基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統的研究與實現

劉爽，楊偉杰

（清遠職業技術學院，廣東 清遠511510）

當前，全球科技創新空前活躍，人工智能、量子信息、移動通信、物聯網、區塊鏈等高新信息技術得到快速突破。區塊鏈技術在國內外都取得了良好的發展成果，更有效推動了我國的新興技術與產業的革命，對我國數字經濟與社會的發展起到了良好的推動作用。區塊鏈技術憑借其分布式、安全性、可靠性與數據完整性等特征，得到了廣泛關注。從現有研究來看，“區塊鏈+教育”的應用與發展呈現穩步增長、多點關聯的趨勢，逐漸從理論探索轉向實踐驗證，并不斷走向精細化、具體化。當前，國內外“區塊鏈+教育”的研究熱點，主要聚焦在學分認證、證書管理、數字教育資源、學習者能力與學習成果管理等方面。為了讓“區塊鏈+教育”能夠有效助力重構未來教育，促進教育公平與智能教育生態，其今后發展應重點關注創新教育應用場景，建立健全人才培養體系，完善相關標準等內容。

一、區塊鏈技術的原理

關于區塊鏈技術的概念，區塊鏈屬于新型應用模式的范疇，將多樣化的計算機技術包含進來，比如：分布式數據存儲共識機制等。在區塊鏈中，數據塊的生成以密碼學方法為基礎，在所有數據塊中，將幾分鐘之前各個比特幣網絡交易的信息內容包含進來，這樣可以對有關信息作出檢驗與認證，并促進下一區塊的形成。屬于比特幣的最底層的技術，就好像一個數據庫的賬本，記載了所有的交易記錄［1］。區塊鏈技術可以對各方的信任關系作出建設。廣義定義就是利用加密鏈式結構可以對數據信息作出檢驗與保存，通過分布式節點共識算法，有助于數據的形成與優化，通過腳本代碼，能夠開展數據信息的利用活動，屬于去中心化基礎架構和分布式計算范式。狹義定義就是以時間為依據，運用鏈條的形式，將數據區塊建設成為特定數據結構，通過密碼學的有關知識內容，保障去中心化共享賬戶，杜絕更改與偽造問題的出現。

區塊鏈屬于分布式共享記賬技術的范疇，其主要幫助各個參與方技術信任關系的生成。在區塊鏈中，其主要包含區塊鏈底層技術與區塊鏈上層應用兩個層面，其中，區塊鏈上層應用以有關創新為基礎。促使各方數據信用建設工作的順利完成是區塊鏈最重要的價值。

二、構建基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統的意義

教育部于2020年4月印發了《高等學校區塊鏈技術創新行動計劃》（教科技函〔2020〕17 號），全面規劃部署了高等學校區塊鏈技術發展要務，區塊鏈技術示范應用行動之一就是基于區塊鏈的教育管理與服務協同平臺研究與應用。因此，基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統的研究完全符合國家發展規劃。

基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統目前在國內比較少見，傳統的管理系統數據采集困難、系統維護成本較高、數據較容易遭受篡改，傳統的學生第二課堂管理系統在學生心目中威信不高。利用以區塊鏈技術為基礎的學生第二課堂管理系統，可以促使傳統信息處理系統中的安全問題得到解決，不僅可以幫助學生參與到具體的監管與維護活動中來，而且還可以促使學生數據信息的安全性得到保證，提升數據信息的透明化程度，以此敦促學生自己對自己的行為負責，提高學生的參與度［3］。從而實現思政工作質量的提升，增強其公平性與公開性，強化學生的思政素養，推動學生的全面發展，對學校學科建設和人才培養起到支撐作用。

三、基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統的實現

大學生第二課堂育人體系應當對第一課堂的工作體系作出參考，并與共青團的工作內容、運行方式等工作緊密聯系起來，整體設計出大學生在第一課堂時間以外的文化活動，包括文化娛樂、技能訓練、科技創新、社會實踐、志愿服務等，并對大學生參加第二課堂進行評價，形成“第二課堂成績單”。在第二課堂的管理中，學分信息、活動信息、活動考勤、活動評價結果等內容開放，但是第二課堂記錄體系缺乏系統性，信息的透明化程度亟須提升，導致信任危機的出現。在大力開展第二課堂活動的過程中，高校也應當提升對學分信息的關注度，促使企業變得更加公開、透明，這就要求高校在開展學生管理工作時，應當重視第二課堂成績管理系統的建設工作，在確保安全的基礎上，全面公開有關信息內容［3］。

