區塊鏈網絡上的各種實體如學生、基礎學校、省市管理部門、高校等主體提供身份驗證，并獲得實現權限管理的身份證書。

數據層。學生綜合素質評價系統的數據層，既包括區塊頭中的時間戳、隨機數、Merkle根數據、鏈式結構等數據;又包括區塊體中加密存儲的交易信息，如學生學習與實踐的活動數據、評價結果數據，以及評價結果的查詢應用數據等。

智能合約層。數據層完成對區塊數據的封裝后，智能合約層通過智能合約（程序語言編寫的商業合約）進一步對區塊數據進行分封裝。如對區塊中某一學生的綜合素質評價結果進行智能合約封裝，無需任何第三方提供支持，可以確保該學生綜合素質評價結果不被篡改和刪除，極大地簡化了學生綜合素質的評價與監管過程。在本系統中，智能合約層可以包括學生活動數據錄入合約、評價合約、認證合約、查詢合約和招錄合約等。

接口層。通過接口層提供的統一API、SDK、CLI和xAPI，可為來自基礎學校、省市管理部門、高校、第三方機構的不同用戶，提供上層應用和下層數據的調用與訪問，滿足不同用戶在綜合素質評價與應用過程中的差異化需求，如對不同用戶主體的權限管理。此外，通過接口層提供的多元化接口，可按需接入或靈活撤出教育教學應用系統（任友群等，2018），如網絡學習空間或優秀的綜合素質教育產品。

應用層。應用層處于學生綜合素質評價系統的最上層，主要包括三個方面的應用：學生學習活動信息的采集與錄入、對學生綜合素質水平進行評價，以及綜合素質評價結果的查詢應用（包括對學生綜合素質發展狀態的查詢、反饋與提升，為高校招生錄取和未來用人單位的雇傭提供參考憑證）。

綜上所述，本文基于區塊鏈技術構建的學生綜合素質評價系統，具備以下核心功能：第一，學生學習和實踐活動數據的記錄與存儲功能。一方面可將學生的關鍵或代表性事件或獲獎情況記錄在分布式賬簿上;另一方面，可通過物聯網和教育大數據技術，采集學生在在線學習平臺或實景場景中的學習實踐經歷數據。第二，基于學生活動數據實施綜合素質評價，并將評價結果加密傳輸和存儲，便于高校招生錄取或雇傭單位查詢應用評價結果。第三，本系統以聯盟鏈為核心，既確保了學生教育隱私數據在整個網絡上的隱私，也促進了與評價相關的各組織機構之間的共同治理。第四，本系統框架采用模塊化設計和開放接口，能夠確保系統平臺的開環運行，依據未來綜合素質評價的實際需求，與未來各類教育機構或教育教學系統平臺對接，不斷完善基于教育大數據的智能化評價過程。

3.系統運行機制

學生綜合素質評價是面向全國基礎教育在校生開展的，而我國不僅基礎學校眾多、學生群體龐大，東中西部各省市的教育發展也存在不平衡現象。面對以上現狀，學生綜合素質評價系統的運行機制需要滿足以下需求：一方面，系統運行機制要能以技術方式支持構建綜合素質評價領域的共治聯盟，在全國范圍內推進可信、可靠、安全的評價與高校招錄。另一方面，在去中心的綜合素質評價聯盟中，評價系統還應滿足各省層面的學生綜合素質評價改革與治理過程，從省級層面推進區域化的評價改革探索，如東部發達省市可優先探索使用人工智能技術評價學生的綜合素質。本文構建的學生綜合素質評價系統以聯盟鏈為核心，能在系統功能運行機制的宏觀與中觀層面滿足以上需求，如圖3所示。

