龐阿倩,萬 冰,郝 龍,諸葛姍姍

(蘭考三農(nóng)職業(yè)學(xué)院,河南 開封 475300)

0 引言

近年來,作為分布式公共賬本的區(qū)塊鏈技術(shù)得到了世界各國的重視。目前,區(qū)塊鏈已被應(yīng)用到金融、醫(yī)療、教育、供應(yīng)鏈、數(shù)字版權(quán)等領(lǐng)域,在一定程度上形成了行業(yè)應(yīng)用模式和應(yīng)用案例。在高等教育領(lǐng)域,“區(qū)塊鏈+高等教育”是未來教育發(fā)展的方向,它憑借去中心化、去信任化、不可篡改性和公開性等特征可以有效地解決傳統(tǒng)教育中存在的弊端,以此構(gòu)建高等教育新形態(tài)[1]。本文以區(qū)塊鏈技術(shù)為核心,將其應(yīng)用到高等教育中,有利于改進高等教育模式、共享優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源、優(yōu)化教育管理。構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高等教育應(yīng)用管理系統(tǒng)架構(gòu),并闡述了具體的應(yīng)用路徑,最后從政府、企業(yè)、學(xué)校角度提出融合發(fā)展保障措施,期望為區(qū)塊鏈在我國高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考,為高等教育管理系統(tǒng)建設(shè)提供新模式,推動高等教育信息化發(fā)展。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用價值

2016年,工信部頒布的《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用白皮書》指出,區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值,“區(qū)塊鏈+高等教育”可能成為中國高等教育變革的重要方向[2]。2020年,教育部發(fā)布《高等學(xué)校區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新行動計劃》指出[3],區(qū)塊鏈與高等教育的深度融合創(chuàng)新了教育新生態(tài)?！皡^(qū)塊鏈+高等教育”的概念已經(jīng)落地,為全球的教育教學(xué)模式、資源共享、教育管理3大領(lǐng)域的變革提供思路,促進高等教育的發(fā)展與進步。

1.1 改進高等教育模式

傳統(tǒng)高等教育普遍按照固定時間開展教育,教學(xué)內(nèi)容以教材知識為主線,教學(xué)方式以教師講授為主,教學(xué)方法單一且缺乏靈活性,教學(xué)評價以試卷形式檢驗學(xué)生知識的掌握程度;學(xué)生在課堂上普遍被動接受知識,學(xué)習參與度較低,學(xué)習的個性化受到一定限制。雖然這種模式在培養(yǎng)人才方面有一定的合理性,但是教學(xué)若能真正“以學(xué)生為中心”進行因材施教,將有利于實現(xiàn)教育的個性化和全面化。“區(qū)塊鏈+高等教育”能夠利用區(qū)塊鏈全網(wǎng)節(jié)點記錄學(xué)生學(xué)習的全過程,包括正式和非正式的、在線或者離線式的學(xué)習經(jīng)歷,這些記錄幫助教師掌握學(xué)生的學(xué)習情況,從而設(shè)計符合學(xué)生需要的教學(xué)模式;同時借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)習者學(xué)習特征進行精準分析,為其提供針對性、個性化的學(xué)習方式。此外,利用區(qū)塊鏈建立真實、可靠的學(xué)生個人檔案,為學(xué)分管理、證書認證、信用評價等提供精準化的數(shù)據(jù),實現(xiàn)高質(zhì)量的人才培養(yǎng)。

1.2 共享優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的不斷發(fā)展,具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、多樣化等特征的數(shù)字教育資源成為高等教育領(lǐng)域的主流資源,例如以慕課為代表的在線課程資源、虛擬仿真資源等。當前,各高校均獨自建設(shè)校本數(shù)字資源,導(dǎo)致資源建設(shè)分散、重復(fù)且質(zhì)量良莠不齊,缺乏有效的監(jiān)督與審核;教育資源平臺多樣化,難以統(tǒng)一管理,資源共享存在一定難度;在共享中平臺可能受到攻擊,導(dǎo)致學(xué)習者隱私可能被泄露;此外數(shù)字化資源的知識產(chǎn)權(quán)問題也亟待解決。在資源建設(shè)、存儲、共享中融入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),構(gòu)建去中心化、流通高效率的數(shù)字教育資源新形態(tài)[4]。區(qū)塊鏈各節(jié)點能夠?qū)崿F(xiàn)人人皆可參與資源的建設(shè)和管理,實現(xiàn)資源共享,時間戳、智能合約保證資源的安全性,共識機制確保資源的質(zhì)量。

