區塊鏈在高職院校智慧校園建設中的應用探索

【摘要】本文指出高職院校作為培養技術型人才的搖籃，在進行智慧校園建設時，不僅需要考慮如何建設校園的硬件設施、軟件設施，而且要考慮如何構建校園信息系統、數字圖書館以及在線學習平臺等，認為區塊鏈技術作為一種去中心化、去信任化的加密技術，在數據共享和隱私保護方面具有顯著優勢，提出利用區塊鏈技術優化高職院校智慧校園建設的思路，以期為高職院校智慧校園建設提供參考。

【關鍵詞】區塊鏈 智慧校園建設 高職院校

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）21-0096-04

隨著信息技術的不斷發展，智慧校園的概念逐漸深入人心。智慧校園建設是高職院校信息化建設的重要組成部分，而智慧校園的建設離不開區塊鏈技術。高職院校智慧校園建設應從校園信息共享、智能教學管理、移動教學平臺、智慧教學環境、安全評價體系等方面入手，加強區塊鏈技術在高職院校智慧校園建設中的應用，從而提高教育信息化程度。

一、區塊鏈簡述

（一）區塊鏈技術

區塊鏈（Blockchain）是由一串按照時間順序發生的數據塊組成，每一個數據塊中包含了一條被稱為“區塊”的數據記錄，每一個區塊都包含了當前區塊中的全部數據信息，因此所有區塊就形成了一本“大賬本”。而區塊鏈技術就是利用密碼學原理將一本“大賬本”分成許多“小賬本”，每本“小賬本”都包含了當前所有區塊的信息，形成一個“記賬網絡”。因為區塊鏈是完全去中心化的，每個人都可以參與到“記賬”過程中，所以如果在某個節點出現錯誤數據或者信息丟失等情況時，其他節點可以及時發現，并且通過時間戳等方式記錄到當前節點上（曹徐豐，2020）。每一個節點都可以對數據進行驗證，保證信息的安全性。

（二）區塊鏈的特點

1.去中心化

在傳統的中心化系統中，數據由中心服務器管理，通過中心服務器可以獲得其他節點的數據，而各節點則可以讀取或下載其他節點的數據。在此中心化管理模式下，數據可以被修改、刪除，而其他節點只能看到自己的數據。區塊鏈技術利用智能合約對數據進行管理，由參與系統運行的所有節點共同維護和監督數據的存儲和交易過程，任何用戶都可以對數據進行查詢、修改和刪除。由于節點都是基于信任而加入系統運行的，因此整個系統具有較強的可靠性和穩定性。

2.分布式

區塊鏈技術通過分布式存儲以保證數據的安全和隱私。在區塊鏈系統中，所有節點都可以通過挖礦等方式獲得獎勵。這些節點不是完全孤立的，而是彼此相連，形成一個網狀結構。這個網狀結構中的每個節點都是對等的，每個節點都有完整的私鑰。因此，每個節點都可以在區塊鏈中使用自己的私鑰進行數據的操作和交易。所有節點之間沒有中心化的組織或機構，數據傳輸通過P2P網絡實現。

3.可追溯性

智慧校園中的數據主要由用戶或機構持有，所有人都可以訪問這些數據，但是這些數據只有在特定的條件下才能被訪問。例如，當用戶進入圖書館時，系統會記錄用戶的身份信息，并將相關信息發送到圖書館服務器上；當用戶離開圖書館時，系統會自動將用戶身份信息從數據庫中刪除。因此，數據的可追溯性是由中心化機構決定的。

4.匿名性

區塊鏈技術中的哈希值通過數字簽名來確認數據的有效性，由于每一個數據塊都有對應的哈希值，因此從理論上講，任何一個節點都無法偽造其身份和簽名，區塊鏈的匿名性也由此體現。當使用者輸入姓名時，只能顯示該用戶名對應的哈希值，而不能知道其真實身份；當使用者輸入銀行卡號時，只能顯示該銀行的賬戶余額，而無法知道其真實身份。匿名性為用戶提供了更為私密的數據存儲方式，為用戶在保護隱私的前提下進行信息共享和交流提供更多可能性。

