区块链技术在教育领域的应用发展综述

(中原工学院 河南 郑州 450007)

近年来，作为分布式数据库技术的区块链技术对全球科技产生了深刻的变革。世界经济论坛《2015年报告》指出，到2023年全球国民生产总值的10%将存储在区块链或与区块链相关的技术中，并且到2023年政府机构将普遍应用区块链技术[1]。区块链技术的出现，冲击了大部分领域产业，导致传统中心化模式存在的问题变得尖锐。但在带来冲击的同时带来了一种全新的眼光来看待这个世界，撬动着各领域的变革，颠覆了金融服务业，延伸至教育、医疗等多领域，影响着整个数字世界。我国在《“十三五”国家信息化规划》(国发〔2016〕73号)中明确指出：“要加强区块链等新技术基础研发和前沿布局，构筑新赛场先发主导优势”[2]。据现有的研究表明，区块链技术在金融服务业等行业的应用已日趋成熟。而作为初步涉及区块链技术的教育领域，其带来的影响作用也在日益体现。

一、区块链技术的基本概念及工作原理

(一)区块链技术的基本概念

区块链技术起源于比特币，是比特币的底层技术，最早是由中本聪(2008)在他发表的论文《比特币：一种点对点的电子信息系统》中提出。区块链技术是一种运用区块链的技术方案，它不依赖于第三方中介机构，依靠自身进行数据交互、存储等。区块链技术作为互联网中的一门新兴技术，引领互联网的趋势发展，并逐渐在各领域被广泛使用。在其广泛应用的背后，最主要的原因是因为区块链技术的本质特征所带来的巨大市场。区块链技术主要包括“去中心化”、“开放性”、“自治性”、“不可篡改性”、“匿名性”等五大特征。

(二)区块链技术的工作原理

区块链技术的去中心化特征依靠的是P2P网络及其协议，由于在P2P网络中不存在中心服务器，节点之间在传递信息的时候可能存在信息延迟的情况，因此在区块链技术中采用人为的方式，在规定的时间内打包数据，将节点上的信息广播到相连接的节点并等待验证，信息经过验证后再次进行广播，此时信息会被全网节点快速接收。新区块的生成也是通过广播的形式，找到满足条件的随机数进行广播，通过验证后获得区块记账权，此时新区块会通过数字签名的方式与网络中的原始块连接，并连接到较长的链上，其余的丢弃。在客户端生成区块时通过哈希算法对交易信息进行加密，并记录上一个区块的哈希值，计算出来的哈希值没有变化则意味着区块中的信息未被篡改。同时区块链技术会通过时间戳的方式解决区块的排序问题。

二、区块链技术在教育领域的应用发展趋势

随着教育变得多元化，民主化，分散化，对教育相关领域的关注度也在日益加深。因此需要保持教育领域的声誉和信任度，也需要更多的透明度，区块链技术正好可以满足这种需要。2016年10月，工信部颁布《中国区块链技术和应用发展白皮书》，明确指出“区块链系统的透明化、数据不可篡改等特征，完全适用于学生征信管理、升学就业、学术、资质证明、产学合作等方面，对教育就业的健康发展具有重要的价值”[5]。

(一)建立个人学信系统大数据

以目前的教育模式来看，个人学信系统往往只是存储一些较为简单且少量的数据，存在着系统不完善、数据安全性能低等问题，易产生一系列不良的负面影响。在企业、学校、科研院所选择招聘人才的时候，往往也只能进行片面的评估。这个基础上，依托区块链技术有助于建立高等教育系统安全可信的数字经济规则与秩序(杜华，2017)。利用区块链技术的分布式特征，可以记录跨地区、跨院校学习者的学习行为和学习结果，学生也可通过利用类似“比特币钱包”的软件存储自己的学习数据，通过将其永久的存储在云服务器中，形成个人学信大数据(李青等，2017)。