1.3 優(yōu)化教育管理

隨著教育信息化的快速發(fā)展,建立一流的現(xiàn)代化教育管理體系是建設(shè)智慧校園、實現(xiàn)教育現(xiàn)代化不可缺少的重要工作。目前,有些高校沒有真正將信息化技術(shù)與學(xué)校管理工作充分融合,使得教育管理效率不高,教育管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)存在明顯不足,導(dǎo)致教育數(shù)據(jù)的記錄不完整、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用不充分,難以提供精確的決策與治理;教育管理從上到下沒有形成統(tǒng)一的管理機制,出現(xiàn)嚴重信息孤島現(xiàn)象。區(qū)塊鏈技術(shù)利用自身的技術(shù)優(yōu)勢能夠全面掌握教育管理中各層面的現(xiàn)狀,如教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習、設(shè)備資產(chǎn)等信息,更好地服務(wù)于師生;加強不同部門自上而下的緊密聯(lián)系,做到信息真實、公開、透明化?！皡^(qū)塊鏈+教育”管理改變了傳統(tǒng)教育管理的理念與方式,提升教育管理的高效能化,推動了高等教育的進一步發(fā)展。

2 “區(qū)塊鏈+高等教育”系統(tǒng)架構(gòu)

參考現(xiàn)有的系統(tǒng)模型,以區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育中的應(yīng)用為系統(tǒng)框架設(shè)計的出發(fā)點,以區(qū)塊鏈為技術(shù)核心,以學(xué)生、教師、企業(yè)、高校為服務(wù)對象,設(shè)計了集數(shù)字證書驗證、學(xué)分認證、教育評價、數(shù)字教育資源、在線學(xué)習于一體的管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括核心技術(shù)層、應(yīng)用層、用戶層、數(shù)據(jù)層,可實現(xiàn)對用戶信息的管理和使用,如圖1所示。

圖1 “區(qū)塊鏈+高等教育”系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 用戶層

用戶層是區(qū)塊鏈各節(jié)點人員,包括學(xué)生、教師、高校管理人員、企業(yè)人員、教育部人員等,其中教育部人員屬于主節(jié)點監(jiān)管中心,檢驗其他節(jié)點信息的真實性;高校管理人員、企業(yè)人員、教師可以查看學(xué)生所學(xué)課程、學(xué)分獲得、學(xué)歷證書獲得、實習過程等數(shù)據(jù),起到管理與監(jiān)督作用;高校管理人員可通過系統(tǒng)查看、監(jiān)管教師的教學(xué)、科研等數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈各節(jié)點用戶共同記錄、存儲學(xué)生的學(xué)信大數(shù)據(jù)。

2.2 應(yīng)用層

應(yīng)用層是區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)的具體實施層。業(yè)務(wù)主要分為5方面,分別為數(shù)字證書驗證、學(xué)分認證、教育評價、數(shù)字教育資源共享、在線學(xué)習。將學(xué)生的數(shù)字證書信息、學(xué)分信息、資源使用信息、在線學(xué)習信息等進行采集與錄入,實現(xiàn)查詢與驗證、應(yīng)用。

2.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈式的學(xué)信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層。區(qū)塊鏈每一個節(jié)點都按照塊鏈式結(jié)構(gòu)記錄、存儲完整的數(shù)據(jù),使用分布節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù),驗證其有效性,采用點對點傳輸實現(xiàn)各節(jié)點數(shù)據(jù)的流通,時間戳保證數(shù)據(jù)不可被篡改,最后將數(shù)據(jù)應(yīng)用到不同的教育場景。

