基于區塊鏈的教師繼續教育生態系統構建研究

孫全黨 靳瑞霞 張恩

摘? 要? 基于區塊鏈分布式賬本、共識機制、智能合約、時間戳、非對稱加密算法等技術，構建基于區塊聯盟鏈的省域內中小學教師繼續教育生態系統，實現省域內各級教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等聯盟鏈內各節點成員，數字教育資源的透明記賬及全量存儲、審核及認證、智能交易及管理、溯源及信任背書、數據及信息加密等共建共享活動；保障聯盟鏈內各節點成員學習成果的真實可靠，達成鏈內學習成果的積累、互認、管理及安全等；并通過構建基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育激勵機制，促進聯盟鏈內各節點成員共建共享及學習成果積累、互認的參與度。多措并舉，提升中小學教師繼續教育質量，促進中小學教師的生態型成長，助推中小學教育的數字轉型。

關鍵詞? 區塊鏈技術；中小學教師；繼續教育生態系統；數字教育資源

中圖分類號：G652? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）10-0021-06

Research on Construction of Teacher Conti-nuing Education Ecosystem Based on Block Chain//SUN Quandang1， JIN Ruixia2， ZHANG En3

Abstract? Based on block chain distributed ledger，?consensus mechanism， smart contract， time stamp， asymmetric encryption algorithm and other techno-logies， the architecture of provincial continuing education ecosystem for primary and secondary school?teachers based on block alliance chain is con-structed to realize the transparent bookkeeping and full storage， audit and certification， intelligent transaction and management， traceability and trust endorsement， data and information encryption and other co-building and sharing activities of digital education resources by provincial and municipal edu-cation administrative departments， normal colleges and other relevant training institutions， primary and secondary schools and other node members in the?alliance chain; Ensure the authenticity and relia-bility of the learning results of each node member?in the alliance chain， and achieve the accumulation， mutual recognition， management and security of the learning results within the chain; In addition， by building an incentive mechanism for the continuing education of primary and secondary school teachers based on block chain technology， the joint construc-tion and sharing of each node member in the alliance chain， as well as the accumulation and mutual recog-nition of learning results， can be guaranteed. Mul-tiple measures should be taken to improve the qua-lity of continuing education for primary and se-condary school teachers， promote the ecological growth of primary and secondary school teachers， and?boost the digital transformation of primary and se-condary education.

Key words? block chain technology; primary and secon-dary school teachers; continuing education ecosys-tem; digital education resources

Authors address

1? College of Software， Henan Normal University，?? ?Xinxiang， Henan， China， 453007

2? College of Intelligent Medical Engineering， Sanquan? ?Medical College， Xinxiang， Henan， China， 453007

3? College of Computer and Information Engineering，?? ?Henan Normal University， Xinxiang， Henan， China，?? ?453007

0? 引言

《中國教育現代化2035》印發以來，我國教育改革進入了“融合創新、智能引領”的新時期，特別是“停課不停教、停課不停學”全線上教學的順利開展，中小學教師的現代化教學能力邁上了新的臺階。然而，智慧教育、開放教育等新教育模式不斷涌現，給一線中小學教師基于現代化教學素質及能力提升的繼續教育工作帶來巨大挑戰。2022年2月，《教育部2022年工作要點》提出實施教育數字化戰略行動；2022年3月，《國家中小學智慧教育平臺建設與應用方案》正式發布[1]，要求根據“需求牽引、共建共享、育人為本、集成創新”的基本原則，建設中小學智慧教育平臺數字化教育資源。在此背景下，中小學教師繼續教育網絡平臺缺乏互通、數字教育資源難以共建共享、學習軌跡記錄與學分認證存在信任危機等問題更加凸顯。

教育部發布的《教育信息化2.0行動計劃》指出：“積極探索基于區塊鏈、大數據等新技術的智能學習效果記錄、轉移、交換、認證等有效方式，形成泛在化、智能化學習體系”[2]。基于此，本研究基于生態學角度，引入區塊鏈技術，提升中小學教師現代化教學能力培養相關數字教育資源共建共享力度，提高中小學教師繼續教育學習成果認證的信度和效度，以便于深化中小學教師繼續教育終身化體系構建及實踐，推進中小學教師繼續教育生態建設良性發展。

1? 基于區塊鏈技術的省域中小學教師繼續教育生態系統架構

美國哥倫比亞大學師范學院院長勞倫斯·克雷明于1976年在《公共教育》一書中正式提出“教育生態學（Ecology of Education）”一詞。楊茜[3]認為“生態型生命”具有“群體性、和諧的、多元的、可持續的”等發展特性，使生命呈現出生機與生長性的特征。因此，構建開放的、自組織的、學習型的省域教師繼續教育生態系統，能夠幫助省域內中小學教師不斷拓展自身知識素質、改善能力結構，提升自身現代化教學能力。