高校學生第二課堂的管理和記錄對高校思想政治工作者有重要意義，隨著計算機技術的發展，人們迫切需要以技術手段來確保學生參加第二課堂教育活動的真實性、完整性和安全性，目前針對學生第二課堂管理系統主要采用將數據存儲于數據庫的中心化存儲結構，這種中心化結構具有諸多安全問題：1.系統健壯性不夠高；2.數據容易被篡改；3.數據采集和維護成本較高［4］。隨著區塊鏈技術的發展，其諸多優點，如：低成本、去中心化；通過技術手段確保數據安全性等被人們所關注，利用區塊鏈技術可以為高校學生第二課堂管理系統給出詳細設計方案，該系統可以利用區塊鏈的特征來確保數據的真實性和有效性，為解決傳統信息系統存在的安全問題提供有價值參考。

數據安全與隱私保護是區塊鏈技術應用的核心問題。高校可以針對數據訪問、共享、存儲、計算中的安全與隱私保護問題，開展區塊鏈數據邊界保護和精準訪問控制機制研究，實現細粒度權限的可追溯、可驗證、可審計等特性；融合區塊鏈與安全多方計算等，開展區塊鏈多方數據協調和安全共享技術研究；開展鏈內輕量級臨時可信操作環境構建和安全解構研究，實現新型應用驅動的可信計算；開展可監管的隱私保護技術研究，綜合利用多種密碼學技術實現用戶隱私保護。

在基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統里，學生注冊需輸入學生姓名、學號、身份證號、所在學院和班級信息，并形成公私鑰，為學生合法性的驗證活動創造便捷條件，在注冊之后，學校就會收到所提交的虛擬資產［5］。教師注冊的過程與學生類似。

區塊鏈記錄的是數字賬本，以稱作區塊的塊狀數據排列，這些區塊隨后通過被稱為哈希函數的加密驗證相互鏈接，這些區塊連在一起形成一個連續的鏈，這種類型的數據結構對加密等有用的原因是去中心化，去中心化意味著鏈中的記錄不存儲在任何單一位置，這些記錄每個人都可以訪問，每個學生都可以訪問，并且任何一方都不可以改變。為了更好地保護廣大學生的隱私，班級將會控制各項操作與信息，在區塊鏈中，倘若學生需要輸入信息內容，則需將信息提交給系統，通過審批才能將所寫內容寫入區塊鏈中。同樣，老師也可將信息寫入，但是老師可以操作本班的全部同學信息。

區塊鏈的基礎架構主要包含數據層、共識層、合約層、應用層等六個層面。每層分別完成一項核心功能，并運用了一些技術來保證整個區塊鏈系統的正常運作，各層之間互相配合互相支撐，實現去中心化的信任機制，這也是區塊鏈的魅力所在。基于區塊鏈技術的學生第二課堂管理系統，主要可劃分成兩層，即：交互層和區塊鏈層，在應用層中，利用Web界面，可將各個操作按鈕與信息呈現出來，這樣就可以交換學生和區塊鏈間的數據信息，并封裝學生寫入信息，之后，向所有節點提交校驗，并在區塊鏈完成保存活動，其中，校驗活動需要取得50%學生的許可個節點校驗。

四、結語

我國教育的信息化建設離不開戰略性的計算機前沿技術，區塊鏈技術在技術與產業變革中發揮了重要作用。本文將區塊鏈技術應用于高校“第二課堂成績單”中，實現了基于區塊鏈技術的大學生第二課堂成績的管理，使傳統的“第二課堂成績單”融入區塊鏈技術后得到優化升級，區塊鏈的一個最重要特點就是去中心化，使得學生的第二課堂成績信息得到透明、監督，從而提高了數據信息的公信力，也保障了第二課堂成績系統的開放性不被破壞。區塊鏈技術在教育領域具有較大的應用潛力，有助于打造更加開放和更具公信力的教育系統。