2.4 核心技術(shù)層

主要技術(shù)層分別為分布式存儲、非對稱加密技術(shù)、共識算法、智能合約、P2P協(xié)議。(1)分布式存儲:將數(shù)據(jù)分散存儲到多個地方的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)。通過分布式存儲技術(shù)可以實現(xiàn)每個區(qū)塊都是一個獨立的存儲節(jié)點,實現(xiàn)資源去中心化和資源的點對點傳播。(2)非對稱加密技術(shù):由于區(qū)塊鏈存儲的信息是透明、公開的,但是用戶的信息是高度隱私的,只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問到,非對稱加密和授權(quán)技術(shù)保證了數(shù)據(jù)的安全和個人隱私。(3)共識機制:這是所有節(jié)點記錄數(shù)據(jù)時如何達成共識、認定數(shù)據(jù)記錄有效的算法,也是防止數(shù)據(jù)篡改的算法。(4)智能合約:它基于可信的不可篡改的數(shù)據(jù),是可以自動地執(zhí)行一些預(yù)先定義好的規(guī)則和條約[5]。當被觸發(fā)時,自動執(zhí)行符合該條件的合約動作。(5)P2P協(xié)議:實現(xiàn)節(jié)點與節(jié)點數(shù)據(jù)去中心化的傳輸。

3 “區(qū)塊鏈+高等教育”應(yīng)用路徑

區(qū)塊鏈技術(shù)憑借分布式存儲、加密算法、共識機制、時間戳、智能合約等技術(shù)優(yōu)勢,在國內(nèi)外高等教育領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。為了實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育領(lǐng)域中的應(yīng)用,構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字證書驗證平臺、學(xué)分認證平臺、教育評價平臺、數(shù)字教育資源平臺、在線學(xué)習平臺,應(yīng)用路徑如圖2所示。

圖2 “區(qū)塊鏈技術(shù)+高等教育”應(yīng)用路徑

3.1 構(gòu)建數(shù)字證書驗證平臺

高等教育領(lǐng)域中,學(xué)歷證書、“1+x”職業(yè)技能等級證書、榮譽證書等代表一個學(xué)生具備的技能,是其學(xué)習結(jié)果的證明。傳統(tǒng)電子版或紙質(zhì)版的證書面臨著數(shù)據(jù)丟失、造假等現(xiàn)象;“1+x”職業(yè)技能等級證書更是面臨考核評價標準不統(tǒng)一、證書可信度難以保證、課程與證書間缺乏銜接等問題[6]。而區(qū)塊鏈中每個區(qū)塊按照時間順序記錄學(xué)生所有的學(xué)習過程和學(xué)習成果的數(shù)據(jù),當學(xué)生通過證書考核、認證的標準后(共識機制成功交易),自動獲得相應(yīng)的區(qū)塊鏈學(xué)歷證書、職業(yè)技能等級證書或榮譽證書。如果要查看、核驗證書的真?zhèn)?則掃描證書上的二維碼即可看到詳細的信息。區(qū)塊鏈技術(shù)下的數(shù)字證書具有權(quán)威性、不可篡改性,在學(xué)生就業(yè)時為用人單位評估學(xué)生的職業(yè)能力提供了真實依據(jù)。目前,國內(nèi)外已有相關(guān)的教育情境案例,例如麻省理工大學(xué)利用區(qū)塊鏈技術(shù)為學(xué)生頒發(fā)數(shù)字文憑和成績單,格拉斯哥大學(xué)利用區(qū)塊鏈技術(shù)存儲學(xué)生的成績和學(xué)位等信息。

