“區塊鏈+大數據”技術在信息化教學中的應用

劉佳玉

1. 引言

區塊鏈因為其分布式存儲、安全保密、防篡改等特性被視為本世紀最具顛覆性的技術之一。從開始只有少數人掌握，到后來很多發達國家陸續出臺了國家政策層面與區塊鏈相關的條文，可以看出全世界對區塊鏈技術潛力的認同。2016年，我國也印發了《“十三五”國家信息化規劃》，把區塊鏈技術定為戰略性前沿技術之一。與此同時，大數據概念在云計算、人工智能等新時代技術的支持下，也開始在各行各業提供適應性更強、更高效的解決方案，尤其是近幾年個性化網絡教學的快速展開，也受益于大數據分析與智能推送技術。

從2020年到2022年，我們迎來了教育的特殊時期，使得教育行業也發生了翻天覆地的改變，由原來的課堂實地教學主導，逐漸向不受時間、地點因素影響的網絡教學轉變。由于涉及方面過多，人們在享受網絡學習便捷的同時，也出現了很多弊端，如學習資源在不同平臺的低質性和重復性，學生在網絡學習中自律性較差，且學習內容的認證互不一致，導致積極性不高，還有網絡空間內觀點成果流通過快、過廣導致溯源難等問題。本文以“區塊鏈+大數據”技術為背景，通過其功能作用，討論其融合在教育領域尤其是網絡教學中的應用與設想。

2. 區塊鏈與大數據的概念界定

區塊鏈可以理解為是把信息通過加密技術打包成區塊，再把一個個信息區塊放在主鏈上，形成區塊鏈。每個區塊都包含區塊頭和區塊主體，每個區塊頭部都包含前一個區塊的哈希值、時間戳等重要數據，因為它們都相互關聯，如果改動一個數據，那么與之相連的其他區塊數據都會發生變化，從而導致其他區塊驗證錯誤，被所有節點拒絕，這叫作“共識機制”，保證了區塊鏈中所有數據的安全，防止被篡改。同時，正是由于其鏈性結構，每筆交易信息都會在所有區塊上同步記錄，即使某個單獨區塊缺失或出現問題，其他區塊的數據依然可以起到備份與佐證的作用，這也是其分布式存儲與安全性的保障。最后，其交易驗證時，直接利用公鑰和私鑰，通過密碼學與智能合約等技術，實現一對一的點對點認證，跳過了傳統的第三方信任中介，確保了其去中心化的功能特性。

大數據是指從互聯網各個平臺軟件中獲取的、存儲、分析和管理規模都超過傳統數據的數據集合，它有規模大、流轉快、樣式多和密度低的特點。數據形式涵蓋文本、圖片、視頻甚至媒體記錄等各個方面，比以往人工采集更具有客觀性與準確性。因為可以短時間內獲取海量數據再加以分析，所以更能反映當下的狀態，再輔以人工智能分析系統，更有效地保證了教育評估的連續性與時效性。大數據與人工智能的結合在建設智慧校園和學習平臺方面已經較為成熟和全面，在此就不詳細贅述了，本文更多剖析區塊鏈的功能與作用，與大數據相結合后在教育領域的應用實例與設想。

3. 大數據技術在信息化教學方面的應用

3.1 采集課堂數據，調整教與學模式

我校每間教室都有智能信息采集系統，通過采集學生聽課時的動作，生成每個學生回答問題的次數、搞小動作說話甚至看窗外的次數，提醒教師注意該生的聽講狀態，還可以自動點名提高學生學習的專注力。系統也同時采集教師授課時的動作，生成教師講解的時間、組織學生討論的時間等等，分析出教師是講授型還是探索型等等，便于教師調整教學模式，做到真正以學生為主體，教師為主導。每個學生的信息還可以一對一發送給家長，讓家長實時掌握學生在校的學習狀態，為家校共育提供第一手素材資源。

3.2 構建學習平臺，精準推送定制化學習資源

現今幾乎所有網絡平臺都會采集用戶數據進行分析，生成用戶畫像，再運用人工智技術能推送用戶感興趣的信息。學校也可以構建自己的網絡學習平臺，通過記錄學生的學習內容、學習時間、測試成績等數據，分析學生的學習模式、學習風格、薄弱知識等，進而推送根據用戶情況量身定制的學習資料，幫助學習者快速地彌補薄弱知識，精準練習，脫離題海戰術，提升學習效率和學習興趣。

3.3 整合家校信息，促進家校合作

好的教育是家庭教育、學校教育和社會教育共同的結果，隨著社會各界對家庭教育認識的提升，很多家校共育項目被提出并創設。學校在自己的學習平臺中，還可以融入“通知書”“家校冊”等功能，學校的所有動態新聞或通知，都可以一鍵推送給家長，基本問題可以由人工智能機器人自動回復，節省了很多時間，還能讓家長實時了解學校的辦學理念及成果，也會更愿意配合。同時“家校冊”的功能是老師和家長一對一進行信息傳送，大數據技術把家長們的反饋分類整理，便于學校有針對性地開展活動。還可以根據分析出的家長用戶畫像，對于注重家校共育的家長，多提供展示機會與平臺，對于參與性較少的家長，可以單獨提供家校共育方面的方法輔導。

