区块链在远程教育微课程教学中的应用优势与主要挑战

韦书令，文梦丹

（1.广西开放大学，广西 南宁 530022；2.广西第一工业学校，广西 南宁 530022）

一、前言

微课程作为远程教育课堂教学环节的重要载体，一直受到远程教育教师和学校管理者的高度重视，微课程教学也是教育界关注的热点。与传统课堂教学不同，远程教育具有教学时空分离、资源丰富的特性，利用微课程的教学理念，通过区块链技术构建教学体验感和功能性较好的教与学的实践应用，提高学生远程学习的参与度和质量。如何满足远程教育学生多层次多类型学习方式的需求，是构建远程教育微课程教学时应重点考虑的问题。区块链被誉为计算机应用领域的第五次颠覆性创新，推动“信息互联网”向“价值互链网”升级，不仅在金融业、商业、服务业等领域得到广泛的研究和应用，也在影响远程教育教学的应用流程和实现逻辑，其共识机制和分布式网络将在学生、教师、家长、学校之间实现学习过程和结果的确权和共享，减少教育行政部门在学习过程和结果评价中的干预，促使教育公平和提高教育管理效率。

区块链的去中心和共维护等特点可以实现教与学资源定制和共享，把微课程相关的教学资源按数据区块进行组织和管理，教师和学生按照共识机制和密码学技术参与资源的生成、更新和传播，通过集体智慧可使资源得到最大程度优化，可充分保证学习资源的可信和知识产权。杨现民等（2017）认为作为比特币的底层技术，区块链技术不仅能应用于金融领域，也能广泛地应用在教育领域，发挥其在构建“互联网+教育生态”的重要作用，推动教育体系变革[1]。教育部印发《2020年教育信息化和网络安全工作要点》提出探索区块链技术在学生在线学习、教师在线授课行为记录和认定等方面的应用。继蒸汽技术、电力技术、计算机技术变革之后，以人工智能、移动互联网、大数据、机器人等技术为主的互联网革命赋予了信息化时代下教育新的内涵和边界，构建了网络教育生态下教学的理念、内容和范式[2]。在远程教育微课程的教学过程中，由于存在教与学的信息并不完全对称，教师对学生的学习情况与进度还存在认识偏差，比如学生的知识点掌握情况与教师具体实施教学情况等。虽然分工明确但协作困难，影响课程教学团队的有效运行。而解决远程教育课程教学信息不对称的问题，关键是使教学信息沟通的一致性和可溯源。

基于此，通过建立“以学生为中心”的P2P点对点网络，以学生的成长和学习资源的共享作为基本单元来构建微课程教学区块链，可在学习资源、学习过程、学习评价和学习管理等方面实现微课程区块链服务，实现微课程的模块化定制。找出微课程教学存在的问题，从区块链技术本身去激发远程教育师生的参与度和积极性，利用分布式特性实现教师、学生与学习资源的点对点链接和共享，并阐释区块链教学应用优势和挑战，推动区块链技术在微课程教学的应用和实践。

二、当前远程教育微课程教学的主要问题

（一）微课程涵义

以MOOC为代表的大规模在线教学平台的出现，进一步促进教学研究者对微课程在远程教育领域的可行性和技术性探索。微课程被作为一种由常用跨媒体组合和“自适应”生产而成的新型学习资源，得益于互联网带宽提升、多媒体技术的发展和远程教学过程中师生的现实需求。美国新墨西哥州圣胡安学院高级教学设计师David Penrose首创了影响广泛的“一分钟的微视频”，是指以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容，突出关键的概念、主题和活动，引导学生根据所提供的资源和活动，建构符合自身需求的知识体系[3]。英国纳皮尔大学Kee教授为让学生清楚掌握学科的重点和核心概念，应对快速增长的学科知识与不同学科的交叉融合，提出让学生进行一分钟演讲的理念[4]。焦建利对微课程的定义是：“以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频。”[5]南京大学梁乐明对“微”概念及微课程的实践现状与案例进行梳理与总结，从教育信息化理念的转向、优质信息化教育资源建设与变革学习方式的角度阐释微课程的理念、特点与意义，展望微课程的应用趋势[6]。

从以上关于微课程的涵义可知，教师应把教学内容与教学目标紧密地联系起来，以帮助学生获得聚焦的学习体验。微课程的教学组织规模较小，播放时间也较短，需要信息技术为支撑开展教学活动，可以供学生开展自主学习与教师自我提升。微课程在过去“课堂实录”式视频的基础上进行的反思和改良，修正了学习资源大而全、内容冗长和缺乏标准化等问题。

（二）微课程教学的主要问题

随着教育信息化的深入实施与微课程建设的持续推进，通过微课程开展线上学习在远程教育领域中已经是常态化，但在日常的教学过程中也面临个性化学习精准度不高、教学信息不对称和教学质量难衡量等问题，需要进一步探讨实践，寻求技术和教学的优化和融合。