3.2 構(gòu)建學(xué)分認證平臺

大學(xué)生畢業(yè)需要滿足的條件之一就是修滿學(xué)校規(guī)定的學(xué)分。學(xué)分認證的權(quán)威性、有效性至關(guān)重要。通過區(qū)塊鏈技術(shù)記錄學(xué)生在非正式學(xué)習和正式學(xué)習過程中的數(shù)據(jù),形成一個分布式賬本,構(gòu)建每一個學(xué)生個人的學(xué)信數(shù)據(jù)集。當學(xué)生完成學(xué)習任務(wù)后,通過共識機制生成學(xué)習數(shù)據(jù),按照智能合約自動匹配數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的學(xué)分進行認證,使得學(xué)生獲得相應(yīng)的學(xué)分。而教師、教務(wù)管理者共同編制學(xué)分管理方案作為區(qū)塊鏈中的智能合約,主要包括學(xué)習過程和學(xué)習結(jié)果的考核標準。職業(yè)學(xué)院的學(xué)生可以申請將所修的學(xué)分轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的職業(yè)技能等級證書,這個轉(zhuǎn)換過程是自動完成的,且獲得的證書是權(quán)威、真實的。此外區(qū)塊鏈技術(shù)按照時間序列記錄學(xué)生的學(xué)分認證情況,避免篡改、刷學(xué)分現(xiàn)象的發(fā)生[7]。

3.3 構(gòu)建教育評價平臺

教育評價改革一直是教育領(lǐng)域的重要問題,對教育發(fā)展影響深遠?；趨^(qū)塊鏈的教育評價利用區(qū)塊鏈技術(shù)把各評價主體以節(jié)點的形式加入到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò),各主體共同對記錄與存儲在分布式賬本的學(xué)生學(xué)習過程和學(xué)習結(jié)果的數(shù)據(jù)進行基于大數(shù)據(jù)的綜合評價,給予學(xué)生更加客觀、有針對性地學(xué)習指導(dǎo)與學(xué)習服務(wù),解決評價主體少、評價重結(jié)果而輕過程的問題;利用非對稱加密算法的公開密鑰和私有密鑰,確保教育評價數(shù)據(jù)公開、透明的同時,保證學(xué)生個人信息不被泄露。此外,智能合約和共識機制可以解決執(zhí)行難的問題和可能存在的暗箱操作,促進教育公平[8]。“區(qū)塊鏈”+教育評價能夠?qū)崿F(xiàn)評價的個性化、精準化、公平化,更有利于學(xué)生的發(fā)展。

3.4 構(gòu)建數(shù)字資源共享平臺

在推進教育數(shù)字轉(zhuǎn)型背景下,構(gòu)建開放、共享、高質(zhì)量的數(shù)字化教育資源內(nèi)容和平臺是必不可少的。當前,高校數(shù)字資源建設(shè)仍存在一些弊端,而區(qū)塊鏈技術(shù)與數(shù)字資源融合,為數(shù)字資源的共建共享、質(zhì)量管控和長效發(fā)展提供有效路徑。各高校建立聯(lián)盟作為聯(lián)盟區(qū)塊鏈上的節(jié)點,每個高校內(nèi)部建立私有鏈作為私有鏈上的節(jié)點,這些節(jié)點的主體共同管理數(shù)字資源,消除高校之間資源孤島現(xiàn)象。將資源上傳到平臺時,平臺利用區(qū)塊鏈的智能合約進行自動審核,審核通過后傳播給每一個節(jié)點,節(jié)點上的共識機制完成資源的認證,最后資源按照時間戳發(fā)布,保證資源的質(zhì)量。再者,利用區(qū)塊鏈的分布式存儲、智能合約、時間戳可以對資源的購買、分享、下載等行為進行追溯,強化資源管理。各高校共同建立區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的資源平臺,為資源的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。

3.5 構(gòu)建在線學(xué)習平臺

互聯(lián)網(wǎng)資源憑借學(xué)習時間和空間不受限制、滿足個性化學(xué)習需求等優(yōu)勢在高等教育領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。雖然它在一定程度上能彌補課堂學(xué)習的不足,但是學(xué)生的學(xué)習效果、學(xué)習積極性、學(xué)習互動性難以得到有效保障。而區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的在線學(xué)習模式利用分布式存儲和時間戳記錄學(xué)生全部線上學(xué)習的數(shù)據(jù),保證學(xué)習數(shù)據(jù)的真實存在和不可篡改;當任務(wù)完成后,預(yù)先設(shè)定的智能合約會自動生效,按照規(guī)則發(fā)放給學(xué)生不同數(shù)量的學(xué)習幣,這些學(xué)習幣可以用來購買其他學(xué)習資料;而非對稱加密算法保證了學(xué)生信息的安全,它決定查看學(xué)生隱私的權(quán)利。區(qū)塊鏈的去中心化特征能讓學(xué)生直接獲取到更多優(yōu)質(zhì)的跨平臺、跨機構(gòu)的在線學(xué)習資源,實現(xiàn)資源與學(xué)習者之間的直接傳送,提升資源的使用率。

