基于區(qū)塊鏈技術(shù)的在線學習資源管理應(yīng)用探索

10.3969/j.issn.1671-489X.2022.05.055

摘 要 針對在線學習資源管理“采集—存儲—管理—應(yīng)用”的全生命周期，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的特征，分析區(qū)塊鏈對在線學習資源管理的適用性，探討區(qū)塊鏈實現(xiàn)在線學習資源全生命周期管理的技術(shù)路徑，以期為開放大學在線學習資源管理探尋一種新思路。

關(guān)鍵詞 開放大學；區(qū)塊鏈技術(shù)；在線學習資源；去中心

化；全生命周期管理

中圖分類號：G728 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）05-0055-03

0 引言

2012年，我國開放大學體系成立時就提出“現(xiàn)代信息技術(shù)是開放大學的支撐和核心能力，要創(chuàng)新教育教學模式，整合優(yōu)質(zhì)教育資源并促進社會成員共享優(yōu)質(zhì)教育資源，致力于教育公平”[1]。2016年，教育部對辦好開放大學提出指導(dǎo)意見：“堅持開放辦學，服務(wù)全民學習。順應(yīng)全民學習、終身學習需求，向社會最大程度開放教育資源，提供形式多樣教育服務(wù)”[2]。在線學習資源是開放大學最重要的數(shù)據(jù)資產(chǎn)之一，它的整體質(zhì)量和管理水平影響著遠程教育的教學效果，體現(xiàn)著學校的綜合競爭力。

廣東開放大學多年來投入大量人力、物力和財力建設(shè)在線學習資源，包括課件、課程資源、專家講座等，對學校遠程教學起到巨大的推動和支持作用。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，學校在線學習資源管理和服務(wù)的難度日益增加，面臨前所未有的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在三個方面。

1）學校在線學習資源數(shù)量急劇增加，管理方式主要以目錄樹形式按時間順序集中存儲在本地服務(wù)器上，容災(zāi)備份能力弱，數(shù)據(jù)存在安全隱患。

2）學校在線學習資源來源主要有三類，即自建、共建和購買[3]，部分資源因權(quán)益不清，致使無法開放共享或者開放共享范圍狹小，造成閑置浪費。

3）學校在線學習資源開發(fā)主體各異，建設(shè)標準不一，服務(wù)方式落后，重復(fù)建設(shè)嚴重。

為促進在線學習資源管理與服務(wù)水平的提升，需要掌握高效安全的相關(guān)技術(shù)和軟件工具，以推動在線學習資源的共享和利用。作為一種新興的、國家大力支持的技術(shù)，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個共享數(shù)據(jù)庫，存儲于其中的信息具有開放性、集體維護等特征，這種特性為在線學習資源的管理與服務(wù)提供了全新的契機和更多的可能。鑒于此，本文嘗試探索區(qū)塊鏈技術(shù)在在線學習資源全生命周期的協(xié)同采集、安全存儲、智能管理和開放共享等環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

1 區(qū)塊鏈概述

2008年，一個叫中本聰（Satoshi Nakamoto）的神秘人首次闡述了基于P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、加密技術(shù)、時間戳技術(shù)等的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，標志著區(qū)塊鏈技術(shù)的誕生[4]。其中，分布式共享賬本是區(qū)塊鏈最核心的技術(shù)之一，它為鏈上的所有參與者（或稱為節(jié)點）創(chuàng)建堅實的互信基礎(chǔ)，并實現(xiàn)多個主體的一致行動。區(qū)塊鏈的主要技術(shù)特征整體來講可以概括為如下幾點[5-6]。

1.1 去中心化

區(qū)塊鏈使用分布式共享賬本技術(shù)方案，不存在集中式的硬件設(shè)施或者權(quán)威性的管理機構(gòu)，鏈上任意節(jié)點的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，鏈上的數(shù)據(jù)信息由整個系統(tǒng)的節(jié)點共同維護。

1.2 開放性

在區(qū)塊鏈中，除了節(jié)點的私有信息被加密外，鏈上的數(shù)據(jù)信息對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢所需數(shù)據(jù)、開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。因此，整個區(qū)塊鏈上的信息是開放共享和高度透明的。

1.3 自治性

區(qū)塊鏈采用基于協(xié)商一致的規(guī)范和協(xié)議，使得鏈上所有節(jié)點能夠在去信任的環(huán)境中自由安全地流通數(shù)據(jù)，使得對“人”的信任改成對機器的信任，所謂“Code Is Law”。

