毛新康　邢思敏

摘要：探討信息化時(shí)代教育數(shù)據(jù)共享的有效方法，針對(duì)建立教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)分析。首先介紹教育數(shù)據(jù)領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)用邏輯，夯實(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域運(yùn)用的基礎(chǔ)。其次討論區(qū)塊鏈技術(shù)與教育數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀，分別從層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)部署、上鏈處理、應(yīng)用場(chǎng)景四方面總結(jié)設(shè)計(jì)方案，最后總結(jié)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用前景。明確認(rèn)識(shí)教育數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要性，旨在全面實(shí)現(xiàn)教育信息化發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù)；教育數(shù)據(jù)；共享平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）34-0057-03

當(dāng)代社會(huì)進(jìn)入智能化時(shí)代，教育行業(yè)也樹立了數(shù)字化、信息化、智能化的目標(biāo)。但因教育數(shù)據(jù)概念在我國(guó)處于發(fā)展階段，所以整體來(lái)說(shuō)對(duì)數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)共享等欠缺重視。為了全面實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)共享，教育信息化發(fā)展是當(dāng)下行業(yè)發(fā)展的主要方向，在教育實(shí)踐中構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的信息化發(fā)展架構(gòu)，數(shù)據(jù)智慧過(guò)渡為“行動(dòng)智慧”。數(shù)據(jù)信息具有極高的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)踐教育數(shù)據(jù)共享也是我國(guó)教育領(lǐng)域創(chuàng)新所需的動(dòng)力。搭建教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)是目前教育行業(yè)的研究重點(diǎn)，本文也以此為話題展開(kāi)討論，總結(jié)區(qū)塊鏈技術(shù)在設(shè)計(jì)教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中的應(yīng)用，構(gòu)建“數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)-智慧”為核心的教育信息架構(gòu)。

1 教育數(shù)據(jù)領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)用邏輯

教育部門近年來(lái)越來(lái)越關(guān)注信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為了充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)價(jià)值，針對(duì)教育數(shù)據(jù)相關(guān)的體制、機(jī)制、技術(shù)等進(jìn)行了整合創(chuàng)新[1]。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)的去中心化，還能夠保證信息私密性、安全性，以防被篡改。那么在教育數(shù)據(jù)領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用邏輯可從理念、技術(shù)、實(shí)際應(yīng)用這三個(gè)維度展開(kāi)討論。

1.1 理念邏輯

教育數(shù)據(jù)共享使用區(qū)塊鏈技術(shù)，主要原因是兩者理念相契合。教育數(shù)據(jù)共享層面，其重點(diǎn)主要是保證教育數(shù)據(jù)在安全性基礎(chǔ)上加強(qiáng)開(kāi)放性，在數(shù)據(jù)應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)協(xié)同與高效。但要想完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，必須發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[2]。區(qū)塊鏈技術(shù)作為現(xiàn)代智能化手段，其中便包含了治理理念，帶動(dòng)任意行業(yè)領(lǐng)域系統(tǒng)從中心化轉(zhuǎn)型為扁平化，使領(lǐng)域內(nèi)的工作系統(tǒng)更具安全性、開(kāi)放性、高效性，并且實(shí)現(xiàn)協(xié)同共治，這和教育數(shù)據(jù)共享觀念一致。從區(qū)塊鏈技術(shù)的角度，也是其在教育數(shù)據(jù)共享中得以應(yīng)用的邏輯起點(diǎn)。

1.2 技術(shù)邏輯

區(qū)塊鏈技術(shù)形式比較多元化，如分布式存儲(chǔ)技術(shù)、智能合約、非對(duì)稱加密算法等，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)去中心化、分布式存儲(chǔ)以及安全防篡改等[3]。分布式存儲(chǔ)技術(shù)在教育數(shù)據(jù)共享中，可以針對(duì)教育領(lǐng)域的系統(tǒng)進(jìn)行去中心化處理，優(yōu)化教育系統(tǒng)，并且提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；采用非對(duì)稱加密算法，主要包括公鑰、私鑰，是確保教育數(shù)據(jù)安全性的重要手段；智能合約屬于自動(dòng)化實(shí)施的腳本協(xié)議，可提高數(shù)據(jù)共享的效率。