1.个性化学习精准度不高

精准实施个性化学习有助于学生的因材施教，但现有在线微课程教学平台仍然难以实现个性化教学，单一的教学设计、教学方法、教学内容、课后作业、评价模式，甚至在课程的教学设计方面还沿用传统课程的集体授课方法，难以满足个性化学习的需求，微课程资源与教学方法还处于“两张皮”状态，技术与教学的融合还有待于进一步实现。

2.教学信息不对称

由于远程教育的学生数量众多、时空分离和承担工作多样，教师通过在线平台或即时通讯工具了解学生的学习情况与进度，比如学生的作业完成度、资源浏览量和讨论参与度等。因此远程微课程教学团队成员的工作不易进行量化和即时统计，特别是线上和线下教学工作的衡量标准不一，容易造成教与学的信息的不完全对称，专业教师和辅导教师分工虽明确但协作困难，面授教学与线上教学难以协调。

3.教学质量难衡量

由于微课程的呈现方式是教案式或视频式，课程结构是半结构化的和片段化，属于较为松散的学习资源，需要以一定的结构进行组合并形成有意义的关联，主要用于远程教育或培训等方面。微课程的知识点语义关联和知识逻辑开放共享范围小，缺乏深层整合，难以动态联系。对学生学习课程内容的学习支持服务不足，学生的投入和注意力需要课程教师、资源开发者进行有效的学习路径设计，需要学生、专业教师和辅导教师共同协作保证课程教学质量，并引导学生有效利用微课程资源学习。

三、区块链技术应用于微课程教学的优势

（一）区块链的技术特点

1.教学活动的共识机制

共识机制是区块链技术的基础和核心，共识机制决定参与节点以何种方式对某些特定的数据达成一致[7]。在采用点对点网络机制的区块链系统中，由于先后次序和网络延迟等问题的存在，令每一节点所对应的教学事件的先后顺序存在一定差异，因此需要设计一套有效机制在某一时间段内对发生事件的先后顺序达成共识，并激励教学资源提供者和使用者，对破坏教学区块链运行的节点实施惩戒机制。此类机制依赖某种方式来证明，起到决定新区块生成先后次序的作用。

2.教学记录的不可篡改性

基于区块链的系统存储、传输结构和运行模式，能够有效约束和激励参与主体，提供师生之间微课程使用记录的互信。当学生完成微课程的学习之后，将创建新的区块记录学习信息，该区块会被发送给网络中的所有节点进行验证，验证完成之后，区块链向每一节点进行广播。由于区块的修改涉及到哈希值的修改，且哈希值的计算费时，难以对多个区块进行同时修改，除非达到全网51%以上的算力。

3.教学过程的可追溯性

区块链技术能够提供盖有时间戳的学习过程记录，可实现全周期的学习过程监督，从而能有效杜绝作业抄袭、微课观看记录失真等问题。区块链让全网所有节点都在每一个区块上盖一个时间戳来记账，表示这个信息是这个时间写入的，形成了一个不可篡改、不可伪造的数据库。时间戳可以证明某人在某天确实做过某事，可以证明某项活动的最先创造者是谁。任何事情的“存在性”证明变得十分简单，区块链上的每一条交易数据，都可以通过链式结构追本溯源，每一笔学习数据都能进行验证。所以说在区块链上面所做的每一笔交易都是具有可追溯性的。

4.学习资源的去中心化

区块链的点对点网络直接交互，避免中心节点对学习资源的垄断，也节约了学习资源传播的成本。不同的机构或组织都可以架设服务器，成为区块链上的节点，且每个节点都是平行关系。当其中一个节点进行数据更新时，其它节点也会保持一致，所有数据都会达成共识进行更新。区块链技术中智能合约分布式记账的这一特质，根据学习者的具体特征构建学习者与学习资源间的定制化联系，在网上资源推送和管理过程中，利用分布式特性进行分散的、网络化的存储，实现学习者与资源基于区块链的点对点链接，实现资源的共享，从而减少了不必要的访问和资源浪费[8]。

（二）区块链的主要优势

1.共识机制有助于精准识别资源质量

微课程为师生提供丰富的学习资源，有助于知识的传播与共享，但众多低质量且重复的学习资源导致使用者还需进行大量的信息检索或评估等工作。利用区块链的共识机制可以有效解决微课程质量低的问题，经过工作量证明或权益证明的微课程将进行全网广播，由专业教师们达成质量或内容的共识；未达成共识的微课资源将继续存放在区块上，进入新一轮的信息验证。签名验证可确保资源信息的有效性和准确性，认证通过后将盖上时间戳在P2P网络中流转。共识机制可实现远程教育环境的智能化构建，并能精准识别学习空间的资源，针对不同学生的学习需求设计个性化的学习资源，并能随时进行更新和完善。