1.4 不可篡改

新的數(shù)據(jù)信息一旦經(jīng)過驗證并添加至區(qū)塊鏈中，就會被永久存儲。除非鏈中超過51%的節(jié)點被攻破控制，否則單個節(jié)點對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的修改是無效的。因此，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。

2 區(qū)塊鏈對在線學習資源管理適用性分析

2.1 去中心化保障在線學習資源的安全存儲

截至目前，廣東開放大學的在線學習資源主要以目錄樹的文件形式集中存儲在本地服務(wù)器中，只有少部分資源實現(xiàn)云部署，若出現(xiàn)黑客攻擊、病毒入侵或者人為操作失誤等情況，在線學習資源會受到毀滅性損壞，資源服務(wù)將被迫終止。區(qū)塊鏈去中心化的分布式賬本技術(shù)將為在線學習資源存儲提供一種新思路，資源存儲不再依賴某一中心節(jié)點，而是由整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的所有節(jié)點共同維護。一個節(jié)點的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，可以通過其他節(jié)點進行恢復(fù)，這就解決了資源集中式存儲災(zāi)備脆弱的弊端。

2.2 開放性有利于在線學習資源的協(xié)同采集

區(qū)塊鏈技術(shù)的底層基礎(chǔ)是開源的，除了鏈中節(jié)點的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)信息對所有人開放，任何人都可以通過公開的接口查詢數(shù)據(jù)信息、開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。廣東開放大學在線學習資源的來源共有三種形式：自建、共建和購買。其中自建資源占主導(dǎo)地位。實事求是地講，優(yōu)質(zhì)的在線學習資源應(yīng)該是多元主體協(xié)同創(chuàng)建的集體智慧結(jié)晶，學校在線學習資源建設(shè)部門可以嘗試利用區(qū)塊鏈的開放性，讓學校信息技術(shù)人員、專業(yè)教師、資源管理者等積極參與資源的共建共享。

2.3 不可篡改保證在線學習資源的真實完整

任何一種資源創(chuàng)建都是為了使用者有效利用，在線學習資源也不例外，其管理的終極目標是用戶的獲取利用。資源數(shù)據(jù)的真實完整是教學應(yīng)用中最基礎(chǔ)、最根本的要求。在在線學習資源管理中，數(shù)據(jù)有時候會面臨被人為誤操作或者編輯修改的行為。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，新的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生后會被加密，然后向全鏈的用戶節(jié)點廣播，所有用戶節(jié)點通過復(fù)制獲得一份完整的數(shù)據(jù)信息備份，區(qū)塊鏈依此形成強大的資源恢復(fù)能力，可保證在線學習資源信息的真實性和完整性。

2.4 公開透明避免在線學習資源的重復(fù)建設(shè)

廣東開放大學在線學習資源建設(shè)存在信息孤島、重復(fù)建設(shè)等現(xiàn)象，如有些部門各自為政，缺乏相互間全局性的交流溝通，沒有充分做好前期調(diào)研就創(chuàng)建資源，導(dǎo)致在線學習資源不能實現(xiàn)有效共享，造成資源浪費。而區(qū)塊鏈中的所有數(shù)據(jù)信息對全部用戶節(jié)點均是公開透明的，用戶對其可以借鑒利用、互通有無，如此不僅可以促進資源流通，還能避免資源浪費，這是區(qū)塊鏈最有應(yīng)用價值的特征之一。同時，每個用戶都能回溯鏈中所有數(shù)據(jù)信息，這在一定程度上也避免了在線學習資源的重復(fù)建設(shè)。

3 區(qū)塊鏈實現(xiàn)在線學習資源全生命周期管

理的技術(shù)路徑

3.1 在線學習資源協(xié)同采集

本質(zhì)上而言，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種具有合作機制的加密數(shù)據(jù)庫。在在線學習資源安全存儲的機制構(gòu)建中，廣東開放大學的資源管理體系基本是孤立封閉的，學校各個院部的用戶獲得在線學習資源管理員授權(quán)后才能獲取相應(yīng)的資源，這種管理機制使得資源建設(shè)缺乏必要的多主體協(xié)同參與。依托區(qū)塊鏈的合作機制，可以集中校內(nèi)多部門的相關(guān)人、財、物的力量，基于群體智慧協(xié)同參與在線學習資源的建設(shè)和管理，實現(xiàn)多主體之間的協(xié)作信任與一致行動，實現(xiàn)資源的整合和共建，以應(yīng)對學習者個性化、多樣化的資源需求。