1.3 應(yīng)用邏輯

教育數(shù)據(jù)共享中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，其應(yīng)用邏輯涉及兩個(gè)層面：其一，區(qū)塊鏈技術(shù)可應(yīng)用性較高，所有教育數(shù)據(jù)可以在周期內(nèi)達(dá)到全追溯的目的。區(qū)塊鏈中包括分布式賬本技術(shù)，該技術(shù)具有教育數(shù)據(jù)產(chǎn)生、共享、消亡各個(gè)階段的記錄功能，將數(shù)據(jù)溯源的問(wèn)題解決。賦能教育數(shù)據(jù)全周期追溯，也可以保證教育數(shù)據(jù)真實(shí)性、公開(kāi)性與安全性[4]。其二，區(qū)塊鏈技術(shù)有利于加強(qiáng)教育數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，這是教育數(shù)據(jù)共享非常必要的一項(xiàng)要求，為底層教育數(shù)據(jù)完整提供保障。采用區(qū)塊鏈技術(shù)，通過(guò)其防篡改與可追溯功能，極大保障了底層數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，也為數(shù)據(jù)教育評(píng)價(jià)與教育管理賦予精準(zhǔn)化特征。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)與教育數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

伴隨著大數(shù)據(jù)理念的深入，教育信息化技術(shù)的運(yùn)用也更加普及。教育數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中只是作為其中一個(gè)子集，即教育期間所產(chǎn)生以及按照教育需求采集的數(shù)據(jù)，為教育發(fā)展提供推動(dòng)力，并具有應(yīng)用價(jià)值的數(shù)據(jù)集合[5]。通過(guò)教育數(shù)據(jù)，不僅可以提高教育質(zhì)量與公平性，還有利于凸顯個(gè)性化，加強(qiáng)教育資源配置合理性，為教育決策提供支持。

總結(jié)教育數(shù)據(jù)的產(chǎn)生途徑，分別涉及五點(diǎn)：1） 教育教學(xué)直接形成的數(shù)據(jù)；2） 教育管理活動(dòng)所采集數(shù)據(jù)；3） 組織科學(xué)研究活動(dòng)采集到的數(shù)據(jù)；4） 學(xué)生群體對(duì)應(yīng)的數(shù)字化教育資源；5） 以數(shù)字化教育資源為對(duì)象的數(shù)字化教育系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)。

采集教育數(shù)據(jù)，處于社會(huì)文化環(huán)境下，為了適應(yīng)多元化發(fā)展趨勢(shì)，教育信息化也需要朝著多元化、智能化的方向不斷轉(zhuǎn)型。對(duì)比其他領(lǐng)域產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，教育數(shù)據(jù)比較特殊，且又具有復(fù)雜性，要想完全實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)共享還面臨一些挑戰(zhàn)。利用分布式計(jì)算和存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)十分普遍，但教育環(huán)境與場(chǎng)景不斷更新，數(shù)據(jù)分析挖掘和共享交易成為新的應(yīng)用場(chǎng)景，難免導(dǎo)致隱私數(shù)據(jù)泄露。目前，為了加強(qiáng)教育數(shù)據(jù)私密性，多采用防御型技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)預(yù)防、阻止隱私泄露的方式達(dá)到安全防護(hù)效果。除了防御型技術(shù)外，匿名保護(hù)、數(shù)據(jù)干擾以及推演控制技術(shù)等也可以優(yōu)先應(yīng)用[6]。

教育溯源技術(shù)在教育數(shù)據(jù)共享中，不管是標(biāo)簽類或者系統(tǒng)集成方案類，全部使用中心化架構(gòu)。帶有中心化特質(zhì)的教育溯源系統(tǒng)不具備自證清白的能力，當(dāng)然這也是教育溯源需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。教育溯源行業(yè)以前建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以教育機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中心、教育系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)方建立的教育云數(shù)據(jù)庫(kù)為主，對(duì)應(yīng)的主體在流轉(zhuǎn)鏈條中均作為利益相關(guān)方，可以自行修改教育信息，導(dǎo)致溯源流程發(fā)生失效。

基于上述分析，教育數(shù)據(jù)共享中運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，為了優(yōu)化教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在平臺(tái)設(shè)計(jì)階段還需要結(jié)合目前區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用情況，立足于平臺(tái)的各個(gè)層次結(jié)構(gòu)展開(kāi)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

3.1 層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一般通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，必須明確各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的要求，杜絕教育數(shù)據(jù)傳輸、泄漏、身份認(rèn)證以及操作追溯等現(xiàn)象。為此，得出教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)框架。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行層次，主要有用戶層、業(yè)務(wù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層，設(shè)計(jì)階段針對(duì)所有的教育數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、儲(chǔ)存，構(gòu)建共識(shí)機(jī)制。教育數(shù)據(jù)共享時(shí)，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范需要使用相應(yīng)的技術(shù)算法，采集到的原始數(shù)據(jù)則儲(chǔ)存于集群內(nèi)，教育鏈中智能合約負(fù)責(zé)共享數(shù)據(jù)哈希指紋等關(guān)鍵信息的儲(chǔ)存。業(yè)務(wù)應(yīng)用層按照具體的業(yè)務(wù)要求進(jìn)行針對(duì)性開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，具體涵蓋了運(yùn)行監(jiān)督、資源和共享管理等輔助功能。

