探討區塊鏈技術對計算機專業教學的影響與實踐①

黃麗麗

（江西環境工程職業學院，江西 贛州 341000）

隨著現代科技的高速發展，現已進入“互聯網+”時代，區塊鏈等先進技術已逐漸被應用到各行各業，教育事業在此形勢下開展創新變革工作，積極引進了區塊鏈等先進技術。相較于其他專業，計算機專業教學工作與先進技術的關系更緊密，在教學實踐期間，教師應從不同角度融入并應用區塊鏈技術，創新計算機專業教學工作，搭建高質量專業教學課堂。

一、區塊鏈技術的特征

從本質上來看，區塊鏈技術屬于分布式賬本系統，其通過一定時間順序排列信息，以此得到數據結構，同時借助共識機制改善魯棒性，并依靠密碼學內容提升數據安全程度。區塊鏈技術采用分布式存儲方式，將集中化數據信息分散至多臺獨立設備中進行存儲，分散安全風險。此外，基于共識機制，在多個設備節點之間建立一致性關系，為節點數據互通奠定了基礎，而共識機制以分布式共識算法為核心，根據節點結構構建一致性規格，用于保障網絡數據狀態。由此可見，對于區塊鏈技術而言，共識機制是確保功能實現的關鍵組件。區塊鏈作為當代先進技術手段，其優勢明顯，區塊鏈技術憑借自治性、開放性、不可篡改性、去中心化的特征而被廣泛應用在各行各業中。（1）自治性。在區塊鏈中，所應用的協議及規范均一致，可確保協議及規范在區塊鏈系統節點能夠自由且安全地自主完成數據交換，無須過度干預。（2）開放性。區塊鏈系統的開發代碼及底層代碼均透明化，開放程度高，在保障系統自治的同時，可實現信息數據公開共享。（3）不可篡改性。當信息數據上傳至網絡后，可由各節點設備進行驗證，將其納入區塊鏈，被寫入區塊鏈的信息數據將會永久存儲，且不可被修改。（4）去中心化。各個節點構成了區塊鏈，節點同時具備服務響應者、申請者的身份。此外，各節點之間相互信任，可自由交換數據，且地位平等。

二、計算機專業教學在區塊鏈技術作用下的影響變化

區塊鏈技術的應用可在一定程度上改善計算機專業教學工作，對教學活動產生正面影響。（1）處于區塊鏈系統結構內的信息數據安全性較高，在其“不可篡改性”特征的作用下，可避免計算機專業課程資源被篡改，保障了資源的有效性，且更改或添加信息時，相關數據需通過檢驗驗證，并按照特定時序納入區塊鏈，在此期間形成了信息記錄，實現了信息留痕，為后續數據追溯奠定了基礎，有利于保護資源版權，防止計算機專業課程資源被惡意盜用。（2）結合上述分析可見，區塊鏈技術具有開放性特征，計算機專業教師可將課件、微課視頻、題型試題、課程軟件等資源上傳至區塊鏈系統內，構建計算機專業電子資源庫，而各專業課程則為區塊鏈各節點，教師可根據自身需求建立獨立區塊，教學資源經共識機制驗證通過后，學習可依托于區塊鏈便捷化獲取信息資源，繼而大幅提升計算機專業教學質量及效率。（3）區塊鏈技術具有去中心化特征，各節點在系統內處于平等地位，在計算機專業教學期間，可將課程考核標準編寫為區塊鏈智能合約，在此基礎上，可設置多個專業課程區塊，下設期末測評、線上提問、課后作業、學習時間等模塊，當學生完成課程學習后，可依托區塊鏈技術及智能合約對學生學習表現進行綜合評分，在智能合約標準及節點地位平等性作用下，可精準化完成計算機專業學習認證與評價工作。（4）除借助區塊鏈技術革新計算機專業教學活動外，還可將區塊鏈技術納入教學管理系統中，用于升級教學管理系統功能，使計算機專業教學工作更為便捷。（5）區塊鏈技術不僅促進了計算機專業教學方法的創新，還在一定程度上影響了計算機專業課程體系，可以全面提升學生計算機技能水平，開闊學生視野，還可將區塊鏈技術內容滲透到計算機專業課程中，從編程語言、加密算法、數據結構等方面開展區塊鏈技術教學工作，確保計算機專業教學工作能夠與時俱進。

三、基于區塊鏈技術的計算機專業教學創新實踐路徑

（一）優化課程體系

區塊鏈技術優勢顯著，且技術程度較高，對于計算機專業而言，其不僅需依托區塊鏈技術改革創新教學方式，還可將區塊鏈技術融入計算機專業教學課程中，用于補充教學內容，幫助學生完善知識體系。