共識機制是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)之一，能夠保證數(shù)據(jù)信息在分布式節(jié)點傳輸時的一致性。因此，學校每個資源建設(shè)相關(guān)部門需要遵循一定規(guī)則，將完整有效的資源信息存儲到區(qū)塊鏈中。自建的在線學習資源一直是廣東開放大學資源建設(shè)的基礎(chǔ)和亮點，彰顯開放大學的辦學特色和遠程教學價值，既要共享于網(wǎng)絡(luò)供學習者利用，又要保護其資源數(shù)字版權(quán)不受侵害。在線學習資源成品建好后可以被加密存儲在區(qū)塊鏈上，依據(jù)區(qū)塊鏈時間戳技術(shù)，所有資源的元數(shù)據(jù)、資源訪問行為和流通頻次記錄都無法被篡改，這使得在線學習資源的數(shù)字版權(quán)得到有效保護。在線學習資源質(zhì)量是遠程教學的基礎(chǔ)保障，在教學應(yīng)用的任何環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題均可通過區(qū)塊鏈追溯到相應(yīng)責任人。因此，在線學習資源建設(shè)相關(guān)人員的責任意識將得到提升，在線學習資源質(zhì)量也將得到保障。

3.2 在線學習資源安全存儲

隨著各二級教學院部學科體系的建設(shè)和發(fā)展，廣東開放大學積累了海量的在線學習資源，再加上每年增加和更新的資源，給服務(wù)器的存儲帶來挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的資源存儲機制已顯得力不從心，迫切需要一種去中心化且安全可信的管理方式為在線學習資源的存儲提供技術(shù)支撐。眾所周知，去中心化是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特征之一，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中所有用戶節(jié)點的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，任何一個用戶節(jié)點的數(shù)據(jù)信息的損壞或丟失都不會影響整個鏈中資源的流通共享。同時，用戶都必須遵循基于密碼算法的同一規(guī)則，每次新增數(shù)據(jù)需要鏈中占比超51%的用戶認可才有效。代碼即法律，區(qū)塊鏈中的信任僅依賴機器而不需要任何第三方機構(gòu)背書。

在線學習資源集中存儲在本地服務(wù)器上，存在被黑客攻擊、病毒入侵的風險，也存在管理人員失職、操作失誤等風險，服務(wù)器一旦出現(xiàn)故障，在線學習資源就會面臨巨大的安全風險。如果在線學習資源采取區(qū)塊鏈的分布式存儲，那么區(qū)塊鏈中的每個部門節(jié)點都可獨立存儲相關(guān)資源，并依靠共識機制保證資源的一致性。共識機制是區(qū)塊鏈技術(shù)運行的核心環(huán)節(jié)，即通過所有用戶節(jié)點之間的融合達成共識，選擇和認定資源數(shù)據(jù)的有效性，保證在線學習資源的完整性。

3.3 在線學習資源智能管理

區(qū)塊鏈技術(shù)中的智能合約是一套以代碼形式定義的約定條件，合約的參與用戶將共同達成的承諾協(xié)議提前安裝到區(qū)塊鏈中，只要達到約定條件，系統(tǒng)就會觸發(fā)合約自動完成交易。基于區(qū)塊鏈技術(shù)，各部門相關(guān)資源建設(shè)者可以對在線學習資源的采集、存儲和訪問等預(yù)先定義好規(guī)則，形成特定的智能合約，等條件具備時則自動執(zhí)行在線學習資源的管理。在線學習資源不僅需要高配的軟硬件設(shè)施承載運行，而且管理和維護的工作量巨大。在線學習資源管理者可以融合區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)管控用戶，執(zhí)行制定好的智能合約，提高在線學習資源管理的智能化水平。例如：當用戶訪問資源時，區(qū)塊鏈系統(tǒng)自動調(diào)取資源給予反饋；有新資源寫入鏈中時，自動通知所有用戶驗證并備份；區(qū)塊鏈資源數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障時，自動發(fā)送信息聯(lián)系維護人員等。通過智能合約等技術(shù)，在線學習資源管理人員只要預(yù)先定義好規(guī)則和條款，當達到設(shè)定條件時，用戶的訪問便可自動運行，這極大促進了在線學習資源的共建共享。