目前，各国也纷纷开始创新教育学院及平台，利用区块链技术建立起属于个人的学信系统大数据，维护学习者利益。日本的“索尼全球教育”已经建设了基于区块链技术的全球学习和认证平台，该平台为全球不同年龄段、不同社会背景的人带来了全新的教育体验，并提供可认证的教育经历和证书，具有个人的学信系统，学习者可以将这些信息直接共享给第三方(Luke Parker，2016)。此外，基于区块链技术的学习存储平台LRS((LearningRecording Store)通过应用xAPI(experience API)实现了跟踪，通过此平台构建了个人完整的学习信息网络，当学习者在使用新工具或内容、选修新课程、转换工作时，所有累积的学习记录都可随身携带(许涛，2017)。

(二)开发学历认证平台

学习认证往往是评估学习者的有效手段。我国高校学历认证流程复杂，费用昂贵，时间周期长，存在异地认证困难等问题。并且随着就业数量的不断增加，学历认证造假现象越来普遍，成为了阻碍全球教育发展的重要因素。区块链技术的出现给学历认证带来的困扰提供了解决方案，这一有效解决有助于减少学位欺诈现象(G Chen等，2018)。

目前，国外在区块链技术的基础上对学历认证平台的开发已经进行了探索和尝试。2015 年10 月，霍伯顿学校宣称计划应用区块链记录学生的成就，开创了历史先河，成为世界上第一个使用区块链技术验证学术成就和学士学位的学校[6]。2017年，该校开始在区块链上将学历信息进行共享(Market Wired，2017)。霍伯顿学校利用区块链技术的加密性和不可篡改性，发行256 位加密的私钥和两个身份验证入口，把数字学位证书嵌入其中。验证学历证书的有效性时，运用网上区块链开发平台Merkle，几秒钟即可免费验证(许涛，2017)。对基于区块链的学历、学位认证平台开发的初步尝试，在软件项目托管平台GitHub 上，可找到使用模拟私钥和公钥进行学历认证的开源代码示例。在进行学历认证平台开发时利用区块链技术的公证作用，替代现行认证模式中政府认证机构的授信作用，选择加入比特币区块链，采用非对称加密技术的公钥，可保证学历信息的真实性(乔光华等，2018)。霍伯顿学校的联合创始人Sylvain Kalache认为，利用区块链验证相比目前行业内能找的验证方式来说，更加有效、更加安全和简单。

(三)打造智能教育系统

智能合约作为区块链技术的特性之一，将智能合约以数字化的形式写入区块链中，可保障存储、读取、执行的过程透明可跟踪、不可攥改。Mike Sharples等学者(2016)提出建立一个关于永久性的分布式智能分配和相关声誉奖励记录，基于智能合约的基础上，启动一个新的公开区块链来管理教育记录和奖励，并认为与区块链技术相关的广义声誉管理系统可能有助于打开目前与学术界相关的学术声誉系统。此外，还可采用嵌入智能合约的方式，利用区块链技术打造一个配合虚拟经济的教育系统，在无人工干预的情况下，处理教育服务的购买、使用、结算、验收等任务(Jacob Lee，2016)。同时基于智能教育系统，利用区块链技术的货币性质可以获得学习奖励金，帮助减少经济压力，保护学生和学校的利益，缓解评估不公等现象(G Chen等，2018)。

(四)形成高效、绿色、透明的教学网络

针对目前的教学网络而言，存在信息泄露、教育中介费高、学习经费不足等很多弊端，无法满足日益发展的科技对其所提出的要求。如何构建高效、绿色、透明的教学网络，区块链技术有望成为解决这一难题的推手。区块链技术可以对在教学过程中产生的海量数据进行精准的存储和传输，教育工作者可以随时查看学生的学习行为。同时依靠加密技术，保证数据的安全性，保障个人的利益，学习者同时也可以通过未加密的数据集，获取学习的便利，提高学习效率(冯熳等，2017)。此外，许涛(2017)认为在区块链技术的应用下实现大规模学习认证的同时，能够扩大受教育机会，在学业无法完成的情况下，能够通过区块链技术平台继续完成学业，还能够提升个人在劳动力市场上的竞争力；对低收入人群或国家而言，使用基于区块链技术的数字货币通过而防止银行从国际汇款中获取高昂的交易费用以增加其教育投入。