3.2 設(shè)計(jì)部署

在以往教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)的教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的部署方法如圖1。一般教育區(qū)塊鏈有中心節(jié)點(diǎn)、部門節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)采用組網(wǎng)方法處理平臺(tái)中的區(qū)塊鏈，提出數(shù)據(jù)共享開(kāi)放相關(guān)的一系列規(guī)則合約，對(duì)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，保證平臺(tái)部署安全，教育數(shù)據(jù)也能夠得到科學(xué)應(yīng)用[7]。部門節(jié)點(diǎn)則需遵循信息中心所提規(guī)則，各個(gè)部門上傳的數(shù)據(jù)，傳遞至區(qū)塊鏈中共享，共享網(wǎng)絡(luò)通過(guò)公共賬本也可以查詢到其他部門的數(shù)據(jù)。其間分布式賬本是教育數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵，還具有維護(hù)、共享數(shù)據(jù)的作用，信息中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)公共賬本搭建教育數(shù)據(jù)目錄體，為各個(gè)部門節(jié)點(diǎn)的快速查詢、有效調(diào)用提供參考。立足于整體視角，區(qū)塊鏈教育數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)為轉(zhuǎn)入教育節(jié)點(diǎn)，此時(shí)需要遵循統(tǒng)一性規(guī)則制度，對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，并為相關(guān)部門、工作人員提供授權(quán)，使全國(guó)各個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)鏈與地方數(shù)據(jù)鏈緊密聯(lián)系，達(dá)到教育數(shù)據(jù)跨部門與跨地區(qū)的有效傳輸。

3.3 上鏈處理

1） 數(shù)據(jù)預(yù)處理

教育數(shù)據(jù)上鏈處理前需要在中心節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一處理，無(wú)須部門節(jié)點(diǎn)的參與。采用相應(yīng)的處理工具簽名，還需要整合發(fā)送者身份信息。后續(xù)身份認(rèn)證、信息處理完成之后，再傳遞至部門節(jié)點(diǎn)。通常對(duì)教育數(shù)據(jù)的處理，要想保證教育數(shù)據(jù)安全性，一般可采用序列化、拼裝等技術(shù)形式。

2） 上鏈處理

上鏈處理需要在區(qū)塊中融合教育數(shù)據(jù)進(jìn)行去中心化操作，結(jié)束處理后的教育數(shù)據(jù)便不能隨意篡改。教育鏈本身具有完整性準(zhǔn)入機(jī)制，支持向其他節(jié)點(diǎn)的傳遞。在此基礎(chǔ)上可搭建統(tǒng)一交易池，實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)的共享。根據(jù)要求的方法構(gòu)建共享流程，并組成區(qū)塊，隨后教育鏈中的所有節(jié)點(diǎn)區(qū)塊均可保證協(xié)調(diào)性與統(tǒng)一性，教育數(shù)據(jù)也可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤。

3） 智能合約

上鏈處理結(jié)束后教育數(shù)據(jù)需要展開(kāi)智能合約操作，并且優(yōu)化狀態(tài)默克爾樹。智能合約處理多是以非中心化為主，共識(shí)處理之后在狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)增加處理結(jié)果即可，為之后的教育數(shù)據(jù)追蹤提供參考。狀態(tài)默克爾樹的調(diào)整則需要利用有關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。

3.4 應(yīng)用場(chǎng)景

1） 線上學(xué)習(xí)的認(rèn)證

搭建教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，學(xué)生在線上的學(xué)習(xí)成果需要進(jìn)行認(rèn)證，通常該場(chǎng)景是指一些非正式性學(xué)習(xí)場(chǎng)合，在線認(rèn)證學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生登錄區(qū)塊鏈系統(tǒng)平臺(tái)，整理在各個(gè)場(chǎng)所得到的學(xué)分，平臺(tái)自動(dòng)記錄、整理其學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)公開(kāi)。利用區(qū)塊鏈技術(shù)具有的在線學(xué)習(xí)認(rèn)證功能，教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)可以查詢證書記錄，也包括底層區(qū)塊鏈分布式賬本。利用全網(wǎng)廣播、數(shù)字加密技術(shù)，可以為分布式賬本記錄不可撤銷、安全性能提供保障。