（1）宏觀治理機制：弱中心化的評價聯盟運行

聯盟鏈本質上是一個廣泛的治理共同體，是某一領域群體或組織內部使用的區塊鏈，其記賬節點在組織內部進行選定，鏈上節點的添加與刪除通過聯盟鏈共識機制決定（楊兵等，2019），具有半公開、弱中心或多中心的特點。在學生綜合素質評價系統中，弱中心的評價聯盟運行過程如下：第一，根據我國各省市教育發展差異和省級行政區域現狀，基于聯盟鏈的學生綜合素質評價系統可采用多鏈架構，實現每個省份在此系統中擁有一條不同的主鏈;國家層面設立的評價監管部門也擁有一條主鏈。第二，系統中的不同主鏈通過記賬節點與聯盟鏈賬本連接，并且每一個記賬節點都可驗證身份，從而形成一個學生綜合素質評價的治理共同體，共同維護聯盟鏈賬本。第三，通過智能合約可以獲取聯盟鏈上的學生綜合素質評價信息，同時，每條主鏈也都具有一定權限保護本省的教育數據隱私，但數據記賬與共享權限可以通過共識機制控制。第四，聯盟鏈接入了獨立的第三方監管部門，提升了監督治理程度，進一步保證了學生綜合評價活動及評價聯盟的安全運行。第五，在學生綜合素質活動的數據錄入、評價實施、評價結果查詢和招考錄用過程中，智能合約確保了數據信息的安全與不可篡改，實現管辦評分離。第六，值得關注的是，在基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統中，連接到聯盟鏈和各省主鏈上的所有組織機構，通過共識機制完成各類用戶在評價過程中的交易請求，而非中心化的認證機構完成（李志宏等，2019），確保了綜合素質評價過程難以被欺騙，維系系統的持續穩定運行。

（2）中觀評價機制：可信的綜合素質活動評價過程

從實現可信與有效的綜合素質活動評價過程來看，在學生綜合素質評價系統中，省級主鏈上的身份管理機構將對本省的基礎教育學校學生、多元評價主體、評價結果查詢應用者等各類組織機構提供身份注冊、驗證、頒發CA證書等管理服務。不同的主體在獲得身份、通過身份驗證和獲得CA證書后，可在學生綜合素質評價系統中開展符合身份權限的評價活動。

第一，學生信息的采集與錄入。由于各省市的教育信息化發展存在較大差異，系統錄入學生綜合活動數據資料的過程，會存在以下三種形式：其一，學生根據各地區綜合素質評價的基本要求，將具有代表性的真實活動資料主動錄入系統，并進行人工審核。其二，通過大數據、物聯網和泛在網絡等技術，從在線教學平臺或實景實踐環境中，自動化或伴隨式收集能真實反映學生綜合素質的教育大數據，并利用智能分析技術（如視音頻識別、圖像識別、語義識別、機器學習等技術）進行智能匯聚與審核。其三，人工錄入審核與智能采集分析的綜合形式。學生綜合素質活動數據通過以上三種方式錄入并存儲在主鏈上后，將生成綜合素質活動數據的智能合約，并通過P2P網絡擴散到每個節點及存入主鏈賬本，如圖3中A省N所學校學生數據錄入過程。

第二，開展可信的綜合素質活動評價。要徹底改變傳統綜合素質評價的弊端，必須轉變現有的具體評價實施過程。一方面，通過數據挖掘、人臉識別、語音識別等智能分析技術，對學生的學習軌跡、活動視音頻等綜合素質狀態進行畫像，以數據可視化的方式呈現評價報告（張治等，2017），為學生的綜合素質發展及時提供提升依據和反饋建議。另一方面，學生的綜合素質也包括心理、情感、價值觀等難以測量且不能完全依靠智能機器評價的素質，仍需要家長、教師、同伴對學生以上方面的素質進行評價。無論是基于何種形式的評價，多元評價主體都需獲得身份驗證后，才能對學生的綜合素質進行評價，并將做出的評價結果記錄在主鏈上，形成評價結果的智能合約，進而在P2P網絡擴散和存入主鏈賬本。由于智能合約確保了評價記錄不能被否認、篡改和刪除，能有效促進評價者做出更負責和公正的評價，也能供監管部門對評價者進行督導和追責。

第三，對學生綜合素質評價結果的查詢應用。可信的學生綜合素質評價過程與綜合素質評價結果的有效應用是相輔相成和相互促進的。學生綜合素質評價結果的有效應用，能夠不斷推進評價過程向更規范、更可信和更公平的方向發展。在基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統中，評價結果的應用過程主要有以下方面：其一，高校招錄機構和用人單位等查詢主體通過身份驗證和授權后，可在主鏈上提起成果查詢請求。其二，通過查詢合約進一步獲取訪問學生真實的數據資料和評價結果記錄權限。其三，查詢主體參照招錄標準，將學生的綜合素質水平作為高校招錄或未來用人單位雇傭的標準之一，并形成招考錄用的智能合約，存入到主鏈賬本。另外，由于基于區塊鏈的學生綜合素質評價平臺采用功能模塊化設計、接口按需開放和開環運行，可根據具體的需求變化接入不同的功能模塊，不斷拓展學生綜合素質評價結果的應用，如家長、教師及教育部門通過查詢學生在一定時間內的綜合素質發展狀態或對評價結果做出精準干預。

