泛在學習時代基于區塊鏈的高校新工科大學生學習成果認證模型構建研究

丁丹 王曉娜 吳貝貝

摘 要：針對當前高校新工科大學生學習成果認證中存在的形式復雜多樣、質量參差不齊、信度和效度不高等問題，本研究基于泛在學習理念和區塊鏈技術特點，結合新工科大學生不同的學習形式，提出以區塊鏈基礎平臺為主體搭建學習成果認證模型，以提高學習成果認證的質量和效率。

關鍵詞：泛在學習;區塊鏈;學習成果認證

信息技術環境下，學習方式已經從“網絡學習”過渡到“移動學習”，進而發展為“泛在學習”。泛在學習，又名無縫學習、普適學習等，意指每時每刻的溝通和無處不在的學習，是一種任何人可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息的學習方式。原昉等學者認為，泛在學習是信息技術與教育深度融合的產物，它通過現代技術手段促進教學的個性化、靈活化發展。王懷波等學者認為，泛在學習是移動學習的高級發展階段，是技術變革時代的新型學習方式。區塊鏈是一個分布式的共享數據庫，存儲于其中的數據或信息，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、公開透明、集體維護等特征。基于這些特征，區塊鏈技術可應用于泛在學習時代的高校新工科學生學習成果認證，以提高認證工作的質量和效率。

一、泛在學習時代高校新工科大學生學習成果認證的現狀和存在問題

信息技術的飛速發展不斷影響著高校教師的教學方式和學生的學習形式。泛在學習時代，高校新工科大學生的學習形式和學習成果認證都呈現出多樣化的態勢。

（一）“全線下”正式課程的學習成果認證

在傳統的正式課程的線下學習模式下，學生一般需要在特定時間到特定地點接受教師指導，逐步掌握知識要領。其學習成果一般由學校出具的成績單、學習績點以及學信網提供的證書等方式進行認證。這種學習成果是被廣泛認可的，具備較高的信用度、認可度。

（二）“線下+線上”正式課程的學習成果認證

“線上+線下”是一種“傳統+現代”的混合式學習模式。這種模式下，一方面，學生通過網絡平臺實現部分內容的線上自主學習，且這種學習成果在課程考核評價時占據一定比例;另一方面，學生仍需在特定時間到特定地點跟隨教師的講解進行學習。最終，學生的學習成果體現為線上的學習經歷+線下的成績單。此類學習成果也是被廣泛認可的，其中包括學習績點、論文發表、科研項目等。

（三）“全線上”非正式課程的學習成果認證

伴隨著移動互聯網技術的飛速發展，網絡上高校MOOC資源庫和線上培訓機構的在線課程不斷豐富，考試認證機構的考級培訓也為學生提供了多種多樣的學習途徑和方式。學生可以根據個人興趣和需要，打開各種終端設備隨時隨地自主學習。這種泛在化的學習，滿足了學生個性化學習的需要，受到學生的廣泛歡迎。在“全線上”非正式課程的學習模式下，學生的學習成果體現為學習經歷、技能、網絡競賽名次等。但由于缺乏可信任的管理和監督，此類非正式學習成果通常很難被認可。

在此背景下，區塊鏈技術為解決高校新工科大學生的學習成果認證所面臨的難題提供了方向和技術支持。

二、基于區塊鏈的高校新工科大學生學習成果認證模型的構建

學習成果認證是對學生取得的學習成果的真實性、有效性進行驗證。區塊鏈技術具有安全、透明、不可篡改等核心特征，能夠為記錄學習軌跡、存儲數據、共享信息、安全管理、認證學習成果等提供技術支持。基于此，多位學者從不同角度對區塊鏈技術在學習成果認證方面的應用進行了研究。韋書令將區塊鏈技術引入學習成果認證，構建了學習記錄查詢接口和區塊鏈在線學習平臺。梁青青使用“主從多鏈”的架構對數據實行分類存儲，實現了在線學習成果與課程質量的雙向評價。袁亞興等學者引入“互聯網+”理念，以信息支撐平臺建設為切入點，構建了支持不同院校間學分轉換的學習成果互認模型。

課題組從區塊鏈的技術邏輯出發，按照嚴格審核、公開透明的運行原則，構建了以用戶端、管理系統、查詢端三個使用終端為主體的學習成果認證模型。

（一）技術邏輯

泛在學習時代，高校存在多種學習模式和資源，這些不同形式的學習模式和資源又衍生出復雜多樣的學習成果，而學習成果的認證過程往往涉及多個有著不同訴求的利益相關方。以鏈式時間戳、分布式存儲、共識機制等為底層技術支撐的去中心化的區塊鏈，可以確保不同學習成果可追溯、可驗證。

因此，厘清區塊鏈在學習成果認證過程中的技術邏輯（如圖1所示），能為認證模型的構建提供有力的技術理論支撐。

學習成果認證的技術線路主要由技術層、基礎層、服務層、功能層、應用層構成。其中，技術層主要通過哈希算法、加密算法和共識機制等技術將學生上傳的學習成果數據存儲到蓋有時間戳的數據區塊;基礎層主要通過鏈式時間戳、分布式存儲和智能合約等技術對學習成果的數據區塊進行分時分層存儲;服務層主要通過學習成果認證聯盟進行密鑰分發和管理、上傳者身份認證，在多節點達成共識后存儲新的學習成果，并對區塊鏈進行更新和多重簽名;功能層主要依據去中心化、可追溯、防篡改的特性，通過點對點的數據傳播（P2P網絡）和認證機制，對數據實行校驗和傳播;應用層主要用于學生上傳學習記錄和學習數據，進行信息查詢等。