2.不可篡改性有助于提升数据的真实性

互联网技术的提升令资源的获取和复制变得非常快捷和便利，但也为资源开发者带来数据真实性和知识产权保护的问题，仍然缺乏完善的机制和技术保障。而区块链技术具有不可篡改、可追溯、分布式等特性，区块链可保护微课程资源和相关学习信息，使微课程的相关学习资源实现低成本的数据保护，将学生的学习信息分布式存储到区块上，并通过学习行为生成知识图谱的可视化关联图。当全体教师都达成共识之后区块数据才能被修改或更新，以确保微课程资源和相关学习信息的真实性，最终保障师生参与节点记录的信息内容一致。

3.可追溯性有助于精准推荐微课程资源

微课程的学习资源动态生成需通过师生教学的评价与反馈，包括学生的学习分析与教师的教学评价。区块链技术能够记录学生的学习足迹，供学生了解自身学习情况，制定个性化的学习计划和学习分析，做为正式线下面授教学的补充和辅助。基于区块链的分布式账本技术，系统可将所有微课程存储在各个区块中，利用点对点网络实现微课资源的上传与下载，实现师生与资源间的直接联系，提高资源共享效率和推荐精准度，以此来促进微课程资源的开放共享。通过区块链的智能合约对微课程进行自动化管理和记录，降低管理成本并保护师生的隐私数据。

4.去中心化有助于精准考核微课程学习成效

利用区块链技术创建基于微课程的质量自动评价机制，对微课程教学产生的数据进行自动记录、挖掘和分析，保障学习支持服务质量正确评估和更新。区块链技术的去中心化特性应用于微课程可提升学习评价的精准度和公正性，有别于以往单独的教师评价，而是从多方面对学生学习行为进行评价。同时也支持教师设计开发更好的个性化教学体验，对学生提供更好的学习支持服务，如图1。

图1 基于区块链的微课程学习支持服务

5.高效低成本的新型协作机制

基于区块链的教学服务或教学管理采用平面化的协作机制，各个师生节点之间通过共识机制和智能合约实现相互合作，每次全网更新减少了信息不对称性，改善微课程教学平台的教学效果，变革在线教育的教学模式。当教师接收到学生发来的问题信息后，自动启动智能合约功能，生成电子化的教学合同，然后执行教学合同中的教学要求，用双方提供的公钥对教学评价和作业进行数字签名确认，给学习内容打上流通生效时间戳。

四、区块链技术应用于微课程面临的挑战

区块链技术应用于远程教育的微课程教学，具有一定程度的技术优势和应用特点，但作为创新性较强的信息技术，其推广、应用和落地都需要经历反复的研究和实践。从目前的具体应用来看，区块链在微课程的应用也面临版权保护、共享程度、课程标准、技术实施等挑战。

（一）微课程的版权保护较弱

互联网的开放性对知识产权保护造成了极大的威胁。由于对知识产权的担忧，大多数微课程建设者采取有限度的共享策略，微课程的原创性很大程度上决定其自身的应用价值。此外，版权纠纷也是各个学校实施微课程共享亟待解决的问题，也是推进微课程共享时陷入被动甚至停滞的根本原因。

（二）微课程的共享程度较差

微课程在传播与共享方面也有其难以解决的瓶颈问题。资源标准化和传输技术造成在线教学平台无法互通共享，形成“资源孤岛”问题。知识生产、传播与消费链条的变化，是互联网时代知识发生的最为显性的变化[9]。现阶段主要从信息技术视角来解决微课程共享问题，将各类学习资源和平台整合，但是把各个学习平台之间的传输和共享仍然无法实现有效共识，其原因在于各平台节点的安全性、隐私性和过程性无法达成一致。

（三）微课程的开发标准多元

随着微课程的开发日趋多元化，教师和学生都有可能生产学习资源，不少学习资源被重新解构、改编、再创造等。微课程包括完整的课程、课件、教学视频、软件以及其他任何知识操作的工具、资源或技术，但是在学习资源认证和发布的环节上无法保证学习资源的完整性和学术性。现阶段微课程缺乏明确的认证机制，尽管由教师负责微课程的审核和上传，但还是存在大量重复、无效、低质量的学习资源，同时导致学习资源和空间的浪费，导致学习资源在平台或平台之间的流转和共享效率较低，影响学生对于微课程获取时效性的需求。

（四）微课程技术实施要求较高

由于区块链的存储空间较小，伴随知识体系和资源类型的不断丰富，区块存储的资源将逐渐增多，对区块链的容量提出更高的要求。同时区块链的安全性取决于加密算法技术，只有超过51%的学习者信息同时被黑客攻破后用户信息才会被泄露或篡改，但随着数学、计算机科学以及密码学等学科的快速发展，未来难以保证该算法技术不被攻破，从而造成用户个人信息的泄漏。