四、學生綜合素質評價系統設計應用中的關鍵問題

構建和應用基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統是一項系統性的工程，需要不斷明確和解決理念、技術、數據、算法、制度等方面的問題。

1.學生綜合素質評價的改革導向與頂層設計問題

實踐層面，基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統為開展有效、可信、安全的評價提供了一條有效的實踐路徑。但無論是當前學生綜合素質評價中存在的問題，還是基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統在構建和應用中可能出現的問題，都可溯源至綜合素質評價改革導向與頂層設計的理念層面。自實施學生綜合素質評價以來，學校基層實踐者和眾多教育領域研究者不斷指出，學生綜合素質評價實施中的問題既包括育人與選才方面的功效不明顯，也包括評價實施中造假并滋生的腐敗行為（程龍，2017;辛濤等，2019;董秀華等，2019）。從這一層面而言，構建和應用基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統的前提有以下兩方面：其一，要進一步明確未來的學生綜合素質評價的改革導向，既包括宏觀層面的學生綜合素質發展取向，也包括中觀層面的學生綜合素質結構，還包括微觀層面的基于教育數據的評價過程。其二，要進一步做好綜合素質評價改革與實施的頂層設計。一方面，要從供給與需求兩個方面做好規劃與設計，從根本上解決綜合素質評價供給與需求的不匹配問題，從源頭做好綜合素質評價對招考改革的推進工作，阻斷當前招考中評價結果與人才錄取的“軟掛鉤”甚至是“不掛鉤”問題（張紅霞，2017;任友群等，2018）。另一方面，要做好評價中教育治理層面的頂層設計，協調好學生綜合素質評價過程中不同部門和多元主體之間的“軟治理”工作，確保與評價系統中數據流推動的“硬治理”形成配合，真正實現管辦評分離的學生綜合素質評價。

2.區塊鏈與人工智能技術的創新融合與應用問題

從當前區塊鏈技術的應用場景來看，已經從金融服務和數字貨幣行業延伸到了包括教育、供應鏈、智能制造在內的社會各領域。在教育領域，美國的霍伯頓學校（Holberton School）使用區塊鏈技術記錄學校學生的學籍、學歷、證書等數字證明，以確保這些信息的安全、防偽與不被篡改（楊現民等，2017;Market Wired，2015）。在國內，廊坊市開始探索大數據和區塊鏈技術在教育評價中的應用，通過區塊鏈創建個人誠信成長報告（廊坊市人民政府，2018）。盡管如此，但鑒于本文所述的學生綜合素質評價系統是面向全國范圍內所有基礎教育的學校和師生，在評價系統的構建和應用層面仍存在一定的技術挑戰。其一，成熟可信的區塊鏈技術框架仍舊缺乏。盡管本文采用的Hyperledger Fabri具有相對成熟的優勢，但不可忽視的是，Hyperledger Fabri的主要代碼主要由國外企業貢獻和維護，對我國教育數據的安全帶來了不確定風險，而且還需要支付較高的技術使用經費。其二，區塊鏈系統網絡容量小，大規模并發性應用效率低。區塊鏈技術的交易速度與區塊副本的數量顯著負相關。區塊節點越多，交易速度越慢（渠慎寧，2019），不利于全國基礎教育學校和師生的并發應用。其三，區塊鏈與大數據、人工智能等技術的創新融合與應用問題。要建設基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統，不僅需要以區塊鏈作為系統的核心引擎，還需要有全景式的教育大數據為“燃料”，對學生的綜合素質進行精準畫像。雖然大數據、物聯網、人工智能等技術能夠配合區塊鏈實現教育大數據的采集、匯聚和分析，但仍舊缺乏這些技術在教育領域的融合性探索與應用。其四，有關區塊鏈的軟硬件、網絡基礎設施，以及超大容量的高性能存儲系統的建設仍需時日（李颋，2019）。