1.編程語言

借助編程語言，可將理論性區塊鏈切實轉化為技術應用層，現階段Golang（簡稱Go語言）為開發區塊鏈的主要編程語言，其具有垃圾回收功能，Go語言現已被廣泛應用。計算機專業教學之前，在教學Go語言前需帶領學生全面學習C語言知識，用于夯實基礎，并采用對比教學法，便于學生理解掌握。結合編程語法來看，Go語言數據類型豐富程度遠高于C語言，Go語言不僅具備條件判斷、循環功能，還實現了功能增強，但兩者函數格式存在一定差異。結合編程思想來看，C語言側重于過程，而Go語言更加強調對象，并在C語言基礎上新增了異常處理、反射、并發、接口等內容，可有效提升系統處理效率。因此，在新時代背景下，結合區塊鏈技術補充計算機專業教學內容是極有必要的，可進一步提升教學效果，使學生能夠通過計算機專業課程掌握更多技能知識。

2.數據結構

區塊鏈屬于鏈式數據結構，為提升學生的區塊鏈知識水平、開闊學生的視野，應開展數據結構課堂，在完善計算機專業課程體系的同時，帶領學生學習數據處理方法及存儲形式。區塊鏈技術數據存儲及驗證均建立在塊鏈式數據結構基礎上，各區塊內均記錄著特定時間內所發生的事件，是對區塊鏈條的共識，且通過區塊哈希指針的記錄而實現點對點的關聯，以此構成了塊鏈式數據結構。哈希指針具有地址存儲的功能，還可在存儲期間記錄結構體哈希值，通過哈希值判斷該結構體是否存在篡改現象。區塊鏈從宏觀角度上是由多個區塊共同構成的鏈式存儲結構，且各區塊存儲結構均呈樹狀，在該樹狀結構中，數據信息元素間的層次關系具有“一對多”特點，在該數據結構關系作用下，使區塊鏈內數據信息不可被篡改。區塊鏈作為當代先進技術之一，其已被應用到各行各業中，為確保計算機專業學生能夠進入社會，需將區塊鏈鏈式數據結構納入計算機專業課程體系中。

3.計算機網絡

通常情況下，區塊鏈具有多層結構，如應用層、合約層、激勵層、共識層、網絡層、數據層等，各層具備相對應的核心功能，且層次間協作互通，由此搭建了去中心化信任機制。從功能層次角度來看，區塊鏈與計算機網絡存在共通之處，計算機專業課程在實踐教學期間，可結合計算機網絡教學講授區塊鏈結構知識，使學生能夠掌握區塊鏈數據傳遞方式及作用，在明確區塊鏈層級關系基礎上帶領學生學習區塊鏈結構。區塊鏈主要借助P2P對等網絡構建底層網絡，屬于分布式通信方法，在計算機專業教學過程中，可將該部分區塊鏈知識融入“互聯網的組成”課程中，通過講解互聯網對等方式，使學生深入理解并掌握區塊鏈的去中心化結構。計算機網絡與區塊鏈均涉及節點通信傳播功能，其中區塊鏈技術主要包括Peer節點管理、地址管理、節點連接管理、Peer區塊同步協議，而計算機網絡則依托于TCP完成通信協議連接。在計算機專業教學期間，可帶領學生學習計算機網絡數據流服務、TCP報文格式、Peer網絡協議、消息格式等內容，同時滲透區塊鏈技術等知識點，使學生以對等協議為切入點切實了解區塊鏈技術內容，并通過該方式，借助區塊鏈技術完善計算機專業教學體系，增強教學實用性，提高計算機專業人才培養實效。

