基于区块链技术解决“双高”院校云教育平台建设重点问题研究

杨洪涛

(商丘职业技术学院，河南 商丘 476000)

2019年4月1日，教育部、财政部发布了《关于实施中国特色高水平高职院校和专业建设计划的意见》。2019年4月16日，教育部、财政部印发了《中国特色高水平高职学校和专业建设计划项目遴选管理办法(试行)》的通知。这是教育部、财政部继“国家示范性高等职业院校”之后的又一大手笔，高等职业教育再次迎来了发展新机遇，同时也面临新挑战。教育教学如何结合现代化手段多样化的开展和评估，也逐渐成为亟待解决的问题。

随着新冠疫情的好转，我国社会各项工作逐步恢复正常秩序，但是新冠疫情中形成的线上教育和线上考试的模式，却在一定程度上发展成为一种稳定的新型教育模式。区块链技术作为一种新兴技术，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用，其本质是构建一个人人参与、多中心的信任体系，并在此信任体系基础上实现可信任的数据共享。区块链技术的发展为云教学提供一种可信任的、便捷的教学模式，这使得云教育平台的发展更加规范和可信任，也为云教育模式发展中的信任机制和知识产权保护问题提供了有效的技术措施。

一、“双高”院校云教育平台建设需求分析

“双高计划”的实施对教育信息化提出了更高需求，进入“互联网+”时代，教育信息化必将进入快速发展的新阶段。近年来，财政部和教育部共同实施了“教学点数字教育资源全覆盖”项目，发改委在“信息惠民工程”中将优质教育信息惠民行动计划列为重点项目，教育部不仅将教育信息化作为教育现代化指标体系的重要指标，还同时吸引了大批企业积极参与教育信息化项目。

(一)云教育平台基础设施需要先进的管理手段

随着信息技术的发展，教育信息化进程由最初的远程教育考评系统，发展到具备覆盖全国网络的云教育平台。据统计，通过“教学点数字教育资源全覆盖”项目建设，6.4万个教学点全部实现设备配备、资源配送和教学应用“三到位”，有效地满足了400多万个偏远地区孩子就近接受良好教育的愿望。截至2015年，全国中小学中，81%的院校实现了网络接入，73%的院校已经拥有多媒体教室，我国网民人数持续上升，随着4G、5G网络的发展，人人接入互联网已经成为可能，同时，国家教育资源云服务体系也已初具规模。国家级的教育平台充分发挥信息汇聚和交换的枢纽作用——提供用户注册、资源规范、交易结算、界面标识和就近服务等。国家级的数据中心也已建成，省级数据中心建设在快速推进中，目前，已建设了支撑学生、教师、院校之间进行核心业务管理的综合信息系统及各类基础数据库，实现了院校“一校一码”，学生“一人一号”。覆盖全国的教育管理信息系统建设与应用体系日趋完善，开展全国性的云教育已经具备了基本的硬件条件。但是随之而来的是巨大的网络设备维护和维修管理问题。

(二)云教育平台建设需要构建客观可信的评价机制

传统教育强调“教学相长”，在云教育平台中开展教学，是亘古以来所没有的。目前，在云教学中，教师往往只能为学习者提供课程内容、作业提交以及相关的教学信息等简单的学习支持服务。大多数的云教学活动仅是学习者自主访问高校提供的网络课程及其他与课程相关的教学资源、课程论坛、专业论坛等，学习者与教师之间缺乏双向交流。学习者在学习过程中缺乏科学的引导和监督，评价反馈机制运行不畅，更谈不上对其进行客观全面、诚信有效的评价。这致使教师很难准确地了解学生的实际学习情况，同时对学生在学习过程中出现的问题不能及时准确地给予指导和评价。

(三)云教育平台建设需要构建体系“防火墙”

当云教育可以真正做到“沉浸式”体验，学习者可以随时随地开展学习时，就意味着个人信息有可能处于一种公开状态。一旦使用云教育平台，就有可能泄露个人信息的现状，使得学习者对使用教育平台的意愿降低。在本次新冠疫情中，国家相关部门加强了对个人信息的保护，规定服务平台应明确个人信息使用规则，不得借机超范围采集个人信息。随着云教育平台建设规模的不断扩大，其遭受黑客攻击的可能性也越来越大，云教育平台一旦遭受攻击，涉及面和损失量也将是不可承受之重。当前我国的云教育平台缺乏符合职业教育特点的专用平台，尤其在涉及职业教育的课堂点名和考试评估等重要环节，需要建立一种切实有效的线上信任机制，确保所得结果不可篡改。云教育平台在提供安全稳定的教育环境的同时，还需要提供丰富多彩的课程信息和教育资源吸引用户，从而达到良好的学习效果。丰富的教育资源涉及出版物、音像制品的网络传播，这意味着诸多的著作权需要保护。这就要求云教育平台需要构建涵盖信息安全、产权保护等重点内容的立体化“防火墙”。