3.學生綜合素質評價的教育大數據生態體系問題

通過深度挖掘學生在各種教育場景中產生的教育大數據，能夠精準和全面刻畫出學生的綜合素質水平。但值得關注的是，盡管三通兩平臺的建設有效促進了教育大數據的累積和應用，但是當前基礎教育領域并未構建起良好的教育大數據生態體系，尚不能為基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統提供多維、精準和海量的學生活動數據，主要表現在以下方面：其一，數據孤島問題仍舊嚴重，現有的在線學習平臺、學生管理系統、虛擬學習社區等各類網絡學習空間，未能充分實現互聯互通，大量的學生學習軌跡和活動數據難以匯聚。其二，區域教育信息化規劃與發展的頂層設計不足，教育信息化解決方案設計未能堅持開環運行的理念，難以靈活接入和撤出第三方提供的各類學習系統。其三，實景學習環境中的數據采集技術和通道還非常有限（吳南中等，2019），學生在真實場景中產生的多模態學習活動數據未實現伴隨式收集。其四，未能構建起有效的教育大數據治理規則與規范，各類教育部門的教育數據治理能力仍舊不高，亟需完善教育大數據的治理機制制度。綜上所述，若要進一步推動建設和應用基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價系統，亟需在教育領域構建大數據生態體系，解決評價所需的情境化學習與實踐活動數據不足的問題。

4.學生綜合素質評價的指標模型與評價算法問題

在利用學生綜合素質評價系統開展的評價過程中，評價系統需要處理的數據絕不僅僅是來自師生手動錄入的活動案例資料，還需要采集、匯聚、挖掘來自正式與非正式、線上與線下等學習場景中的學生活動數據，如課堂互動信息、社會實踐信息、在線學習數據、特長認證等數據。盡管大數據技術的成熟發展為處理以上的數據提供了技術支持，但在對學生綜合素質的多源數據處理和分析評價中，還亟需解決評價模型與評價算法層面的問題：其一，需要解決學生綜合素質的評價體系、關鍵指標、指標權重或貢獻程度的問題，為海量數據的處理提供科學合理的模型依據。其二，要解決對高階和難以測量的能力結構（Hard-to-Measure Constructs）的測評問題，如對學生的視覺空間處理、協作、好奇、創造、問題解決等體現綜合素質的高階能力進行智能識別與評價（鄭旭東等，2016）。其三，在綜合素質評價算法上應有突破。一方面，需改良現有的決策樹分類技術、人工神經網絡和機器學習等技術算法，更高效和更智能地對多模態數據進行自動處理，對學生的綜合素質進行精準畫像。另一方面，要進一步加強研發教育評價中的數據統計模型和評價算法，不斷優化學生綜合素質評價的過程，降低評價誤差，持續提升評價結果的精準性和評價反饋的有效性。此外，也需要對高校招生錄取標準進行適度調整，將學生綜合素質評價結果真正落實到高校招錄中。

5.學生綜合素質評價中的推進機制與保障制度問題

構建、推廣與應用基于區塊鏈的學生綜合素質評價系統，還需要在機制制度層面提供支持與保障。建立健全綜合素質評價中的推進機制與保障制度，需要關注以下方面：其一，在國家層面，要做好頂層設計和建立必要的監督與管理機制。一方面，要推進全國范圍內的學生綜合素質評價改革，以多中心或弱中心的教育治理理念，部署和構建省域層面的學生綜合素質評價聯盟體系。另一方面，通過評價系統對聯盟中的各個機構進行督查，同時對各機構的學生綜合素質評價過程及結果應用提供指導。其二，在省域層面，要建立一系列推廣應用學生綜合素質評價系統的制度機制。一方面，要推進學生綜合素質評價系統在所轄基礎學校的應用落實，推動各類學習平臺、網絡學習空間與評價系統的數據共享。另一方面，要建立公示制度、誠信機制、申訴復議制度、責任追究制度等一系列相關配套制度，對綜合素質評價系統的常態化應用提供保障，對弄虛作假和扭曲教育目的的行為進行追責（辛濤等，2019）。其三，在學校層面，對于基礎教育學校而言，要建立對學生綜合素質評價系統的常態化應用機制，將學生綜合素質評價貫穿于學生的成長發展中。同時，要極力避免應試教育和追求考試政績，將發展學生的綜合素質落到實處。對于高等教育學校而言，要加強建立高考招生錄取標準與評價制度，確保綜合素質評價辦法在招生錄取中切實可行（辛濤等，2019）。

參考文獻：

[1]陳永豐（2018）.基于區塊鏈的數據訪問控制方法及應用研究[D].成都：電子科技大學：15-50.