中國信通院《區塊鏈白皮書（2019年）》指出：“區塊鏈是一種由多方共同維護，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，能夠實現數據一致存儲、難以篡改、防止抵賴的分布式賬本技術（Distributed Ledger Technology）”，具有“去中心化、開放性、自治性、信息不可篡改和匿名性”等基本特征[4]。區塊鏈涵蓋“分布式記賬、共識機制、智能合約、時間戳、非對稱加密算法”等技術，通常可分為公共鏈、聯盟鏈、私有鏈三種形式：

1）公共鏈中各節點可以自由加入，節點之間依據平臺規則平等地進行數據的讀寫、驗證等操作；

2）聯盟鏈中各節點需經過審核才能加入，各節點依據節點具體權限分為審核節點、參與節點兩種類型；

3）私有鏈是一種內部區塊鏈應用，具有非公開性的特點[5]。

基于以上教育生態學及區塊鏈理論，構建基于區塊聯盟鏈的省域中小學教師繼續教育生態系統架構，具體設計思路如圖1所示。省域中小學教師繼續教育生態系統采用區塊鏈聯盟鏈平臺架構，重點建設省域中小學教師繼續教育聯盟鏈，下設省級審核節點及市級審核節點，省級管理審核節點負責審核市級子聯盟節點的加入與管理，市級管理審核節點負責審核教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等私有鏈節點成員加入與管理。平臺內部采用區塊鏈的“分布式記賬、共識機制、智能合約、時間戳、非對稱加密算法”等技術，構建數字教育資源共建共享、學習成果認證監管模型，提升中小學教師繼續教育質量。從教育生態學角度來說，省域中小學教師繼續教育聯盟屬于一個教育生態系統，市級子聯盟及各私有鏈構成系統內部的群落生態，群落內部各成員之間相互平衡、競爭與協同，形成該系統的良性循環。

2? 基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育數字教育資源共建共享

2.1? 中小學教師繼續教育數字教育資源共建共享問題分析

教育部《國家教育資源公共服務平臺教育資源審查辦法（暫行）》將平臺征集的資源劃分為教學素材、教學課件、網絡課程、虛擬仿真系統、教育游戲、教學案例、數字圖書、數字教材、教學工具、學習網站等十類[6]。在此基礎上，本研究通過深入分析中小學教師繼續教育實踐，認為中小學教師培養的數字教育資源應涵蓋教學素材、教學課件、教學案例、網絡課程、學習網站、數字教材、數字圖書、虛擬仿真系統、教研項目、教研論文、研究報告、研究成果等類別。而且，在本研究的調研過程中發現，中小學教師培養數字教育資源共建共享存在以下主要問題：

1）中小學教師繼續教育多以任務方式下達，側重于數字教育資源的標準化及數量化，不能滿足中小學教師個性化學習需求；

2）中小學教師培養數字教育資源供給方包含省、市、縣教育主管部門、師范院校、中小學校、社會參與方等各個主體，但除省級教育資源外，其他各類教育資源由于知識產權保護等問題，共建共享度較低；

3）中小學教師培養數字教育資源建設缺乏持續建設的驅動力。

2.2? 基于區塊鏈的中小學教師繼續教育數字教育資源共建共享模型

針對以上問題，依托于“省域中小學教師繼續教育生態系統”構建及發展理念，基于區塊鏈分布式賬本、共識機制、智能合約、時間戳、非對稱加密算法等技術，構建中小學教師繼續教育數字教育資源共建共享模型，如圖2所示。

2.2.1? 基于分布式記賬技術的數字教育資源透明記賬及全量存儲

區塊鏈分布式賬本技術采用點對點模式（P2P，Peer to Peer），依靠分布式網絡中的用戶節點傳輸與交換數據，并進行分布式記賬[7]。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺，利用區塊鏈分布式賬本技術，一方面，實現省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等聯盟鏈內各單個節點數據的分布式記錄，為鏈內數字教育資源流通備檔提供透明化“賬本”，保障鏈內各用戶節點數字教育資源上傳、發布的真實、可靠性及下載應用的不可篡改性；另一方面，利用分布式記賬技術的去中心化（沒有中心服務器）特征，實現鏈內數字教育資源鏈接及其交易數據的全量存儲，鏈內節點與節點之間通過點對點傳播方式實現資源共享，節省大量中介資金的支出，降低運營成本，推動中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺內數字教育資源的共建共享。