4.密碼學

結合上述分析可見，區塊鏈技術具有不可篡改性，而該特征功能的實現則主要依靠密碼學知識。對計算機專業而言，密碼學是重要課程之一，考慮到區塊鏈與密碼學知識間的關聯，故可將區塊鏈部分知識融入計算機專業密碼學課程中，當信息數據被融入區塊網絡中時，區塊鏈內各節點可借助時間戳及數字簽名驗證數據信息真偽。密碼學課程教學便于學生深入了解區塊鏈信息加密過程及密碼學技術的作用效果，基于區塊鏈展開密碼學教學活動時，可側重講授數字簽名及哈希函數，其中哈希函數更為關鍵。哈希函數具有顯著的隱匿性、抗碰撞性特征，輸入x與y，運用H（）哈希函數表示，若此時存在x≠y，H（x）=H（y），則可將其稱之為哈希碰撞。若區塊鏈內信息數據被篡改，則哈希值將會相對應地做出改變，由此提升了區塊鏈信息的安全性，在哈希函數作用下，區塊鏈技術具備了不可篡改特征。隱匿性是哈希函數的另一顯著性質，該特征主要表現為哈希函數的不可逆單向計算過程，而該特征實現的前提是區塊鏈具有足夠大且均勻的輸入空間，但在通常情況下輸入空間有限，此時區塊鏈多引入隨機數，在此基礎上導入輸入值，以此獲取哈希值。哈希函數是區塊鏈技術實現的重要內容，且為現代密碼學關鍵知識體系，因此，計算機專業課程教學期間必須重視哈希函數的教學工作。處于區塊鏈系統內的數據信息具有較高安全性，從區塊鏈結構角度來看，數據信息安全性還在一定程度上依靠數字簽名、非對稱密鑰加密技術，區塊鏈各節點內均具備私鑰與公鑰，私鑰、公鑰分別用于簽名、加密，在區塊鏈結構中，多應用公鑰認證、公鑰加密兩種方式構建非對稱加密系統，因此，計算機專業課程教學期間，可將哈希函數及加密算法作為重點內容。

（二）資源共享管理

區塊鏈技術具有共享性、不可篡改性、去中心化特征，將其應用到計算機專業教學中，可實現專業知識技能的共享性及安全性，對現有計算機專業教學資源、教學成果、案例庫進行梳理，按照區塊邏輯及特定時序重新排布，以此構建了一個共享性、便捷化的計算機專業教學區塊網絡，基于該區塊網絡，教師可更新教學資源，最大限度地發揮集體智慧，同時在區塊鏈分布式存儲網絡中，學生可便捷化自主學習，按照需求提取教學資源，采用區塊鏈點對點的方式銜接課程知識與學生，繼而有效提升計算機專業課程教學質量與效率。此外，可借助區塊鏈技術智能合約算法，設定教學資源提取標準，優化共識機制認證流程，構建高效化、智能化計算機專業學習空間，并可根據專業教學內容動態化生成并存儲資源，使計算機專業學習更便捷。

（三）打通學習場所

在現代化背景下，電子設備、移動互聯網規模化普及，學生學習場所不再僅限于教室，可借助網絡及移動互聯網學習與掌握計算機專業知識點，這就導致學生學習場所及學習場景表現出一定的分散性、去中心化特征。區塊鏈具有分布式結構，在計算機專業教學期間，可依托區塊鏈技術打造分布式學習場景，打破傳統教學服務的場地單一化局面，在區塊鏈網絡系統內，學生可隨時隨地學習，并可結合自身需求選擇學習知識，自主性較強。此外，在區塊鏈技術作用下，有效互通了多種教學場景，實現了課下非正式學習及課堂正式學習的融合，繼而搭建計算機專業個性化教學局面。借助區塊鏈網絡系統統一了計算機專業課程學習空間，在此學習空間內，教師可設定多個模塊節點，經共識機制驗證后上傳課程資源，由此搭建了多維度資源結構，便于學生自主學習，將固態化教學模式轉變為動態化教學過程。

（四）學習成果評估

區塊鏈具有一致性協議及規范，計算機專業課程教學期間，可在師生間構建教學評估網絡，基于區塊鏈技術記錄學生學習時序特征、學習過程、認知過程及基本信息，并借助分布式存儲方法，將所采集到的學習數據記錄至教學平臺系統內。學生的學習數據可在加密算法作用下保障安全，避免非法篡改，并可將該學習信息及成果評估結果在特定范圍內共享，用于展示學生的成績及技能，為計算機專業學習成果的反饋與利用奠定基礎?；趨^塊鏈技術開展學生學習成果評估時，可設定多個評價區塊，從不同角度記錄學生的表現情況，在此期間，可將計算機專業知識掌握標準編寫為區塊鏈智能合約，并設定多個學習等級，用于量化學生學習成果。相較于傳統計算機專業教學評價評估工作，基于區塊鏈技術的教學評價工作更為便捷、高效，且學生在計算機專業教學區塊內的所有學習過程均可被記錄，使學習成果評價依據更為全面，繼而提升了教學評價工作的精準性及可靠性。

綜上所述，區塊鏈技術優勢顯著，可加速計算機專業教學工作的創新改革步伐，結合實踐來看，區塊鏈技術現已對計算機專業教學產生了一定的影響，必須予以重視。在教學實踐期間，可依托區塊鏈技術改革專業課程，加強專業資源管理，并可打通學習場所，使學生借助各類電子設備學習課程知識，大幅提升課程教學效率。此外，還可用于專業學習成果評估，對學生學習產生一定的督促效果。