3.4 在線學習資源開放共享

非對稱加密是區(qū)塊鏈系統(tǒng)安全的重要保障。存儲在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)信息是公開透明的，但用戶身份信息是高度加密的，這保證了數(shù)據(jù)的安全和個人的隱私。用戶節(jié)點的身份認證是開放大學在線學習資源開展服務(wù)的前提條件，某些條件下，用戶身份認證的不便會影響其權(quán)益的行使。開放大學的學生一般分布在不同的地方，對他們的身份識別相當煩瑣和困難。現(xiàn)實中為保護學校在線學習資源的數(shù)字版權(quán)，管理者通常將其使用權(quán)限設(shè)定為授權(quán)的IP地址范圍內(nèi)，這樣對于分散在各地的開大學生或出差在外的教師等則會因為無法通過校園網(wǎng)IP識別而被剝奪使用在線學習資源的權(quán)益。可以將師生身份信息存到區(qū)塊鏈中，為他們提供唯一的數(shù)字身份認證并授權(quán)，憑此數(shù)字身份可不受IP范圍限制自由訪問區(qū)塊鏈中學校的在線學習資源，這樣既可以保護資源的數(shù)字版權(quán)，又可以促進資源共享。

在線學習資源共享的最終目標是實現(xiàn)對資源的高效利用，在相關(guān)政策法規(guī)的指導(dǎo)和支持下，對在線學習資源各項權(quán)益進行有效保護可以更好地促進資源共享。在線學習資源使用過程中，資源數(shù)據(jù)的內(nèi)容篡改、非授權(quán)使用等會對資源擁有者的權(quán)益帶來損害。區(qū)塊鏈能夠?qū)⒃诰€學習資源元數(shù)據(jù)的使用情況詳細記錄下來，包括資源屬性、產(chǎn)權(quán)信息、流通信息及時間屬性等，保障數(shù)據(jù)的權(quán)威性，在一定程度上保證在線學習資源能夠被安全、可靠地使用。

4 結(jié)束語

區(qū)塊鏈技術(shù)將對人類生產(chǎn)和生活產(chǎn)生深遠影響。開放大學在線學習資源管理者應(yīng)充分認識區(qū)塊鏈技術(shù)廣闊的應(yīng)用前景，積極探索方法，勇于實踐建設(shè)，挖掘應(yīng)用潛力，探索在線學習資源與區(qū)塊鏈技術(shù)的深度融合，推動在線學習資源管理的創(chuàng)新發(fā)展。目前在技術(shù)層面上，區(qū)塊鏈的資源管理應(yīng)用還沒有直接可用的成熟產(chǎn)品。相比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可以用瀏覽器、APP等具體應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)信息的瀏覽、傳遞、交換和應(yīng)用，但區(qū)塊鏈明顯缺乏這類突破性的應(yīng)用程序。同時，在應(yīng)用區(qū)塊鏈過程中也有一些關(guān)鍵問題亟待解決，例如：如何對學校在線學習資源現(xiàn)有管理模式進行改造？如何順利遷移資源數(shù)據(jù)？如何實現(xiàn)學校在線學習資源管理在區(qū)塊鏈上的技術(shù)落地？

參考文獻

[1] 蔣紅.上海開放大學服務(wù)學習型城市建設(shè)的功能及

路徑研究[J].開放教育研究，2012，18（5）：31-36.

[2] 張世明，袁玥赟，彭雪峰.我國開放大學開放教育資

源可持續(xù)發(fā)展研究[J].中國電化教育，2020（8）：

119-126.

[3] 趙鳳梅.開放教育資源建設(shè)實踐的調(diào)查與研究：以廣

東開放大學體系為例[J].電大理工，2021（1）：69-74，78.

[4] 王瑞丹，趙啟陽，石蕾，等.面向科技資源管理與

共享服務(wù)的區(qū)塊鏈應(yīng)用模式研究[J].中國科技資源

導(dǎo)刊，2020，52（4）：61-69.

[5] 區(qū)塊鏈[EB/OL].（2020-10-22）[2021-6-24].https：//

baike.baidu.com/item/%E5%8C%BA%E5%9D%97%E9%93

%BE/13465666？fr=aladdin.

[6] 區(qū)塊鏈[EB/OL].（2021-06-03）[2021-6-24].https：//

baike.so.com/doc/7904080-8178175.html.

[7] 林虹萍.區(qū)塊鏈技術(shù)及在公共管理領(lǐng)域中的應(yīng)用初

探[J].南方農(nóng)機，2018，49（23）：31-32，37.

*項目來源：廣東省哲學社科規(guī)劃2020年度項目“基于同伴互評的在線學習評價機制設(shè)計與應(yīng)用研究”（項目編號：GD20XJY31）；廣州市哲學社科規(guī)劃2021年度課題“教學視頻中的教師呈現(xiàn)方式對學習過程和學習效果的影響”（課題編號：2021GZGJ159）。

作者：趙鳳梅，廣東開放大學信息化建設(shè)處，實驗師，研究方向為網(wǎng)絡(luò)教學、數(shù)字資源建設(shè)；何志斌、楊濤，廣東開放大學信息化建設(shè)處（510091）。