（三）區塊鏈的形態

區塊鏈有3種形態：公有鏈、私有鏈、聯盟鏈（如表1所示）。公有鏈指任何人都可以訪問的區塊鏈，一般由權威機構運營；私有鏈指除持有節點以外的任何人都可以訪問的區塊鏈，一般由單個組織或者個人運營；聯盟鏈指由多個組織或個人運營，其中一家或多家組織占有節點資源，其他組織或者個人共享數據，由參與成員共同維護的區塊鏈。公有鏈是一種完全開放的區塊鏈系統，任何人都可以加入并使用它，因此其安全性、可靠性、可擴展性均較高；私有鏈是指某些公司或機構運營的區塊鏈，其安全性和可靠性較高，但其擴展性相對較低。

二、區塊鏈應用于智慧校園的優勢

第一，基于去中心化的網絡環境，實現信息的高度透明和安全共享。在中心化網絡中，每個節點都會主動將自己掌握的信息發送到其他節點，導致每個節點都只掌握部分信息，而非完整的整體數據（李燕峰、劉亞男，2021）。例如，當前學校的教師信息和學生信息一般存放在各自的計算機中，每位教師的計算機中都存放有學生的姓名、學籍、班級、成績等基本信息，而學生的基本信息也存放在自己的計算機中，數據是碎片化的，無法實現高度透明。而區塊鏈技術則不存在上述問題，其利用分布式計算技術可以將數據全部寫入一個分布式網絡中，每個節點都有完整的數據庫備份。因此，每個節點均可以輕松獲得完整的數據，且系統具有高度透明性。此外，該系統還可以實現安全共享，從而避免出現“數據孤島”現象。

第二，基于共享賬本實現去中心化管理，提高工作效率。高職院校的各個職能部門都可以基于區塊鏈技術實現去中心化管理，其共享的賬本由各職能部門共同維護，各職能部門只需要維護各自的賬本就可以實現對所有賬本的更新與維護，區塊鏈技術具有的去中心化特性，可以避免職能部門之間出現相互扯皮、推諉責任等問題，從而提高工作效率。

第三，基于共識算法，保證數據存儲和共享的安全性。在智慧校園建設過程中，區塊鏈技術可以應用于各個層面，從校園基礎設施、辦公自動化到教學資源和學生管理等各個方面。通過區塊鏈技術，可以有效避免中心化管理模式下的數據存儲和共享安全問題，可以保證數據的安全性、完整性、隱私性以及可追溯性。此外，基于區塊鏈技術的共識算法可以保證各個節點按照相同的規則進行數據處理，避免因采用不同的規則而導致數據處理結果不一致的情況發生，從而保證數據在存儲和共享時的安全性。因此，高職院校可將區塊鏈技術應用于智慧校園建設中，利用區塊鏈技術構建智慧校園管理平臺。

第四，基于智能合約，保障合約執行效率。區塊鏈技術可以實現智能合約的自動執行，提高了合同執行效率。智能合約是指根據事先約定好的條件和規則自動執行的合約。與傳統合同相比，智能合約更具靈活性和開放性，也更加透明和可信。在區塊鏈技術環境下，可以對交易雙方達成共識的智能合約進行編程，將雙方的權利、義務、責任等以代碼的形式表達出來，一旦滿足條件就會自動執行（杜運潮、鄧豪瀛，2022）。例如，當某學生在網絡上購物時，商家通過系統向其發送一個智能合約，要求學生必須完成某一特定任務才能獲得相應獎勵。當學生完成任務時，系統就會自動從商家賬戶中扣除相應的獎勵金并將其發送給學生。當有新的用戶加入時，該交易又會重新執行。