二、应用区块链技术构建“双高”院校云教育平台的优势

区块链具备的去中心化、透明、防篡改、高效率、低成本的特性，决定了其可以完美地解决去中心化和信任问题。云教育平台的设计者将人与人的信任转变为人与机器的信任，这不仅贴合现代社会的契约精神，还将使人类社会进入自动契约时代，其通过编码让机器代替中间点或者系统中心委托监管各种契约履约情况，既提高了效率，又避免了第三方的恶意或者无心之失。应用区块链技术打造可信计算及可信信息传递是解决这些问题的一种途径，甚至是到目前为止最可能成功的一条路，因为云教育问题的根源在于建立信任机制，而区块链技术恰恰是为解决信任问题而产生的。

(一) 降低了传统教育考评系统的交易成本

传统的社会交易和信息传输依赖于人与人之间的信任或者人对于第三方机构之间的信任，然而这种信任有很大的局限性。即便是最严格正规的法律契约，在执行过程中也可能无法应对错综复杂的现实场景，尤其是依赖第三方平台开展的信息传输，因其相应的“交通法规”有的不够健全，有的偏于第三方利益，这使得信息系统参与方的权利和义务不能得到充分的保障。基于区块链技术构建的云教育平台系统，都具备去中心化的特征，这决定了所有的交易均由参与方通过共识机制建立分布式共享账本，参与方可通过区块链网络对教育系统数据及内容进行提交、确认、追溯等动作。易言之，区块链系统中的所有信息都是经过多方共识、可信、不可篡改的。这将极大简化传统教育系统模型中所面对的较为烦琐的身份审查、成绩确认等流程，甚至不再需要重复的身份核对、试卷评判、分数统计、考评统计等操作，从而使教育系统数据交换成本大幅降低。

(二) 提升了教学评估的效率

随着区块链技术在各个领域中的应用，必将优化业务流程，降低其运行成本，提高其协同效率。传统的教育系统，往往是一个复杂庞大的大型系统，大型系统在使用过程中会进行跨区域跨地域流转信息，这些信息流转要通过高度依赖各类“中介”节点来实现。漫长的交易链条，加之缺乏统一的监管方式，使得交易效率低下，大量数据、信息在流转过程中被丢失或者失真。借助区块链技术实现的去中心化体系，使得教育信息考试信息可以多方同步，这保证了信息的可信性，也提高了流转效率，该体系的实现可以大大减少操作步骤以及人力投入，降低对中心化机构的依赖，提升了效率。

(三) 信息流转透明可监管

信息的实时性和有效性是监管效率的关键。除了涉及个人隐私或商业机密等情况外，区块链技术可以实现有效的交易透明、不可篡改特性，还可以实现监管机构实时的透明监管，甚至可以通过智能合约(诚信合约)对教育考评信息实现自动化的监督检查、欺诈甄别等能力。

随着信息化技术的不断发展，云教育系统所存在的问题也会不断暴露出来。如因各应用系统、各部门之间缺乏数据交换标准，数据重复冗余，导致了各部门之间同一信息不一致，用户获取目标信息搜索时间长，数据的利用率不高等。云教育系统的建设是一个大型、复杂的信息工程，应立足于较高的建设起点。区块链的去中心化、传递信任的特性和能力，将作为最底层的通信协议撑起未来的网络通信，这必将极大地促进云教育系统的发展。

三、基于区块链技术的“双高”院校云教育系统重点问题解决方案

(一)区块链云教育平台架构分析

传统的云教育平台，一般由三方面组成。一是线下教育资源，可以来源于课堂录像，也可以来源于院校上传的信息资源。二是线下教学访问，用户可以通过互联网渠道访问云端存储的教育资源。三是教学考评，通过自动的试卷分发和收集评判功能，可以极大地提高教学自动化程度。值得注意的是，有的云教育平台开发了一种综合的软件管理系统，有的针对个性的功能需求开发了相应的专用软件系统，这在一定程度上造成了软件入口的多样性。传统云教育平台的中心化、多用户、信用性要求高等特点较为突出。详见图1所示。