（二）運行原則

針對當前新工科大學生學習成果認證中存在的形式復雜多樣、質量參差不齊、信度和效度不高等問題，課題組結合區塊鏈的安全、透明、不可篡改等特點，構建高校新工科大學生的學習成果認證模型。其運行原則如下：

1.嚴格審核。學生本人遞交學生證和身份證到所在高校學務管理部門進行資格審核。審核通過后，由工作人員上傳該學生的相關信息，同時為其獲取實名注冊區塊鏈用戶的權利。

2.公開透明。基于區塊鏈的技術特性，學生的信息識別、學習成果記錄、學習質量評價等環節無需引入第三方監管。模型在公開透明的環境中，依據智能合約記錄、上傳相關信息，并保證各種記錄可追溯、可查詢。

（三）系統架構

傳統模式下，高等院校新工科大學生面臨多樣化學習成果認證困難的難題，高校或企事業單位在招生或招聘過程中也難辨多樣化學習成果的真偽。針對這些亟待解決的問題，課題組提出依靠區塊鏈技術構建一個可信、公平、透明的區塊鏈基礎平臺。具體架構如圖2所示：

區塊鏈基礎平臺的系統架構主要包括用戶端、管理系統、查詢端三個主體，學習成果認證的所有流程在這三個主體之間進行。

首先，用戶端的主要使用對象是高校新工科大學生。高校管理部門工作人員在嚴格審核后，向區塊鏈基礎平臺上傳學生的個人信息，提交實名注冊申請。區塊鏈基礎平臺系統再次審核通過后，將學生個人信息加密存儲到與之匹配的區塊鏈地址，并將該區塊鏈地址及對應的公鑰和私鑰分配到學生手中。成功加入區塊鏈后，該學生可將自己的各類證書、成績單、社團活動證明、科研論文、發明專利等學習成果及相關學習經歷、數據記錄等上傳。這些信息經學習成果管理系統的各聯盟機構審核后，最終將存儲在該學生的主區塊鏈上。

其次，管理系統的主體是由各高校管理部門（負責記錄和甄別正規學習成果及學生在校期間的社團活動、社會實踐等）、培訓機構（負責記錄和證明學生通過某一培訓后獲得的技能、經驗、相關證書等）、認證機構（負責鑒別學生提交的各種資格考試證書、技能證書等）組成的學習成果認證聯盟。認證聯盟的每個機構都有屬于自己的主鏈，共同維護聯盟鏈賬本。在區塊鏈技術支持下，連接到聯盟鏈上的各高校管理部門、培訓機構和認證機構能夠公平公正地甄別存儲在區塊鏈基礎平臺上的各種學習成果認證請求，并給予認證和授權上鏈，從而保證系統有效運行。同時，學習成果認證聯盟各成員也能獲取聯盟鏈上的學生學習信息，從而實現各高校及部門之間學習成果數據跨平臺的對接和管理。

最后，當升學或就業時，用戶端的主要使用對象——高校新工科大學生向高校或企事業單位提供學習成果及私鑰，查詢者（高校或企事業單位）在擁有公鑰和私鑰的同時，向區塊鏈基礎平臺發出查詢申請。區塊鏈基礎平臺系統審核查詢者的“雙鑰”后，給予其相應的查詢、下載權限。

在區塊鏈技術的支持下，基于共享數據、共同維護的理念，學習成果認證聯盟系統架構為整個區塊鏈基礎平臺提供硬件和軟件基礎，是整個學習成果認證系統的核心。學習成果認證聯盟的職責包括制定聯盟成員管理辦法，明確聯盟成員權利及義務，擬定聯盟內各教育組織的學習成果認證標準等。一方面，學習成果認證的區塊鏈系統由聯盟主要機構提供的節點構成，所有節點地位平等，共同驗證鏈上學生提供的學習成果的真偽，形成可信記錄并存儲。另一方面，區塊鏈聯盟可以向各節點用戶、用人單位提供數據檢索、下載、分享、可視化呈現等服務，滿足平臺使用者對教育資源數據的開放、共享與應用需求。

三、結語

基于區塊鏈技術的學習成果認證，不僅保證了高校新工科大學生學習成果認證的科學性、公平性、公正性和公開性，而且完整地記錄了他們的學習經歷及學習成果，便于人才市場快速便捷地找到適合的人才，為學生求職與就業創造便利。但是，基于區塊鏈技術的高校新工科大學生學習成果認證模型是一項不斷發展和完善的系統性工程，需要持續分析和解決認證過程中出現的各種問題。對此，課題組也將在今后的實踐中繼續修正和完善。

參考文獻：

[1]原昉，乜勇.智能時代泛在學習的基礎和教學支持服務研究[J].現代教育技術，2019（5）.

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[7]袁亞興.基于“互聯網+”的職業教育學分銀行支撐平臺設計研究[J].中國電化教育，2021（4）.

[8]張雙志.“區塊鏈+學分銀行”：為終身學習賦能[J].電化教育研究，2020（7）.

責編：文 墨

基金項目：河南省軟科學研究計劃項目“泛在學習時代基于區塊鏈的高校新工科大學生學習成果認證模型構建研究”（編號：222400410232）;河南省重點高校科研項目“開放教育資源視域下基于區塊鏈的高校校際學分銀行評價系統構建研究”（編號：22A880018）;河南省醫學教育研究項目“‘新醫科建設視域下數學建模一流課程‘2+5培養模式構建及實踐研究”（編號：Wjlx2021063）

作者簡介：丁丹（1984— ），女，新鄉醫學院三全學院副教授，研究方向為高等教育教學、數學建模;王曉娜（1986— ），女，新鄉醫學院三全學院副教授，研究方向為高等教育教學、微分方程;吳貝貝（1989— ），女，新鄉醫學院三全學院講師，研究方向為圖像處理與模式識別。