4 保障策略

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用是從金融逐漸延伸到醫(yī)療、物流、制造、銷售、教育等領(lǐng)域,它為這些領(lǐng)域的改革起到了推動作用。在高等教育領(lǐng)域,國內(nèi)外已有不同教育情境的實踐應(yīng)用。未來,要實現(xiàn)“區(qū)塊鏈+高等教育”由淺層的實踐向精細化、具體化的實踐方向轉(zhuǎn)變離不開政府、企業(yè)、高校的協(xié)同管理。

4.1 政府層面

近年來,區(qū)塊鏈技術(shù)與教育融合的落地,得益于各國的政策支持,例如歐盟發(fā)布《教育中的區(qū)塊鏈》、美國發(fā)布《地平線報告》(2019高等教育版)、中國發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》等。為了促進區(qū)塊鏈在高等教育的廣泛應(yīng)用,我國政府要對研究區(qū)塊鏈技術(shù)走在前沿的高等學(xué)校給予充足的資金支持,為技術(shù)的成熟提供資金保障;其次,出臺區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于高等教育的監(jiān)督與管理的法律法規(guī),為技術(shù)的應(yīng)用提供法律保障;最后,加快對區(qū)塊鏈技術(shù)人才的培養(yǎng),鼓勵高校開設(shè)與區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)的專業(yè)和課程。

4.2 企業(yè)層面

區(qū)塊鏈技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用離不開企業(yè)的推動與引領(lǐng),因此,企業(yè)要與高校建立校企合作、產(chǎn)教融合的機制,為“區(qū)塊鏈+高等教育”的應(yīng)用起到輔助作用。一方面,企業(yè)與高校共同探索區(qū)塊鏈技術(shù)在不同教育情境中的應(yīng)用,同時企業(yè)積極為區(qū)塊鏈的落地提供充足的資源,推進“區(qū)塊鏈+高等教育”的進程。另一方面,企業(yè)要加快核心技術(shù)研發(fā),完善區(qū)塊鏈技術(shù)自身的不足,提升技術(shù)創(chuàng)新;積極推進區(qū)塊鏈技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,提升在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用效率。

4.3 學(xué)校層面

高等職業(yè)學(xué)校是培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的主體,也是推動區(qū)塊鏈變革高等教育的主體。高校要從內(nèi)外2個方面促進區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育中有效應(yīng)用。一方面(內(nèi)在),高校要積極組建區(qū)塊鏈技術(shù)攻關(guān)團隊,對區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育領(lǐng)域深入應(yīng)用中的前沿、趨勢、難點等問題進行研究探討;加強與企業(yè)的合作,推進區(qū)塊鏈技術(shù)在高校的多情境應(yīng)用。另一方面(外在),高校應(yīng)當抓住全球“區(qū)塊鏈+教育”研究的機遇,加強與國外高校、機構(gòu)等合作,借鑒相關(guān)經(jīng)驗,推進區(qū)塊鏈技術(shù)在本校教育中的深入融合。

5 結(jié)語

高等教育與區(qū)塊鏈融合的應(yīng)用層面處于初級階段,未來要實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用仍面臨技術(shù)本身的挑戰(zhàn)和技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn),包括算法、智能合約、數(shù)據(jù)隱私與安全等問題[9]。為了破除區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育應(yīng)用中的絆腳石,國家、學(xué)校、企業(yè)自上而下形成合力,在技術(shù)層面加強對區(qū)塊鏈技術(shù)的研究;在應(yīng)用層面積極在高校開展區(qū)塊鏈試點工作,探索在不同教育情境的應(yīng)用案例?？傊?區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力,未來將與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)共同應(yīng)用于各種教育情境中,推動我國教育事業(yè)的智能化發(fā)展。