五、区块链技术应用于微课程教学的建议

不同于传统的远程教育微课程教学，区块链学习平台可利用智能合约对学生提供的包括教学、资源、管理、质量保障和自动评测等学习支持服务，将改变传统课程教学体系，使之更适合于微课程学习，从而提高学习兴趣和效率。但目前在远程教育中仍然广泛存在着严重影响学习支持服务发挥应有作用的突出问题:学习支持服务的教师与管理人员观念陈旧，学生课后遇到不懂的问题缺少针对性的指导和及时解答，课后作业缺少科学的分析和管理等难题。微课程应用主体要积极转变理念、加大技术研发、加强人才培养、提供智力支持等，助力“区块链+微课程”。

（一）积极转变教学理念

首先，要明确区块链在微课程教学过程中的运用方向和目的。微课程教学包括教学、资源、管理、质量保障等各个方面，明确区块链技术解决教学过程中的哪一类问题。技术手段的应用主要是为了简化教学管理和行政环节。要根据远程教育教学各个环节的特点以及学习者的实际来选择、应用新技术，优化学习过程，提高学习效果和效率[10]。与普通视频网站不同的是，微课程以教学微视频为核心，包含与教学相配套的微教案、微课件、微练习、微点评等学习支持资源，形成半结构化、开放性和情景化的教学应用环境。区块链的点对点网络可让大家选择最适合自己的方式接受新知识，以便同学之间、同学和教师之间有更多的知识内化、沟通和交流。

（二）加大技术研发和支持

通过区块链对学生的学习行为进行记录，包括学习资源点击率、学习时间、登录时长等等，教师可以对学习者的需求进行分析，在课堂上能够更为针对学习者的需求进行教学，根据学生的兴趣自动推送其他感兴趣的课程或者知识点。搜寻适当的录制软件以降低制作课程的技术门槛，诸如Camtasia Studio、PowerPoint等工具。将区块链技术作为微课程教学平台的核心技术，与学习过程深度融合，为学习者提供真正有效、便捷、高质、个性化的管理和学习支持服务。

（三）加强人才培养和智力支持

教师通过制作微课程获得自我提升和研究能力的过程，通过对微课程教学的不断反思和修正，帮助教师不断提高自身的科研能力和视野。微课程可引导普通教师开展适合自己的课程研究，转变自身教学科研的方法与观念；微课程的传播属性可以直接为一线教师之间互相学习和借鉴提供优秀的经验和方法，区块链技术将为其传播过程提供可信度和安全性。

（四）探索利用区块链技术提高微课程学习支持服务水平

区块链技术整合到现有远程教育学习平台的成本较高，大规模投入应用将涉及 平台架构和学习流程的重塑。通过小规模试点不断测试评估区块链学习平台的稳定性和可扩展性，不断总结发现问题，在试点中检验应用框架的可行性和有效性，才能在后续为在更多领域推进提供参考依据。从教学管理的角度来讲，可以充分利用区块链技术的可追溯性改进监管方式和完善教学基础设施，如考虑在一定层面建立有控制的授权式区块链应用体系，完善课程服务体系。从教学机构角度来讲，可以在现有基础设施之上，利用区块链技术在部分业务上取得突破。例如可在教学作业、学习资源管理等领域进行小规模的试验。

（五）加快制定针对区块链技术的微课程制作标准

探索区块链技术在微课程的制作标准，积极推动区块链技术标准化在远程教学的应用试点推广。一方面，需加强区块链的标准架构顶层设计，应考虑到与现有的教学平台基础标准协议的兼容性。以当前应用较多的慕课学习平台为例，而基于区块链的微视频数据库存储就可以基于慕课后台的数据库关系模型进行扩展，保证数据的一致性和完整性。同时，不同媒介类型的学习资源如何实现跨链互通？如何规范视频上传的操作，进而防范点对点网络安全的风险？这些问题的解决需要新的制作标准和技术规范。

六、结论

区块链作为一项多种计算机技术整合的技术共同体，将在理念、技术层面都将给微课程带来深刻变革，有助于高效识别学习信息、提高数据真实性、提升学习资源使用效率以及助力精准教学评价，其技术优势能显著提升微课程的教学质量。同时，区块链技术应用于微课程在理念、技术层面都面临着诸多挑战，特别是在版权保护、共享程度、课程标准、技术实施等方面，区块链技术应用并未直接融入到课程教学工作中。微课程开发要转变传统的管理和多方协作理念，共同攻克技术难题、积极培养研发与应用人才，实现技术应用教学的理性操作。