2.2.2? 基于區塊鏈共識機制的數字教育資源審核及認證

區塊鏈作為一種去中心化的分布式記賬系統，保障系統內各服務器節點對鏈內數據及信息處理達成一致是關鍵。區塊鏈內促進各個節點達成一致的策略和方法被稱作共識機制（算法）。目前，區塊鏈常用的共識機制（算法）包括工作量證明機制（Proof of Work，POW）、權益證明機制（Proof of Stak，POS）、股份授權證明機制（Delegated Proof-of-Stake，DPOS）、實用拜占庭容錯（Prac-tical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）等。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺利用區塊鏈共識機制，一方面可以實現對省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等聯盟鏈各節點的共建共享教育資源進行審核、認證、淘汰，為促進鏈內教育資源的流轉共享奠定基礎；另一方面可以實現對鏈內各節點教育資源上傳、優化、下載應用等參與活動進行有效監管并通過資源確權、數字徽章、貢獻值積分核算等方式激勵聯盟鏈內各節點的參與熱情，促進教育資源共建共享。

2.2.3? 基于區塊鏈智能合約的數字教育資源智能交易及管理

區塊鏈智能合約是一種無需中介、自我驗證、自動執行合約條款的計算機交易協議[8]，除了具有區塊鏈技術的去中心化、去信任、不可篡改等特性以外，還具有可編程性，可以嵌入區塊鏈內的信息交換、價值轉移和資產管理中，達到保障區塊鏈運維的可靠性、高效性及安全運行的目的。利用區塊鏈智能合約，中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺可以通過聯盟鏈內預先定義好的教育資源共建共享規則和程序，實現聯盟鏈內省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等各節點教育資源共建共享交易的智能化，以及基于智能合約的數字徽章賦值、貢獻值積分積累交換等方式的數字教育資源共建共享交易有效流轉；還可以利用智能合約的去中心化、去信任、不可篡改性以及基于智能合約的交易全網廣播操作，實現對聯盟鏈內數字教育資源共建活動的有效監管，提高鏈內數字教育資源交易的信用度及管理的自治化。

2.2.4? 基于區塊鏈時間戳的數字教育資源版權溯源及信任背書

時間戳是一份數據、信息存在或發生時間點的完整、可驗證的數據證明。區塊鏈時間戳可實現鏈內數據、信息的時間信息記錄及監測，使鏈內數據、信息具備不可預測、偽造、銷毀及修改的特性，從而保障了時間戳的權威。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺利用區塊鏈時間戳記錄及監測聯盟鏈內省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等各節點，上傳、發布以及交易數字教育資源的時間信息，幫助聯盟鏈內各節點達成信任背書，提高聯盟節點成員的信任度；還可以實現對聯盟鏈內數字教育資源共建共享進行溯源，實現中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺內數字教育資源的知識產權保護、共建共享監管等。

2.2.5? 基于區塊鏈非對稱加密算法的登錄認證及數據、信息加密

非對稱加密算法的加密和解密使用公鑰、私鑰一對密鑰，而且在通信前不需要先同步密鑰，可以避免密鑰泄露引發的信息盜取風險。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺應用非對稱加密算法，可以增強聯盟鏈內各節點之間數字教育資源點對點式共建共享交易的安全性，還可以實現聯盟鏈內各節點的登錄認證以及鏈內數字教育資源及其交易信息的信息加密、數字簽名等。

3? 基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育學習成果認證及激勵

3.1? 基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育成果認證模型構建

《教育部關于大力加強中小學教師培訓工作的意見》要求在職教師每五年累計非學歷繼續教育時間不少于360學時，而教師的繼續教育學時累計跟其教學成果認證直接相關。目前，中小學教師的國培、省培及學歷型繼續教育的學習成果認證標準統一，能夠順利積累繼續教育學時。但教師參與的校級教研、校際教師工坊、網絡課程自主學習等活動，產生的學習成果由于缺乏統一標準較難積累繼續教育學時，導致教師被動參與各類培訓活動，成長值域低的狀態。基于此，引入區塊鏈技術，構建中小學教師繼續教育成果認證管理模型，為中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺中非正式學習成果的認證提供有效的技術支撐。

圖3所示的基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育成果認證模型的構建及應用，可以在一定程度上解決中小學教師繼續教育過程中學習成果的積累及認證問題。主要體現在以下幾個方面。