4. 區塊鏈技術在信息化教學方面的應用

4.1? 優質教育資源共享知識庫

隨著互聯網技術的發展，網絡學習已被提出并實踐了很多年，從最開始通過搜索引擎查閱資料學習，到進一步通過帖子提出問題，其他用戶可以在線解答，再到現在的慕課微課等開放性學習平臺，教育資源也隨著互聯網的發展不斷進行整合。但它們也還停留在固有的架構中，通過用戶訂閱訪問的模式，集中管理提供訪問權限或其他服務。很多平臺有著相似度和重復性極高的知識資源，在互聯網中占據了大量空間，其實完全可以利用區塊鏈去中心化的特性，去掉第三方平臺，建立開放性的知識庫，真正實現知識傳播的效益最大化。以英屬哥倫比亞大學、美國波士頓大學為首的共五所全球頂尖大學，已通過技術共享，建立了安全便捷的全球共享知識庫。我們也可以一個地域范圍內學校之間知識共享，拋開學段與學科限制，所有知識都可以共享，讓每個學生都能點對點地找到自己感興趣的內容，在最近發展區內有更大的收獲。

4.2 分布式存儲的學業認證

終身學習、碎片化學習的提出已有很長一段時間，但由于傳統學習軌跡、個人學分或榮譽等造假事件在全世界范圍內層出不窮，導致大眾對于實地專業學校之外的網絡學習缺乏信任感與認同感，覺得網絡學習付出少，成果含金量低，不能納入正統的學業軌跡內。但有了區塊鏈計算后，它可以提供不可更改的分布式數據記錄功能，可以把學習者在不同時間、地點的學習經歷、學習過程、學習內容和成果，甚至學習者自身的興趣愛好、個性特長、他人評價等信息都記錄下來，形成一份客觀永存的區塊鏈個人信息成績單，實現正式學習與非正式學習之間的充分有效融合。學習者可以把這份個人信息成績單隨身攜帶在各個設備中，在求職時向用人單位全面客觀地展示自己的學業成績與專業技能，更高效地對接用人單位?，F階段在校園中應用較多的是學籍系統，因為其記錄的數據全面，學生無論轉學至哪里，都能從隨身設備中獲取學籍信息，免去中間繁雜的轉學手續，大大提升了效率。并且因為信息不可更改，如果有學生因表現不良受到處分，也會在學籍信息上一直體現，避免違規造假事件的發生。

4.3 學習貨幣

未來教育研究所和美國高考基金會提出了“學習即賺錢”的概念和規劃來促進開放教育。其理念認為學習者所進行的一切正式或非正式學習，包括參加培訓、活動比賽、校外實習、公益社區服務等一系列活動，都能形成一個電子錢包，為其積攢學習貨幣。用人單位也可以根據員工學習貨幣的收入數量，衡量其接受繼續教育成果好壞的重要依據。同時，個人還可以發布有價值的觀點、作品等，被其他用戶承認并購買，從而獲得額外學習貨幣的收入。目前，大多數學習貨幣可應用的場景有限，多為在校園系統中購買學習用品，但相信隨著區塊鏈技術在教育領域的深入推廣和應用，學習貨幣會被社會各界逐漸認可。

4.4 智力成果版權

網絡時代文件信息傳輸速度既廣泛又迅速，一些觀點或成果被提出發布時，缺乏相應的版權保護機制，導致有些優秀的制作者不愿分享自己的智力成果，這與知識共享和人類文明的進步無疑是相悖的。而區塊鏈技術可以詳細記錄每一項數據、可溯源和防篡改的特性，使得廣大一線教師們的微課、課件、教學設計與論文等智力成果的版權得到了充分保護。同時，制作者還可以發布到教育資源平臺上，獲取學習貨幣。

5. 存在的問題與展望方向

大數據技術在教育領域的應用已比較廣泛且成熟，確實給人們帶來了前所未有的便捷與高效，但區塊鏈技術在教育領域還是相對陌生的面孔，再加上教育對象中有一部分是未成年人，是國家未來的支柱，所以責任更為重大，有一些問題亟待解決。首先，區塊鏈在教育領域的應用還缺乏相關完善的法律法規，學生個人的數據放到公共賬目上，如何保證個人數據記錄的所有權？相關機構是否會販賣信息以謀取利益？學習者的相關資料被公開透明化，一旦由此造成問題時，誰來擔任監管者并解決問題？這些都需要強有力的法律法規作保障。其次，對于專業性較強的教育知識來說，完全去中心化，摒棄傳統專業學校的管控，將知識交由全網用戶書寫，對知識的正確傳承是否利大于弊？最后，教育是容錯且發展的，區塊鏈不可更改的特性對于犯過錯想改過自新的未成年人來說，是否真的為人所需？這些都是區塊鏈技術在教育領域真正充分應用時必須要面對的問題，而且不是僅憑教育部門就能妥善解決的，更需要社會各界的幫助與合作。

6. 總結

教育資源開放和共享的時代已經到來，技術賦能教學環境下的教與學都要順應時代潮流發生改變，而“區塊鏈+”大數據技術的應用，著實推動教育改革向前邁了一大步。從大數據海量分析用戶數據，智能推送內容，到區塊鏈去中心化建立起教育資源自由共享傳輸的機制，還有其分布式存儲與認證的特性，保障了信息時代數據傳輸的永久性與安全性。但由于技術尚處于萌芽階段，還有一部分應用停留在設想與展望階段，我們更應該靜下心來仔細發掘潛在的問題，并積極探索解決方案，最終才能真正讓區塊鏈、大數據等前沿技術在教育領域發揮出最大價值，真正促進人類文明的發展。

*本文是河北省教育科學研究“十四五”規劃一般課題《小學數學教學與信息技術深度融合的案例研究》（課題編號2103257）研究成果。