2） 教育資產(chǎn)數(shù)據(jù)共享

教育資產(chǎn)數(shù)據(jù)在教育數(shù)據(jù)中是非常重要的來(lái)源，學(xué)校教育資產(chǎn)較多，部門管理缺少透明性，無(wú)法及時(shí)做到數(shù)據(jù)共享，而且還會(huì)出現(xiàn)設(shè)備閑置、采購(gòu)重復(fù)等現(xiàn)象。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以做到數(shù)據(jù)的及時(shí)共享，公開(kāi)處理過(guò)程，所有教育資產(chǎn)形成的數(shù)據(jù)，在群眾監(jiān)督下實(shí)現(xiàn)全民共享。例如應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)時(shí)，主要使用其中包含的分布式記賬本技術(shù)與數(shù)據(jù)溯源技術(shù)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、應(yīng)用協(xié)作架構(gòu)等，隨后再深入設(shè)計(jì)運(yùn)行模式、運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)等，如圖2。采購(gòu)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息、過(guò)程等全部公開(kāi)，明確采購(gòu)行為一致與精準(zhǔn)[8]。此外，區(qū)塊鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)為保留交易、使用記錄產(chǎn)生的教育資產(chǎn)數(shù)據(jù)賦予獨(dú)立性，通過(guò)區(qū)塊鏈時(shí)間戳這一項(xiàng)功能，此次搭建的教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)具備連續(xù)性追溯功能，管理人員隨時(shí)都能獲取教育資產(chǎn)應(yīng)用、利用率、設(shè)備參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，還使教育資產(chǎn)管理更具信任度與公開(kāi)性，提高教育資產(chǎn)共享、管理效率，無(wú)須更多的人工成本。

3） 學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)

現(xiàn)階段我國(guó)教育行業(yè)中，考試、就業(yè)面臨越發(fā)嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)，很多用人單位、教育機(jī)構(gòu)也轉(zhuǎn)變思路，開(kāi)始關(guān)注學(xué)生綜合素質(zhì)。針對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的依據(jù)為教育教學(xué)活動(dòng)形成數(shù)據(jù)、學(xué)生自身形成數(shù)據(jù)。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計(jì)以學(xué)生綜合素質(zhì)為核心的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，學(xué)生群體的重要事件、獲獎(jiǎng)、參與實(shí)踐活動(dòng)信息等，應(yīng)用非對(duì)稱加密技術(shù)，在分布式賬簿中傳輸，隨之采用智能合約，保證教育數(shù)據(jù)安全性，不會(huì)被隨意篡改，通過(guò)智能算法可以對(duì)評(píng)價(jià)算法進(jìn)行編寫，按照分布式賬本中記錄的教育數(shù)據(jù)，針對(duì)學(xué)生自身實(shí)施評(píng)價(jià)，此時(shí)需要用到共識(shí)機(jī)制，對(duì)于不同類型的用戶評(píng)價(jià)，可以處理交易環(huán)節(jié)突出請(qǐng)求，非中心化認(rèn)證機(jī)構(gòu)則保證可綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的可靠性、評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 教育數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用前景

結(jié)合目前我國(guó)教育行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，區(qū)塊鏈+教育這種數(shù)據(jù)共享模式得到廣泛關(guān)注，科研機(jī)構(gòu)與教育機(jī)構(gòu)在實(shí)踐探索區(qū)塊鏈+教育模式中，加強(qiáng)教育數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以產(chǎn)生示范效應(yīng)。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，可以加強(qiáng)鏈上記錄教育數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性與安全性，但是與線下場(chǎng)景相關(guān)的情況下，鏈上數(shù)據(jù)、鏈下資產(chǎn)信息可能存在偏差。未來(lái)需要利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，鏈外信息數(shù)字化上鏈處理階段，盡可能地避免人為干預(yù)，確保教育數(shù)據(jù)真實(shí)性，全面實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)共享。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，教育信息化發(fā)展目標(biāo)的實(shí)踐，更加注重教育數(shù)據(jù)的應(yīng)用與共享。為了實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)共享，在教育行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程中，需要構(gòu)建教育數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。在平臺(tái)設(shè)計(jì)中使用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以保證教育數(shù)據(jù)的安全性、傳輸高效性，通過(guò)自動(dòng)化分析了解平臺(tái)中所有儲(chǔ)存數(shù)據(jù)以及各個(gè)主體的實(shí)際情況，明確今后教育信息化發(fā)展方向，通過(guò)教育數(shù)據(jù)共享，攻克目前面臨的教育信息泄漏、被篡改等問(wèn)題，發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)教育信息化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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【通聯(lián)編輯：張薇】