三、區塊鏈應用于智慧校園建設的策略

（一）基于區塊鏈技術的智慧校園構建思路

智慧校園是以物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術為基礎，以智能管理、智慧服務和智慧學習為目標，將信息技術、大數據技術、人工智能技術等與教育教學深度融合，通過智能感知、實時交互、動態分析和深度挖掘，為師生提供智能化、個性化的服務與支持，以實現對教育教學全過程的高效管理和科學決策，平臺構架如圖1所示。

（二）建立去中心化教育教學體系

通過區塊鏈技術可以實現教學資源的共享，教師、學生、學校之間可以通過區塊鏈進行交互，并獲得相應的激勵。基于此，可以構建去中心化的教育教學體系，教師和學生是教育教學活動的主體，學校作為教育教學活動的組織者、管理者和服務提供者，是信息數據的提供者。學校內部根據學校特點建立去中心化的教育教學體系，在這個體系中，教師可以將自己在互聯網上收集到的優質教育資源上傳到平臺上，學生可以根據自己的需求在平臺上尋找相關資源。在這個過程中，學生通過參與活動和學習獲得相應的獎勵。學校還可以通過區塊鏈技術對這些數據進行存儲和管理，并利用區塊鏈對這些數據進行驗證和確權，最終實現學校信息共享、知識產權保護、成果轉讓等功能。

1.基于區塊鏈的學歷學位證書認證平臺

學歷學位證書的認證是智慧校園建設的重要組成部分，是維護教育教學秩序、提升人才培養質量的重要環節。通過建立基于區塊鏈的學歷學位證書認證平臺，可以實現對學生在不同教育階段的學習成果、學習經歷、教學過程、學術成果等信息進行確權和保護，同時為學生提供更多個性化的服務，讓學生獲得更優質的教育（謝旭東，2021）。建立基于區塊鏈的學歷學位認證平臺的步驟如下。

首先，確定平臺的架構。一般而言，這個平臺應該是一個分布式的網絡，其中包含了眾多的節點。每個節點都保存著完整的區塊鏈信息，其中包括所有的學歷學位信息。其次，設定區塊鏈的規則。這些規則決定什么樣的交易（在此，交易指的是學歷學位信息的添加、更改等操作）可以被接受，以及如何對這些交易進行確認。通常情況下，這些規則的設定需要足夠嚴格，以防止信息的篡改和偽造。再次，與其他高職院校開展合作，將這些學校的學歷學位信息錄入區塊鏈中。這一步需要其他高職院校的積極配合，因為需要相關學校提供學歷學位信息，并允許這些信息被存儲在區塊鏈上。同時，向企業和其他可能需要驗證學歷學位信息的機構推廣認證平臺，讓其了解并接受這種新的驗證方式，從而使得平臺能夠實際運作起來。最后，為保障學生的隱私，需要設定一套完整的權限管理系統，以確定誰可以查看區塊鏈上的哪些信息。

2.基于區塊鏈的在線學習學分銀行平臺

學分銀行是一種新型的學分累計和認證制度，在這種制度下，學生在學習過程中通過完成規定的課程學習、實踐實習和論文答辯等活動，可以獲得一定的學分。因為學生在學習過程中其所學知識與技能的相關性、難易程度等各不相同，所以學生在學習過程中獲得的學分也存在差異。為了確保學分銀行的公正性和公平性，可以利用區塊鏈技術建立基于區塊鏈的在線學習學分銀行平臺。建立基于區塊鏈的在線學習學分銀行平臺的步驟如下。