图1 云教育平台网络图

考虑到目前云教育平台的应用处于较为稳定成熟的时期，投入建设运行的时间都不长，在基于现有架构的基础上，引入区块链技术对其进行适应性针对性的改进和改造，以期用较小的成本和较短的周期为云教育平台的升级发展提供区块链技术方案。需要首要解决的是云教育平台去中心问题，利用区块链技术，使人人成为中心成为可能，这不仅降低了存储压力，也极大地增进了教学互动。同时，在教学资源采集方面，引入数字签名、人人记账和分布式资源模式，并在教学资源的上传和版权保护等方面进行升级改造。在线上资源访问方面，引入数字签名、智能合约和版权保护机制，确保教学资源下载访问可控可溯。在考评方面，引入数字签名、智能合约、透明监管、防篡改技术，建立考试考评的信任机制，真正使线上教育可信任地延伸到线下考评领域，打通线上教育的最后一个环节。同时，引入人工智能、大数据分析、自动运维、用户认证等技术接口，为后续整体升级改造留下技术空间。详见图2所示。

图2 区块链教育平台网络拓扑图

综上所述，基于区块链技术的云教育平台可以划分为业务应用层、合约层、底层区块链平台层。业务应用层是区块链应用的对外表现层，可以对外提供统一、友好、易用的界面。该层和传统的应用层并无直观感受上的差别，设计者只需确保该层不破坏用户一贯的软件使用习惯即可。合约层是最为重要的一层，该层封装了云教育的核心逻辑属性，在该层涉及不同云教育平台的设计和定制开发。区块链服务平台将区块链记账能力、运维能力和配套设施能力转化为可编程接口，同时全系统引入区块链安全防护技术。详见图3所示。

图3 区块链云教育平台逻辑架构

(二)区块链技术促进网络系统的统一标准和技术规范

正如前文所述，随着云教育平台的建设发展，随之而来的设备维护与维修的问题，给系统的运行和维护带来巨大的技术和成本压力。区块链技术不仅可以解决云教育平台内外网信息统一管理的问题，还可以通过门户平台实现内外网的信息发布的统一入口、统一管理、统一权限分配功能，实现云教育平台用户的统一身份管理，消除身份多样化、个人身份重复的问题，使云教育平台的考评和学分制的可信度大幅提升。同时，区块链技术可以促进云教育平台数据标准的统一管理，从而解决部门间的数据格式不统一、数据交互无标准、数据共享无说明的“瓶颈”，为上级教育主管部门进行数据的申报和管理提供一种有效的手段。

(三)区块链技术对信息系统和个人信息的保护

根据《网络安全法》的要求, 网络运营者应当履行网络安全等级保护的义务, 采取必要的技术手段和管理措施维护其运营网络安全。在提供远程教育服务的过程中，设计者还应当重视个人信息保护的问题。区块链技术一般采用同态加密技术和零知识证明技术来解决隐私保护问题。除此之外，密码学中的群签名、环签名等技术也被引入区块链系统中，这丰富了系统的隐私保护能力。但是不可否认，区块链技术和隐私保护本身也存在矛盾，但是区块链技术的透明性和不可篡改性，从隐私保护的反面提供了一种可监管可追溯的隐私保护思路，在不远的将来，即使真的出现“可篡改”的区块链，其所谓的“篡改”，也是在多方见证和达成共识下完成的。

(四)区块链技术对著作权的保护

云教育服务可能涉及出版物、音像制品的网络传播。从著作权的角度来看，对 远程教育服务中所使用的任何教具、教材、图片、录音录像制品、网页设计或者背景音乐等, 使用云教育平台的机构均需要考虑其是否已经获得版权授权。区块链技术和数字版权的结合为整个行业带来显而易见的变化，云教育平台可以基于区块链数字版权技术建立版权联合审议机制，同时，利用区块链、大数据和人工智能等技术保证创作者的版权权益，使每一条版权信息任何人都无法篡改且随时可追溯，并且将版权信息可以即时同步至国家版权管理的相关部门。云教育平台应建立包括版权存证、版权检测追踪、侵权存证和版权资产共享等功能的区块链版权服务机制。

四、结语

区块链技术将改变整个互联网布局。区块链技术体系框架也正在逐步清晰，各项关键技术也在不断向前演化。区块链技术将与云计算、大数据、人工智能等前沿技术不断融合与集成创新。如果说互联网的发展构建了信息传输的“高速公路网”，那么，区块链技术则解决了信任的低成本传输问题。区块链技术日益蓬勃的发展，必将为从根本上解决云教育平台的瓶颈提供区块链权重，从而真正实现去中心化的信息有序可信交换和考评，使得线上教学更加可信任、便捷。

国家“双高”建设项目对立项院校提出了更高的校园信息化程度要求，云教育平台的建设水平更是教育教学信息化水平的有力体现。依托区块链技术的支持，云教育平台建设中的问题将得到良好的解决，这将大大提升云教育平台的内在技术水平和外在模块功能，有力助推“双高”项目建设。