区块链技术在在线学习中的影响和应用

陈安琪

摘要：区块链技术是在云技术、大数据之后的又一项新型技术，区块链的去中心化和安全特性更适合解决目前在线学习的困扰。区块链技术在教育教学领域中可以协助入学选拔、学习认证、学位证书等诸多方面。长时间以来，教育教学活动都以教室为中心开展，这在一定程度上限制学生的学习积极性。传统的教育缺乏必要的资源和能力，对学生的学习活动、在线学习结果等都不具有较高的管理能力。区块链技术可以通过智能合约、共识算法等改变单一的在线学习模式，帮助学生在线完成整个课程的学习，并根据学习记录进行成绩认定。本文首先介绍区块链的技术原理，重点关注区块链对教育教学中在线学习版块的影响和应用。

关键词：区块链技术;在线学习;影响与应用

区块链主要由区块头和区块主体构成，区块头包含前一区块的哈希值、区块时间戳、随机神奇数三部分，其统称为交易数据Merkle树根。区块是由交易数据列表以及哈希值Merkle树构成的空间，可以用来生成和存储数据[1]。区块的生成节点是由区块头加入时间戳来标识，根据区块链技术可以得知，平台体系结构可以由数据层、应用层、智能合约层、共识层、网络层五部分组成。数据层由数据区块、链式结构、数据模型、文件存储四个部分。网络层由P2P网络、传播机制和验证机制构成。共识层由共识算法和激励机制构成，智能合约层由脚本、虚拟机、编程语言三部分组成。应用层由编程接口、用户界面和各类应用组成。按照区块链网络的构成和管理，在线学习活动也可以根据区块链技术平台进行改良。

一、传统在线学习系统面临的问题

目前在线学习系统已形成完整的应用流程，学生和教师可以自由利用不同的在线学习系统进行知识传授和学习活动。随着学习环境的开放化和数字化，传统的学校教育模式缺乏科学的教育方法、广泛的教学资源和专业的教学能力。因此，对学习者的学习过程、学习活动、学习计划和学习结果很难管理，教师很难利用在线学习系统去验证学生的学习成就。传统的在线学习模式采用中心化结构模式，由学校统一处理教育相关数据以及代码，存储在中心化服务器中，教师和学生需要通过在线学习平台或各种移动APP与服务器进行相互传输，只有在学生和教师的个人网络设备与中心服务器连接成功之后，才能开启在线学习模式。而在线教育系统通常由学校来建设和管理，这在一定程度上阻碍学生和教师开发自主课程的可能性。随着在线教育的不断普及，各行各业以及社会人士都可以在线接受教育，因此，不同社会人员都需要利用教育系统来修课程学分、在线验证学历报告、提取学历能力证书等，而社会企业或者政府相关部门可以通过在线教育平台查询应聘者相关的学历背景信息，这就需要更加强大的数字化教育系统。但由于技术水平有限，很难通过构建更大的中心化数字教育系统来解决当前在线学习的困境。

二、区块链的具体特征

区块链实际上就是包裹着数据和链接的固定区域，其中每一块数据都包含着系统在固定时间内加密的信息交流数据，其中每一条链接则是每一区块与下一区块的链接联系，数据和链接共同构成区块链。其可以有效解决信息不对称、陌生人信任、交易成本高的问题。由于每一区块中的信息都是真实的，因此可以相互交叉验证，这就从另一角度证明区块链具有去信任性和集体维护性。

（一）区块链的分类

目前按照区块链网络构建管理、去中心化程度等应用模式，区块链可以分为公有链：以比特币和以太坊为代表，无官方管理机构和服务器，节点可以按照区块链的系统规则，不需要相互信任，基于共识机制自由加入或退出网络，各节点具有平等的存储数据的权限[2]。公有链去中心化的程度比较高。私有链：由个体组织构建和管理，节点需要通过组织的授权才能加入区块链网络，而且节点的数据记录和读写权限不平等，部分高性能节点有统揽全局的权限，运行规则可以由个体组织更改或调整。虽然私有链只能做到部分去中心化，但其有安全性能高的特点。

（二）共识算法

区块链中的每一个节点都具有确认后账簿状态的未确认数据，因此，为保证区域链网络的功能，节点需要在账簿的状态和数据打包进入会的方式上取得共识。通过分布式共识算法实现确认后的账簿状态和一系列等待打包进区块的账簿数据。共识算法由选择记账节点、排序造块、验证和新区块添加到链四部分构成，。其不仅可以用于验证节点，也可以按照网络时间的交易顺序生成新区块。

（三）智能合约

智能合约是一种共享的资源，其可以执行合约条款的计算机化交易协议，智能合约可以将网络中的复杂关系，如法律协议、应用逻辑程序化。智能合约具有较强的法律效应，在区块链上下区块结构中智能合约的形式是具有唯一地址的存储，在区块链中的程序可以被外部事件触发，通过数字签名和时间戳自动执行合约内容的追溯和不可篡改。智能合约中所有条款的执行过程都会预先确定，各节点需要验证合约的准确性才能执行，这就需要联系共识算法。而且智能合约最大的好处是无法擅自修改内容，也无法干预合约的执行，区块链中智能合约可以通过区块链网络达成共识，隐藏各个区块节点间的负载运行过程。通过应用层的接口实现通用目的，构建各类可编程的智能资产，基于区块链服务。

三、区块链技术在教育中的应用

（一）学习者教育信息的多方共享

利用联盟链或公共链无缝衔接教育和社会，其中，区块链的网络构建会因不同的需要产生不同的选择，最早期的区块链教育网络主要针对证书和学位认证，因此，其大多采用公共区块链网络。在具有跨学习领域的需求时，通常会采用联盟链的形式。全球化趋势下，无法建立由一个机构管理的私有链形式，而教育网络下，学校和学生以及互联网的地位不相同，联盟链可以根据每一个国家、每一个地区、每一個学校的具体需求，共同协商共享的数据。学校可以根据区块链技术建立个体学信大数据、开发区中心化的教育系统，实现网络学习社区的真正自运行和在线社区运行。在优化和构建网络学习生态的基础上，让区块链发挥最大价值，实现在线学习社区的自组织[3]。利用分布式学习记录与存储，允许学习组织跨系统和跨平台记录学生的学习行为和学习结果，并永久保存在服务器中。在教育就业板块，学校和相关企业单位可以根据学生的个体学信大数据，判断学生是否符合工作岗位需求。在教育服务板块，教师可以根据学生的个体学信大数据，判断学生的在线学习掌握情况并构建档案。