(五)创新教育系统一体化模式

现阶段的教育体制属于教育的中心，学校和政府扮演垄断教育的角色。利用区块链技术开发去中心化的教育系统，可以帮助缓解垄断的局面，使得全民参与到教育中，使教育系统创新为一体化模式(杨现民，2017)。在学习过程中学生也无需等待后台机构的审核直接进行学习互动(冯熳等，2017)。产学研一体化是培养优秀IT人才的最快方式(徐海虎，2018)，通过构建校企合作育人平台、可以推动产学研一体化，而基于区块链技术的教育系统一体化模式对推动产学研一体化发展起着至关重要的作用。

三、结论与展望

区块链技术的应用与发展，给教育领域带来了深刻的变革，创新了教学模式和学习模式，让身处教育领域的人员感受到这一巨大的改变。目前，区块链技术在教育领域还处于起步阶段，应用范围有限，并且也存在一定的挑战。随着区块链技术教育应用的不断完善，也期待教育机构、专家学者、老师、学生对区块链技术所带来的教育变革抱着更开放的心态，迎接教育领域的新发展。

1.结合技术，创新存储方式。对于区块链容量有限、导致的数据存储和传播效率低下等问题，有专家提出采用扩容的方式，将区块链体积扩至2MB，使得升级过程更加可控一些，风险更低一些。笔者认为除去依赖区块链自身技术的改进，还可将区块链技术和如今的新兴技术相结合，创新存储方式。例如，将区块链与云存储技术相结合，使轻量级的数据实行加密分级存储的形式上传至各机构、老师、学生的云数据库中，这会大大减少区块链的存储容量，加速数据的查询、管理与交易频率。

2.加强监管，实行风险监控。任何领域和任何技术的应用，监管是必不可少的环节。区块链的2.0 版本要想健康发展就必须在监管下推进(熊源，2018)。首先，从技术本身入手，加强对技术的监管，研制区块链“法律脚本”并植入(肖雯雯等，2017)，利用大数据和人工智能等手段建立防攻击和不良信息识别系统。第二，政府、教育机构应加入区块链生态链中，成为其中的节点，审核过滤交易信息。第三，成立教育监管联盟，与网络监管部门实行联合监管。

3.实时检测，确保合约有效。打破教育领域的智能教育瓶颈的有效途径是解决智能合约的安全性问题。首先，在嵌入智能合约之前，需对智能合约代码规范化并进行检测，对发现的漏洞进行弥补；其次，在嵌入智能合约时，使创建的智能教育系统在虚拟教育环境下交易，查看过程的准确性，并模拟外来入侵，检测其承受能力；最后，查看智能交易成果，并进行检测审核，确保满足预期目标。若目标准确完成且智能教育系统运行无差错时，再将其投放到真实教育环境，这样的流程确保了智能合约的实时有效性以及教育大环境的安全性，避免学生、老师等遭受不必要的侵害。

4.颁布政策，减少推行阻力。区块链技术在教育领域的应用实践经验较少，时期短暂，其技术推行受到了一定的阻力。解决这一问题的方式可以依靠政府及教育机构的政策扶助。通过颁布相关保护政策，优化区块链技术在教育领域的应用环境，保证政府、教育机构、老师、学生等各方的利益；颁布奖励激励政策，吸引更多人员积极参与研究区块链技术教育的应用，通过奖励的方式，推动其在教育领域的创新；颁布利益分配政策，通过切实可行的利益分配制度，让教育各方机构及人员享受合理的利益，助力技术在教育领域的不断推行。

5.培养人才，优化发展环境。技术的进步，关键在于人才。特别是在目前教育信息时代下，区块链技术人才的需求呈迅猛增长趋势，更需要注重区块链技术专业人才培养，优化教育区块链发展环境，更好的保障教育信息安全性。国外已有尼科西亚大学、区块链技术大学、赫伯顿软件工程学院等开设区块链课程，培养专业技术人才。我国也应采取相关手段培养专业人才：第一，可以联合教育机构和专家学者，形成教育联盟，普及区块链技术，惠及更多教育人员，使其更加了解区块链技术；第二，在高校开设区块链技术教育课程，让区块链理念深入每一个学生心中，力争让在校学生获得必备的专业知识与技能；第三，在学校举办相关区块链比赛、竞赛，并对取得优秀成绩的人员进行奖励，通过这种方式，让更多的人加深对区块链技术的了解。