3.1.1? 時間戳溯源保障鏈內學習成果真實可靠

區塊鏈時間戳作為按一定順序連接而成的特殊鏈式數據結構，可以全程、完整記錄中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺內，省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等節點各成員的學習記錄和學習數據產生的時間節點，而且不易被篡改。在學習成果需要認證時，區塊鏈時間戳可隨時快速完成相關溯源及查證，從而有效規避鏈內各節點成員虛報學習記錄、學習數據等行為，保障了學習成果的透明、公開，使鏈內學習成果具備真實性和可靠性。

3.1.2? 共識機制保障聯盟鏈內學習成果的積累及互認

共識機制是一種區塊鏈中各個節點達成一致的策略和方法。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺利用區塊鏈共識機制，幫助聯盟鏈內各節點成員對國培、省培及學歷型繼續教育外的其他類型學習成果進行驗證及認證。目前，比較常用的方法是利用共識機制中的投票算法生成聯盟鏈內的認證的“管理（領導）”節點，負責接收、排序并生成區塊鏈中的認證記錄新區塊[9]。在學習成果認證過程中，這一認證記錄新區塊由聯盟鏈內其他成員節點進行驗證，在多數節點達成驗證共識情況下，由各節點將學習成果認證結果記入自身區塊鏈賬本中，最終達成聯盟鏈內各節點間的學習成果的積累及互認。

3.1.3? 加密算法及智能合約保障鏈內學習成果管理及安全

中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺，利用區塊鏈非對稱加密算法及智能合約，保障鏈內學習成果認證及管理數據的安全性和私密性。首先，在區塊鏈聯盟鏈內各節點，中小學教師在加入區塊鏈網絡時需要進行注冊，提交獨一無二的身份信息，區塊聯盟鏈采用非對稱加密技術對身份信息及其學習信息進行加密，提高中小學教師學習成果記錄及查詢過程的安全性和公平性；其次，利用智能合約可以監管中小學教師的身份信息和學習成果記錄信息，完成聯盟鏈內各節點中小學教師學習信息與學習成果的匹配。而且，當有查詢申請時，對應的智能合約還可以依據查詢者相應的身份給予不同的查詢權限。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺利用加密算法及智能合約實現對學習成果的監管，可以非常便捷地管理區塊聯盟鏈內各節點內的中小學教師的過去的學習經歷、學習過程及學習成果積累情況，更深入地了解該中小學教師繼續教育的開展情況及具體人才培養效果，從而探索中小學教師繼續教育的路徑與方法。

3.2? 基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育激勵機制

激勵機制是指運用多種激勵方法促使組織者、參與者高效率協同合作、完成目的，達到利益最大化[10]。一個完善的生態系統必須具備優質的激勵機制，才能促進生態系統的良性發展。基于區塊鏈分布式賬本、共識機制、智能合約、時間戳、非對稱加密算法等技術，可以在區塊聯盟鏈內實現基于信譽積累的激勵機制、基于交易積累的激勵機制、基于質量貢獻的激勵機制等的有效實施，并保障信譽積累、交易積累、質量貢獻的公開、透明。中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺通過區塊鏈激勵機制，應用數字徽章、貢獻值、榮譽值積累及兌換交易等方式，在區塊鏈可以提升聯盟鏈內省級、市級各教育行政部門、師范院校等相關培訓機構、中小學校等節點成員對數字教育資源共建共享及學習成果積累、互認的參與度，從而推動中小學教師繼續教育區塊聯盟鏈平臺持續性、生態化發展。基于區塊鏈技術的中小學教師繼續教育激勵機制具體運行模式如圖4所示。

4? 結束語

利用區塊鏈分布式賬本、時間戳、共識機制、智能合約、非對稱加密算法等技術，將區塊鏈與中小學教師繼續教育相結合，在保護知識產權的同時，推動優質資源共享，實現中小學教師繼續教育數字教育資源庫建設的良性發展。同時，利用區塊鏈構建中小學教育繼續教育學習成果認證模型及激勵模型，推動中小學教師積極參與各類教研、網絡課程自主學習活動，在信息化時代促進中小學教師的生態型成長，提升其教學工作能力及素養，從而助推中小學教育的數字轉型，實現中小學教育數字化建設的良性發展。

5? 參考文獻

[1] 建設國家中小學智慧教育平臺 豐富優質資源 強化應用服務[EB/OL].（2022-03-03）[2022-03-15].https：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202203/t20220303_604182.html.

[2] 教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[A/OL]（2018-04-25）[2020-01-15].https：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

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[7] 靳瑞霞，孫全黨，秦磊勇.基于區塊鏈技術的高校數字教育資源共創共享生態系統構建[J].中國教育信息化，2021（23）：53-58.

[8] 歐陽麗煒，王帥，袁勇，等.智能合約：架構及進展[J].自動化學報，2019，45（3）：445-457.

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