[2]程龍（2017）.綜合素質評價與高考招生“硬掛鉤”的困境及其突圍[J].中國教育學刊， （7）：19-23.

[3]董秀華，駢茂林，王歆妙等（2019）.綜合素質評價政策實踐與功能定位反思[J].教育發展研究， （17）：1-7.

[4]樊亞嶠（2016）.綜合素質評價納入高考錄取的阻力與對策[J].中國教育學刊， （6）：33-37.

[5]廊坊市人民政府（2018）. 全國首家大數據教育區塊鏈試驗區落戶廊坊[EB/OL].[2019-12-20]. http：//www.lf.gov.cn/Item/83057.aspx.

[6]李颋（2019）. 區塊鏈創新發展的機遇與挑戰[N]. 光明日報， 2019-10-31 （016）.

[7]李志宏，邱亭諭，李可欣（2019）.基于區塊鏈技術的學分銀行系統研究[J].現代教育技術， （7）：120-126.

[8]劉麗群，劉桂君（2018）.誰來評價高中綜合素質？——基于利益相關者的分析[J].課程·教材·教法， （1）：115-119.

[9]劉志軍，張紅霞，王洪席等（2018）.新高考背景下綜合素質評價的意蘊、實施與應用[J].華東師范大學學報（教育科學版）， （3）：57-68.

[10]渠慎寧（2019）.積極推進區塊鏈與經濟社會融合發展[N]. 光明日報， 2019-11-01 （011）.

[11]任友群，鄭旭東，馮仰存等（2018）.新時代教育信息化的供給側改革——市縣級需求與問題的分析視角[J].電化教育研究， （1）：12-19，35.

[12]邵奇峰，金澈清，張召等（2018）.區塊鏈技術：架構及進展[J].計算機學報， （5）：969-988.

[13]吳南中，黃治虎，曾靚等（2019）.教育大數據生態圈構建：“3+3”模型的邏輯與實踐[J].中國遠程教育， （7）：77-85

[14]習近平（2019）. 把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展[N].人民日報， 2019-10-26 （001）.

[15]謝輝，王健（2019）.區塊鏈技術及其應用研究[J].信息網絡安全， （9）：192-195.

[16]辛濤，張世夷，賈瑜（2019）.綜合素質評價落地：困頓與突破[J].清華大學教育研究， （2）：11-16.

[17]楊兵，羅汪旸，姜慶等（2019）.基于聯盟鏈的學習數據存儲系統研究[J].現代教育技術， （8）：100-105.

[18]楊現民，李新，吳煥慶等（2017）.區塊鏈技術在教育領域的應用模式與現實挑戰[J].現代遠程教育研究， （2）：34-45.

[19]張紅霞（2017）.綜合素質檔案在高校招生中的"初篩"構想與風險分析[J].全球教育展望， （10）：92-101.

[20]張治，戚業國（2017）.基于大數據的多源多維綜合素質評價模型的構建[J].中國電化教育， （9）：69-77.

[21]鄭旭東，高守林，任友群（2016）.計算機化自適應測驗及應用于規模化考試的主要問題分析[J].開放教育研究， （4）：40-49.

[22]中華人民共和國和中央人民政府（2014）.國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見[EB/OL]. [2019-12-20]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/04/content_9065.htm.

[23]中華人民共和國和中央人民政府（2019）.關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見[EB/OL]. [2019-12-20]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-06/19/content_5401568.htm？trs=1.

[24]Cachin， C.（2016）. Architecture of the Myperledger Blockchain Fabric[C]// Proceedings of the Workshop on Distributed Cryptocurrencies and Consensus Ledgers（DCCL）.Chicago，USA：310.

[25]Marketwired（2015）. Holberton School to Authenticate Its Academic Certificates With the Bitcoin Blockchain[EB/OL]. [2019-12-20]. http：//www.marketwired.com/press-release/ts-academic-certificates-with-bitcoin-blockchain-2065768.htm.

收稿日期 2019-12-31 責任編輯 汪燕