首先，確定平臺的框架，選擇適合的區塊鏈類型，如公有鏈、聯盟鏈或私有鏈，根據平臺的數據安全性、透明性和可擴展性需求進行選擇。其次，設計學分銀行的操作規則，包括學分的獲取、流通和消費等，并將這些規則編碼為智能合約，使之自動化運行；聯合教育機構、課程提供者和學生，將其身份信息和相關證明材料上鏈，同時以智能合約的形式記錄學分的賺取和使用情況；進行平臺推廣，向學生、教育機構和潛在雇主展示平臺優點，比如提高學分管理的效率和透明度、減少欺詐行為等。最后，為保護用戶隱私和數據安全，應設計相應的權限管理機制，只有授權的用戶才能訪問和操作相關數據。

（三）建立智能化政務管理系統

在高職院校智慧校園建設中，智能化政務管理系統的建立是智慧校園建設的重要環節，是實現“數據”向“知識”轉變的重要途徑。區塊鏈具有分布式數據存儲、共識機制、加密算法等技術特性，可以實現政務管理系統中數據的安全存儲，并且能夠將數據進行加密。例如，在學校信息化管理中，可以利用區塊鏈技術建立智能化政務管理系統，將校園內的各種信息數據存儲到區塊鏈上，利用區塊鏈技術對這些數據進行加密和存儲，防止數據泄露和篡改。智能化政務管理系統還可以將這些數據進行分享和共享。例如，在教師外出進修、外出培訓時，學校可以利用區塊鏈技術將教師在外參加培訓、學習的相關信息存儲到區塊鏈上，從而實現信息共享。

（四）建立學生主體智慧生活系統

學生是高職院校教學活動的主體，智慧校園的建設要以學生為中心。在區塊鏈技術的支持下，學生可以通過手機或者平板電腦等移動終端完成個人學習任務。例如，在學習時，學生可以通過移動終端查詢學習進度、教師視頻講解等；在生活中，學生可以通過手機或平板電腦等移動終端進行門禁簽到、餐廳消費、校園活動等（常明杰，2022）。如圖2所示，學生可以根據自己的需要和喜好自由選擇學習內容和方式，從而實現真正的自主學習。

（五）智慧校園評價指標體系

為客觀、全面地反映智慧校園建設成效，高職院校可以構建以“基礎設施建設”“數字創新建設”為一級指標，以“人才培養”“資源共享”“數據治理與安全保障”為二級指標的智慧校園評價指標體系。智慧校園評價指標體系的建立是一個循序漸進的過程，需要遵循以下原則：一是要客觀反映智慧校園建設成效，能有效反映建設過程中遇到的問題，要符合高職教育需要；二是要充分考慮不同專業、不同發展階段等因素；三是要體現時代特色、高職教育特色和高職院校特色。

區塊鏈技術在高職院校智慧校園建設中的應用，有助于解決傳統智慧校園建設中存在的數據孤島問題，有助于提升智慧校園的信息安全保障能力，有助于實現智慧校園數據的可信傳遞和共享，有助于完善高職院校智慧校園評價機制。此外，將區塊鏈技術應用到高職院校智慧校園建設中還可以提高智慧校園服務能力，降低運營成本和風險，為高職院校智慧校園建設提供保障。

參考文獻

［1］曹徐豐.基于區塊鏈技術的學生綜合素質評價信任體系構建研究［J］.中國教育技術裝備，2020（3）.

［2］李燕峰，劉亞男.高等教育數據治理領域的區塊鏈融合研究［J］.中國教育信息化（高教職教），2021（9）.

［3］杜運潮，鄧豪瀛.基于區塊鏈技術的高校管理會計人才培養模式及對策［J］.寧波工程學院學報，2022（3）.

［4］謝旭東.區塊鏈技術與高等職業教育融合發展路徑研究［J］.信息系統工程，2021（10）.

［5］常明杰.高職高專智慧校園建設探索與思考［J］.邯鄲職業技術學院學報，2022（2）.

注：本文系2022年度廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目“基于區塊鏈的高校智慧黨建平臺設計與實現”（2022KY1462）的研究成果。

作者簡介：張柳（1985— ），廣西隆安人，本科，講師、信息系統項目管理師，研究方向為計算機技術。

（責編 雷 靖）